一种以金丝皇菊为碳源的碳量子点及其制备方法和对抗坏血酸的检测应用

本发明属于医药制备和应用，具体涉及一种以金丝皇菊为碳源的碳量子点及其制备方法和对抗坏血酸的检测应用。

背景技术：

1、碳量子点（carbon quantum dots，cqds）作为一种新型的零维碳纳米荧光材料，由分散的类球状碳颗粒组成，不仅具备以往量子点的良好光学性能和极小粒径（<10 nm）等特点，还具有毒性低、生物相容性好、来源广泛易制备、水溶性好等优点，因而成为当下研究热点。因其自身独特性质，碳量子点在农药残留检测、重金属检测、污染物降解、食品安全检测、生物成像、生物传感、防伪鉴定、生物医学、药物分析、等领域均已有成功应用。近年来掺杂型碳量子点也备受研究人员关注，常见的用于掺杂碳量子点的杂原子有n原子、s原子、p原子。掺杂量子点可调整碳量子点的跃迁能级，能够使其更易发出荧光且延长发光时间，避免荧光猝灭现象，提高荧光量子产率，或提高其对金属离子检测等的选择性，且可达到调整目标荧光发射波长的目的，避免其出现在紫外光区，从而使其在人体的应用更加安全，降低毒性。

2、菊花为菊科植物，不仅可种植观赏，还有食用传统，味甘、苦，微寒，具有清热解火、清肝明目、解毒消炎的功效，是河南道地药材，富含黄酮、挥发油、三萜、有机酸类等有机化合物，具备极大的药用价值，已有不少研究发掘出其在抗衰老、镇静催眠、抑菌、抗肿瘤、肝损伤保护、急性肺损伤保护和增加机体免疫力等药理作用。

3、抗坏血酸，又叫做维生素c，存在于多种天然瓜果蔬菜当中，广泛应用于食品工业、农林牧业、医药制剂等领域，具有抗氧化、参与促进胶原蛋白合成、延缓细胞衰老和凋亡、抗癌抗肿瘤、调控细胞通路、双向调节胆固醇代谢与合成等作用，是人体所必需的微量元素，对维持机体生命进程起着不可或缺的作用。因此准确快速测定抗坏血酸的含量对食品安全检测以及疾病诊断具有重要的意义。

4、目前，已经有了一系列检测aa的分析方法，包括比色法、电化学分析法、色谱法、滴定法、荧光法等（dhara, k.; mahapatra, d.r. review on nanomaterials-enabledelectrochemical sensors for ascorbic acid detection.anal. biochem.2019, 586,113415.）。在不同的条件下可以选择合适的方法，但是有些方法也有自身的局限性。例如比色法灵敏度好、成本低、操作简单、实用性强，仍存在催化剂制备时间长(24 h)、测定时间长(40-60 min)、选择性差等缺点（jun, p.; ling, j.; zhang, x.q.; zhang, l.y.;cao,q.e.; ding, z.t. a rapid, sensitive and selective colorimetric method fordetection of ascorbic acid. sens. actuators b chem. 2015, 221, 708–716.）；电化学方法因其灵敏度高、选择性好、成本低、设备便携性好等优点而备受关注，但是若存在与aa的氧化电位接近的杂质时，会导致其氧化峰在常规电极上的分辨率较差，甚至重叠（jirimali, h.d.; nagarale, r.k.; saravanakumar,d.; lee, j.m.; shin, w.hydroquinone modified chitosan/carbon film electrode for the selectivedetection of ascorbic acid. carbohydr. polym. 2013, 92, 641–644.）；荧光法成本低、灵敏度高、检测简单，但是该检测易受干扰，原料制备大多使用金属物质，在医药制备和应用技术领域存在一定的安全性问题（gidwani b., sahu v., shukla s.s., pandey r.,joshi v., jain v.k., vyas a. quantum dots: prospectives, toxicity, advancesand applications. j. drug deliv. sci. technol. 2021;61:102308.）。本发明原料来源于植物，改进了荧光法中存在金属原料的安全隐患这一不足。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中抗坏血酸检测过程中安全性的技术问题，本发明提出了一种以金丝皇菊为碳源的碳量子点及其制备方法和对抗坏血酸的检测应用。该发明采用溶剂热法，选择富含黄酮、挥发油、三萜、有机酸等化合物的金丝皇菊为碳源，采用绿色、低毒的方法一步合成碳量子点，并对其进行表面钝化处理制备。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种以金丝皇菊为碳源的碳量子点的制备方法，步骤如下：

