[发明专利]碳量子点磁性荧光双功能纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及核壳结构多功能纳米复合材料，具体涉及一种碳量子点磁性荧光双功能纳米材料及其制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

磁性荧光复合材料由于既具有磁响应性又有荧光可示踪性，在生物医学领域有着广泛的、重要的应用价值，可用于生物分离、纳米药物应用、生物和化学传感等。值得一提的是，磁性荧光复合材料是活体中显像的重要工具，他可以通过磁共振成像监测，也可以通过荧光光学成像。

虽然研究人员已经对磁性荧光双功能生物材料进行了广泛的研究，但还存在一些问题，如生物相容性差，生物可降解性差，磁性荧光双功能生物材料的毒性，以及如何保有磁性内核与荧光材料的固有性质，制备磁性、荧光性能优异的双功能材料等。这些问题制约了磁性荧光双功能生物材料的应用。

已经有研究工作者对这些问题进行了研究。万锕俊等以Fe₃O₄、聚乙烯亚胺、碳量子点和壳聚糖-一氧化氮加成物，通过静电吸附自组装制备了磁性碳量子点/壳聚糖复合微球药物载体（公开号：CN102973948A）。但该材料仅作为外源性一氧化氮供体药物，为缺乏一氧化氮的机体提供一氧化氮；而且该复合微球的制备过程中使用了硫代乙醇酸和聚乙烯亚胺，二者为有机合成物，生物相容性较差；仅靠静电作用将碳量子点吸附在聚乙烯亚胺上，难以保证碳量子点不游离散失，稳定性差；磁性和荧光强度均不可调；磁性碳量子点颗粒分散在有机溶剂甲醇中载药；只能依靠静电作用载药，应用范围小、载药量小等。

发明内容

本发明的目的是为了解决由于现有技术制得的磁性碳量子点/壳聚糖复合微球生物相容性、稳定性差以及磁性、荧光强度不可调，从而导致磁性荧光纳米材料在生物医药领域应用受限的问题，提供一种碳量子点磁性荧光双功能纳米材料及其制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的碳量子点磁性荧光双功能纳米材料，以磁性粒子Fe₃O₄为核，壳聚糖和聚阴离子型纤维素为壳层材料，以碳量子点为荧光材料，通过层层自组装的方法得到。

聚阴离子纤维素为羧甲基纤维素钠、纤维素硫酸钠、纤维素羧酸钠、羧酸纤维素、羧甲基纤维素钾、羧甲基纤维素钠钾、纳米纤维素中的一种。

本发明的碳量子点磁性荧光双功能纳米材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、磁性流体纳米Fe₃O₄的合成

步骤二、碳量子点的制备

等质量柠檬酸与尿素加入蒸馏水中形成质量浓度为20%-40%的澄清溶液。在微波炉中加热至溶液从无色变成黑棕色簇状固体。将得到的固体转移至烘箱中去除残留小分子，然后加入适量水，离心去除凝聚分子，所得的棕色液体透析纯化，得到小颗粒的碳量子点。

步骤三、Fe₃O₄@CS/CDs的制备

将步骤二所得的碳量子点与壳聚糖溶液混合均匀得到A，碳量子点与CS质量比例为1.5-2.5:1；再加入步骤一所得的磁性流体纳米Fe₃O₄，混合均匀得到B；Fe₃O₄与A质量比例为1-1.2:1；将液体石蜡与表面活性剂（span-80）混合，混合比例为18-22:1，得到混合液C；将B加入到混合液C中，常温下充分搅拌后，加入4%-9%的醛类；醛基与壳聚糖的摩尔比为20-2:1；反应结束后用磁铁收集产物；再依次用石油醚、丙酮、蒸馏水充分洗涤，即可得到Fe₃O₄@CS/CDs磁性荧光双功能纳米粒子；

为了减少反应时间，以及得到颗粒形状和粒径更佳的磁性粒子，在醛类充分分散后，再加入碱性溶液调pH至碱性；

所述醛类包括甲醛、乙二醛、戊二醛；

步骤四、层层自组装制备碳量子点磁性荧光双功能纳米材料

方法一、将步骤三所得的Fe₃O₄@CS/CDs分散在二次水中，加入等质量的碳量子点，二者作用完全后，清洗干净，加二次水分散；加入聚阴离子型纤维素水溶液；至作用完全即完成一次包覆，得到纳米粒子D；再将纳米粒子D加入到壳聚糖溶液中，至二者作用完全即完成一次双层的包覆；即得到磁性荧光双功能纳米材料；

根据磁性和荧光强度的需求，可重复上述包覆过程若干次；

聚阴离子型纤维素与壳聚糖的表面电荷比为0.75-1.2:1；