一种具有高光稳定性的橙色发射碳点及其制备方法和用途

本发明属于荧光检测探针领域，具体涉及一种具有高光稳定性的橙色发射碳点及其制备方法和用途。

背景技术：

1、线粒体是氧化磷酸化和脂肪酸β-氧化的场所，它们作为atp为真核细胞提供能量。此外，线粒体还在细胞中发挥其他功能，如脂肪生成、信号转导和凋亡调节。为了完成这些复杂的生理功能，线粒体丝状结构和线粒体网络的完整性至关重要，这使得所有线粒体共享相同的代谢物和信息。此外，线粒体还与细胞内的其他细胞器(如溶酶体和脂滴)相互作用，对外界刺激作出反应，从而维持细胞稳态。因此，长期监测线粒体动态在病理和生理学研究领域具有重要意义。

2、荧光成像技术具有高灵敏度、实时跟踪和原位监测等优点，是研究细胞动力学的有力手段。开发合适的线粒体探针，能够实现对活细胞线粒体的长期动态跟踪，从而使线粒体生物事件的进展可见。

3、碳点作为一种具有生物相容性好、细胞穿透能力强、荧光明亮、光稳定性高、合成途径简单等优点的荧光纳米材料，已成为生物成像领域的热门候选材料。此外，一些研究表明cds的表面官能团可能决定了其对不同细胞器的特殊靶向能力，如对苯二胺和4-羧基丁基三苯膦修饰的阳离子碳点用于核靶向，吗啉功能化的碳点用于溶酶体靶向，月桂胺修饰的碳点用于内质网靶向，富含l-半胱氨酸的手性碳点用于高尔基体靶向，基于2-二甲氨基-5-氟苯并咪唑荧光团的两亲性碳点用于脂滴靶向，以及亲脂性和表面基团介导的多种细胞器成像。关于线粒体靶向碳点的报道，它们的靶向能力通常归因于三苯基膦部分，这对细胞是有毒的，并且需要额外的修饰步骤进行染色。近年来，具有依赖正电荷和相关表面官能团(如罗丹明亲脂性阳离子)固有线粒体靶向能力的碳点已被报道，但关于线粒体动态追踪的研究较少。此外，短波激发被认为对细胞有光毒性，因此，由短波长光激发的蓝色或绿色发射的碳点通常不利于细胞标记。与有机分子探针相比，碳点较少用于研究线粒体动态以及与其他细胞器的相互作用。因此，开发具有长波长激发、高稳定性和固有线粒体靶向能力的cds用于线粒体动态的原位监测是非常必要的。

4、cds的荧光与碳核态、表面态、分子态和交联增强发射效应有关，可通过改变反应条件进行调节。对于细胞成像，为了减少光毒性和来自自身荧光的干扰，需要较长波长激发和发射的材料。一些具有聚集诱导发射和/或高量子产量的橙光碳点已被报道用于制造发光二极管或微腔激光器、ph值加密和斑马鱼胚胎成像。对于用于细胞器靶向的橙色发射cds，研究人员通过l-半胱氨酸和中性红一步溶剂热处理制备了高尔基体靶向碳点(l-cqds)，其发射波长为601nm,qy为10.76％。为了为研究线粒体相关疾病的诊断和治疗策略提供更丰富的选择和工具，进一步研究具有优良的生物相容性、较长波长的发射、高光稳定性和很好的线粒体靶向性的碳点，仍具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有高光稳定性的橙色发射碳点及其制备方法和用途。

2、本发明提供了一种碳点，它以间二乙基氨基酚为原料经溶剂热处理制备而成，所述碳点发射橙色荧光。

3、进一步地，上述溶剂热处理是在乙醇、水和酸的混合溶剂中热处理。

4、进一步地，上述间二乙基氨基酚与溶剂的摩尔体积比为：(2～6)mmol：(20～60)ml。

5、更进一步地，上述间二乙基氨基酚与溶剂的摩尔体积比为：4mmol：40ml。

6、进一步地，上述热处理条件为：150～200℃处理4～8h。

7、更进一步地，上述热处理条件为180℃处理6h。

8、进一步地，上述碳点为平均直径3～4nm的球形。

9、本发明还提供了上述的碳点的制备方法，包括如下步骤：

10、(1)将间二乙基氨基酚溶解于溶剂中，热处理：150～200℃处理4～8h；所述溶剂为乙醇、水和酸的混合溶剂；

11、(2)过滤，浓缩，柱层析纯化收集发射橙色荧光的成分。

12、进一步地，上述步骤(1)所述间二乙基氨基酚与溶剂的为摩尔体积比为：(2～6)mmol：(20～60)ml；优选为4mmol：40ml。

13、进一步地，上述步骤(1)所述热处理为180℃处理6h。

14、进一步地，上述步骤(2)所述过滤为几个0.22μm微孔膜过滤。

15、进一步地，上述步骤(2)所述柱层析纯化以二氯甲烷和甲醇为洗脱液。

16、本发明还提供了上述碳点作为荧光探针的应用。

17、进一步地，上述荧光探针是线粒体靶向荧光探针。

18、本发明的有益效果：本发明橙色发射的碳点量子产率高，表面含有丰富的羟基和铵离子，稳定性高，线粒体靶向能力强。此外，本发明碳点与线粒体的强亲和力使其在线粒体中大量聚集，在低极性环境中荧光增强，使得免洗观察线粒体形态成为可能。得益于免洗特性和优异的光稳定性，可以实时监测活细胞凋亡和线粒体自噬过程中的线粒体动态。因此，o-cds为研究线粒体相关疾病的诊断和治疗策略提供了有用的工具。

19、显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

20、以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

技术特征：

1.一种碳点，其特征在于，它以间二乙基氨基酚为原料经溶剂热处理制备而成，所述碳点发射橙色荧光。

2.如权利要求1所述的碳点，其特征在于，所述溶剂热处理是在乙醇、水和酸的混合溶剂中热处理。

3.如权利要求1所述的碳点，其特征在于，所述热处理条件为：150～200℃处理4～8h。

4.如权利要求3所述的碳点，其特征在于，所述热处理条件为180℃处理6h。

5.权利要求1～4任一项所述的碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述间二乙基氨基酚与溶剂的为摩尔体积比为：(2～6)mmol：(20～60)ml；优选为4mmol：40ml。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热处理为180℃处理6h。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述柱层析纯化以二氯甲烷和甲醇为洗脱液。

9.权利要求1～4任一项所述碳点作为荧光探针的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述荧光探针是线粒体靶向荧光探针。

技术总结本发明提供了一种碳点，它以间二乙基氨基酚为原料经溶剂热处理制备而成，并发射橙色荧光。本发明碳点量子产率高，表面含有丰富的羟基和铵离子，稳定性高，线粒体靶向能力强。并且，本发明碳点与线粒体具有强亲和力，使其能够在线粒体中大量聚集，在低极性环境中荧光增强，使得免洗观察线粒体形态成为可能。得益于免洗特性和优异的光稳定性，可以实时监测活细胞凋亡和线粒体自噬过程中的线粒体动态，为研究线粒体相关疾病的诊断和治疗策略提供了有用的工具。技术研发人员：范红松,辛妮妮,高东,朱禹达,吴承恒,卫丹,孙静受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2