4、（1）、金丝皇菊去除花萼，清洗干净后放入烘箱干燥处理，处理温度为75-85℃，时间为18-30h；

5、（2）、样品碾碎，称取2.00g碾碎的金丝皇菊粉末，量取无水乙醇60-80ml，超声混合均匀后转移至反应釜，然后将反应釜放入烘箱中，在170-210℃条件下，高温碳化9-11h；

6、（3）、反应结束降至室温，高速离心后取上清液，微孔滤膜过滤后得滤液与聚氧乙烯二胺醇溶液避光反应，得反应液；

7、（4）、将步骤（3）得到的反应液与浓度为0.08-0.12mg/ml的na2co3溶液以1：（0.8-1.2）的体积比避光反应，透析，透析完成后将所得溶液进行旋蒸、冷冻干燥处理后即得棕褐色干燥碳量子点产物。

8、优选的，所述步骤（2）中，适量去除花萼后的金丝皇菊样品取2.00g加入70ml无水乙醇。

9、优选的，所述步骤（2）中，超声时间为10min，倒入反应釜后置温度190℃烘箱高温碳化10 h。

10、优选的，所述步骤（3）中，反应结束降至室温后的反应液为黑褐色溶液，随后在6000-10000r/min的转速下离心5-15min；所使用的微孔滤膜为0.22μm。

11、优选的，所述步骤（3）中，聚氧乙烯二胺醇溶液是指聚氧乙烯二胺的乙醇溶液，聚氧乙烯二胺醇溶液的浓度为0.40-0.80mg/ml；滤液与聚氧乙烯二胺醇溶液的体积比为10：（1-1.2）；避光反应的温度为25-35℃，时间为36-60h。

12、优选的，所述步骤（4）中，与滤液反应的na2co3溶液的浓度为0.10mg/ml，反应液与na2co3溶液的体积比为1：1。

13、优选的，所述步骤（4）中，所述步骤（4）中避光反应的温度为25-35℃，时间为18-36h；透析所用透析袋的截留分子量为1000da，透析时间为36-60h，透析期间每12h换一次水。

14、上述的以金丝皇菊为碳源的碳量子点的制备方法制备的碳量子点。

15、上述的碳量子点在检测抗坏血酸中的应用。

16、进一步，所述检测的方法为：将碳量子点溶于蒸馏水中配置成溶液，然后加入抗坏血酸溶液，测量在450nm激发波长下的荧光强度数值变化与抗坏血酸浓度的线性关系，利用此线性关系检测未知浓度的抗坏血酸。

17、本发明产生的有益效果是：

18、（1）本发明采用溶剂热法，以富含黄酮、挥发油、三萜、有机酸等化合物的金丝皇菊为碳源，采用绿色、低毒的方法一步合成碳量子点，并对其表面钝化处理制备了一种具有绿色荧光的碳量子点，该碳量子点分散均匀，粒径均一（平均粒径为2.67nm），发射波长具有激发波长依赖性，存在最佳激发波长与最佳浓度，可进入细胞质实现对细胞的荧光成像，细胞毒性小。

19、（2）该碳量子点对于抗坏血酸的荧光猝灭作用具有很好的选择性，且在较大的ph值范围内、较长一段时间内荧光稳定，具有较高的光学稳定性。该碳量子点可作为一个潜在的测试工具实现对抗坏血酸的1min内快速检测。与不同浓度的抗坏血酸溶液混合显示的荧光强度不一，在1.25-7.50mmol/l浓度范围内，cqds荧光强度数值变化δf与抗坏血酸浓度展现出良好的线性关系，拟合得回归方程为y = 9.66857x–9.13333，线性相关性r2=0.9912。