一种生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点及其制备方法和应用与流程

本发明属于发光和成骨材料，具体是一种生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、碳点(cds)是一类新兴的碳纳米材料，具有诱人的特性，在生物医学领域有着广泛的应用前景。cds通常表现出与激发波长相关的光致发光发射光谱。它们还具有很高的光稳定性和很强的抗光漂白能力。体外和体内的细胞毒性和生物相容性研究表明，cds没有明显的毒性作用。此外，cds与生物大分子(即蛋白质、核酸和脂质)的相互作用已被广泛研究。由于这些优越的特性，cds在生物医学领域(即生物成像、药物输送和治疗学开发)中得到了显著的应用。

2、骨组织工程(bone tissue engineering，bte)因其在治疗临界尺寸骨缺损及相关疾病方面的巨大潜力而受到广泛关注。作为bte领域的一颗新星，硅酸盐生物活性玻璃(bg)因其优异的生物相容性、生物活性和骨传导性等特性而受到越来越多的关注，从而使其适用于骨再生。zheng等人证实bg可以刺激骨组织释放内源性生物活性因子，如血管内皮生长因子(vegf)，从而诱导血管生成。骨修复成功的机会高度依赖于移植物的血管化。然而，以往的研究已经证实，单独使用bg的成骨作用是有限的。

3、柠檬酸作为克雷伯循环的重要中间体，在天然骨中浓度很高(人体总柠檬酸含量的90％位于骨骼系统中)，与骨骼代谢和形成密切相关。柠檬酸可以促进mscs(骨髓间充质干细胞)的成骨分化和基质矿化，也可以作为制备cds的前体。因此在bg中加入柠檬酸，制备一种pec-gs/bg复合物，并分离出荧光cds具有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的是提供一种生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点及其制备方法和应用。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点，按照如下方法制备得到：首先制备得到生物玻璃-聚柠檬酸复合物，再在其中分离出发光碳点。

4、制备所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点，包括以下步骤：

5、1)在氮气保护下，将聚乙二醇和柠檬酸加入反应器中，搅拌状态下加热至130～150℃，反应0.5～1h后得到聚乙二醇柠檬酸预聚物，降温至25～30℃，再向其中加入甲氧基乙醇，制备得到质量浓度为40～60％的聚乙二醇柠檬酸-甲氧基乙醇溶液；向聚乙二醇柠檬酸-甲氧基乙醇溶液中加入三甲氧基甲基硅烷，在35～45℃下反应6～8h，得到聚乙二醇柠檬酸-三甲氧基甲基硅烷溶液；

6、2)将正硅酸四乙酯加入步骤1)制得的聚乙二醇柠檬酸-三甲氧基甲基硅烷溶液中，得到无色溶液，再加入2-甲氧基乙醇钙，搅拌10～15h后，向其中滴加水至体系中粘度显著升高并呈浆糊状，将得到的混合物转移至特氟龙模具中，在25～30℃下凝胶化24～36h，再转移至烘箱中，在50～65℃下干燥5～8天，得到生物玻璃-聚柠檬酸复合物；

7、3)将步骤2)制备得到的生物玻璃-聚柠檬酸复合物浸泡在蒸馏水中48～72h后，用0.22μm膜过滤2～3次，所得滤液在45℃下干燥，得到生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点。

8、步骤1)中所述聚乙二醇、柠檬酸和三甲氧基甲基硅烷的摩尔比为1：0.8～1.2：0.7～0.9。

9、步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙加入总质量与聚乙二醇柠檬酸-三甲氧基甲基硅烷溶液的质量比为3～6：4～7。

10、步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙的摩尔比为5～8：2～4。

11、优选地，步骤1)中所述聚乙二醇、柠檬酸和三甲氧基甲基硅烷的摩尔比为1：1：0.8。

12、优选地，步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙加入总质量与聚乙二醇柠檬酸-三甲氧基甲基硅烷溶液的质量比为5：5。

13、优选地，步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙的摩尔比为7：3。

14、优选地，步骤1)中所述搅拌状态下加热至140℃。

15、优选地，步骤1)中制备得到质量浓度为50％的聚乙二醇柠檬酸-甲氧基乙醇溶液。

16、本发明还包括生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点在细胞成像方面的应用。

17、本发明相比现有技术具有以下优点：

18、本发明的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点，制备得到的生物玻璃-聚柠檬酸复合物，具有成骨作用，可促进成骨前体细胞的成骨分化；并进一步在其中分离出发光碳点，系统地表征了所得碳点的结构和荧光特性。

19、本发明的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点，所制备的碳点具有碳点典型的红移现象，并且具有毒性低、水溶性好、量子产率高和光稳定性好的特点；同时且可以穿透细胞膜，在细胞内定位，从而可示踪细胞，在细胞成像方面具有良好的应用。

技术特征：

1.一种生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点，其特征在于：按照如下方法制备得到：首先制备得到生物玻璃-聚柠檬酸复合物，再在其中分离出发光碳点。

2.制备权利要求1所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点，其特征在于：包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述聚乙二醇、柠檬酸和三甲氧基甲基硅烷的摩尔比为1：0.8～1.2：0.7～0.9。

4.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙加入总质量与聚乙二醇柠檬酸-三甲氧基甲基硅烷溶液的质量比为3～6：4～7。

5.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙的摩尔比为5～8：2～4。

6.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述聚乙二醇、柠檬酸和三甲氧基甲基硅烷的摩尔比为1：1：0.8。

7.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙加入总质量与聚乙二醇柠檬酸-三甲氧基甲基硅烷溶液的质量比为5：5；步骤2)中所述正硅酸四乙酯和2-甲氧基乙醇钙的摩尔比为7：3。

8.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述搅拌状态下加热至140℃。

9.如权利要求2所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点的制备方法，其特征在于：步骤1)中制备得到质量浓度为50％的聚乙二醇柠檬酸-甲氧基乙醇溶液。

10.权利要求1所述的生物玻璃-聚柠檬酸来源发光碳点在细胞成像方面的应用。

技术总结本发明公开了一种生物玻璃‑聚柠檬酸来源发光碳点及其制备方法和应用，属于发光和成骨材料技术领域，本发明制备得到的生物玻璃‑聚柠檬酸复合物，具有成骨作用，可促进成骨前体细胞的成骨分化；并进一步在其中分离出发光碳点，系统地表征了所得碳点的结构和荧光特性；本发明所制备的CDs具有碳点典型的红移现象，并且具有毒性低、水溶性好、量子产率高和光稳定性好的特点；同时可以穿透细胞膜，在细胞内定位，从而可示踪细胞，在细胞成像方面具有良好的应用。技术研发人员：张西兵,宫俊,尹逊,王麒翔,林伟鹏受保护的技术使用者：云浮市人民医院技术研发日：技术公布日：2024/9/29