[发明专利]铜离子掺杂碳点、制备及其作为光动力治疗光敏剂的应用

说明书

本发明公开一种铜离子掺杂碳点及其制备方法，属于生物医用材料领域，利用硝酸铜为掺杂剂，通过原位聚合生成聚丙烯酸与铜离子的络合物作为前驱体，然后经过热解碳化生成碳化产物，再经过提取、纯化得到所述碳点。本发明制得的铜离子掺杂碳点用于光动力治疗时，不需要光动力治疗和光热治疗协同作用，操作过程简单，适用于皮肤癌、肺癌、胰腺癌、食道癌和脑胶质瘤，以及一些皮肤病和眼科疾病等治疗过程。

技术领域

本发明涉及一种铜离子掺杂碳点、制备及其作为光动力治疗光敏剂的应用，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

碳点是一种新型的碳纳米材料，尺寸在10nm以下，具有荧光量子产率高、光稳定性好、抗光漂白、毒性极低和易于功能化等优异性能，从而在生物学和医学研究领域有广阔的应用前景，可应用于生物分析与检测、生物成像、癌症治疗和纳米药物等领域。

光动力疗法是用激光活化光敏药物来治疗肿瘤等疾病的一种新方法。例如，用特定波长照射肿瘤部位，能使选择性聚集在肿瘤组织的光敏药物活化，引发光化学反应产生单线态氧，杀死癌细胞。光动力疗法已被用于治疗多种肿瘤、皮肤病、眼科疾病、和痤疮等疾病。与传统肿瘤疗法相比，光动力疗法的优势在于能够进行精确有效地治疗，且这种疗法的副作用很小。

目前，在光动力治疗中使用的激光在组织中的穿透力不深，腔内及深部肿瘤需要通过光导纤维导入病灶部位来照射，操作难度较大。当肿瘤体积较大时，需列阵多点照射，较为烦琐，而且，在治疗后需较长时间避免强光照射，还可能数天内出现局部的反应性水肿。另外，光敏剂过敏者以及光导纤维不能到达的深部肿瘤均不能使用该法治疗。

现有报道的铜氮共掺杂碳点(Guo,Xiao-Lu,et al.A novel strategy oftransition-metal doping to engineer absorption of carbon dots for near-infrared photothermal/photodynamic therapies.Carbon 134(2018):519-530)，是采用乙二胺四乙酸二钠和氯化铜反应合成的。其得到的碳点中不仅掺杂了铜离子和氮原子，还含有金属钠离子，而且该碳点需要光动力和光热协同治疗才能产生作用，因此操作过程复杂繁琐，不利于实际应用。此外，在此过程中碳点的单线态氧产率不高，单一的光动力治疗效果欠佳。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种铜离子掺杂碳点，产生单线态氧效率高，结构稳定，应用于光动力治疗效果更佳。

本发明还同时提供了上述铜离子掺杂碳点的制备方法和其作为光动力治疗光敏剂的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的一种铜离子掺杂碳点的制备方法，利用硝酸铜为掺杂剂，通过原位聚合生成聚丙烯酸与铜离子的络合物作为前驱体，然后经过热解碳化生成碳化产物，再经过提取、纯化得到所述碳点。

作为改进，所述铜离子掺杂碳点的制备方法，具体包括以下步骤：

1)称取0.3mol L^-1丙烯酸、0.2mol L^-1硝酸铜溶液、过硫酸铵和水合肼，加至烧杯中，待反应一段时间后，溶液静置过夜；

2)将上述得到的溶液抽滤，收集滤渣，分散于一定量的超纯水中，抽滤，收集滤渣，在一定温度下真空干燥，收集粉末A；

3)将步骤2)的粉末A铺在坩埚中，放入马弗炉，在空气氛围下热解，取出坩埚中的碳化粉末，于研钵中研磨后超声多次分散于一定量的超纯水中，静置。抽滤，倒出上清液，装入一定截留分子量的透析袋，在超纯水中透析，冻干得到黄褐色的碳点。

作为改进，所述步骤1)中加入10-20mL丙烯酸、2-10mL硝酸铜溶液、10-30mL过硫酸铵和5-10mL水合肼，反应时间为25-40min。

作为改进，所述步骤2)中真空干燥的温度范围为30-45℃。