[发明专利]石墨相氮化碳量子点复合物及其合成方法和生物应用

说明书

本发明涉及石墨相氮化碳量子点复合物及其合成方法和生物应用，通过CNQDs掺杂S,O元素，形成S‑H和‑COOH官能团，增强了S,O‑CNQDs与二氧化锰结合的能力和亲水性。利用原位吸附法将硫氧共掺杂石墨相氮化碳量子点（S,O‑CNQDs）吸附在二氧化锰纳米片层上得到纳米复合物，纳米复合物形成后S,O‑CNQDs的荧光完全猝灭，利用谷胱甘肽（GSH）与MnO₂之间的还原反应引起二氧化锰纳米片层的消解并导致掺杂石墨相氮化碳量子点的释放及其荧光的恢复。该荧光探针具有光学性质稳定，毒性低，生物相容性好等优点，在分析领域和细胞成像中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种基于二氧化锰-硫氧共掺杂石墨相氮化碳量子点复合物（MnO₂-S,O-CNQDs）荧光探针、其合成方法以及检测还原型谷胱甘肽和细胞成像的应用。

背景技术

谷胱甘肽（GSH）由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成，是哺乳动物、一些细菌和真核细胞中含量最丰富的硫代三肽。谷胱甘肽是一种重要的内源性抗氧化剂，可防止活性氧（如自由基和重金属）对细胞中重要成分的损伤。据报道，人体内谷胱甘肽水平与多种疾病有关，如癌症、肝损伤、艾滋病、衰老和糖尿病。

目前已有多种检测GSH的方法，包括高效液相色谱（HPLC）、电化学、电致化学发光、表面增强拉曼散射（SERS）和质谱。与其它技术相比，荧光光谱法有灵敏度高、简单、快速、成本低等优点。

目前为止，已经报道了一些用荧光光谱法检测GSH的荧光探针，如有机染料、稀土上转换发光材料、量子点和碳纳米材料等。其中有机染料由于其激发波长范围较窄，发射范围广，光稳定性差而受到限制；稀土上转换发光材料合成复杂，离子浓度掺杂不当会引起上转换效率降低；而量子点和碳纳米材料合成简单，毒性低，绿色环保，光学性质稳定，作为荧光探针受到了越来越多的关注。石墨化氮化碳量子点是一种无金属高分子新型半导体碳纳米材料，具有量子产率高、成本低、水溶性好、光致发光性能好、化学稳定性好、生物相容性好等优点。近年来，石墨化氮化碳量子点在传感、成像和光动力治疗等方面有了越来越多的应用，因此受到广泛的关注，如何提高检测方法的灵敏性、选择性等是目前需要进一步解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨相氮化碳量子点复合物（MnO₂-S,O-CNQDs）及其合成方法，基于所述MnO₂-S,O-CNQDs复合物的荧光探针，用于检测GSH含量和细胞成像，能够进一步提高荧光探针的灵敏性和选择性。

为解决以上技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种石墨相氮化碳量子点复合物（MnO₂-S,O-CNQDs），是由硫氧共掺杂石墨相氮化碳量子点（S,O-CNQDs）吸附在二氧化锰纳米片层上获得。

优选地，所述的S,O-CNQDs平均粒径为1～5nm，可进一步提高其与二氧化锰的结合能力。

根据本发明的另一方面，提供一种石墨相氮化碳量子点复合物（MnO₂-S,O-CNQDs）的合成方法，包括：

步骤一：称取乙二胺四乙酸二钠和硫脲置于研钵中研磨均匀，将获得的粉末转移到坩埚中，放入烘箱中反应；

步骤二：步骤一反应后的产物经无水乙醇洗涤后溶于超纯水中，得到溶液；

步骤三：将步骤二获得的溶液离心取上清液，过滤，透析，得到纯化的S,O-CNQDs溶液；

步骤四：将纯化的S,O-CNQDs溶液滴加到2-(N-吗啉)乙磺酸（MES）缓冲溶液的离心管中；

步骤五：将高锰酸钾溶液滴加到上述离心管中，用超纯水定容获得反应混合液；