[发明专利]一种水溶性绿色荧光硅烷化碳点的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种水溶性绿色荧光硅烷化碳点的制备方法及其应用，制备方法是以硅烷为硅源，由硅烷与四碘荧光素B通过一步水热法合成了绿色荧光硅烷化碳点。该制备方法简单，成本低。本方法制备得到的硅烷化碳点具有荧光量子产量高，光稳定性好，单分散性好，细胞毒性低等优点，其可用于光学器件，荧光探针，生物成像和防伪试剂等领域。以应用于荧光纳米探针为具体例子，本发明提供的水溶性绿色硅烷化碳点可根据对活、死细胞细胞膜形态差异用于区别活、死细胞，以起到检测细胞存活率的作用。

技术领域

本发明涉及一种水溶性绿色荧光硅烷化碳点的制备方法及其应用，属于纳米发光材料制备技术领域。

背景技术

碳点是一种典型的零维纳米材料，尺寸一般小于10nm，具有良好的水溶性、稳定的光学性质、高荧光强度、易于进行功能化修饰、良好的生物相容性、低生物毒性等优点，因此在各个领域有着广阔的应用前景。碳点通常以液体形式保持较强的发光，固态形式的碳点容易发生浓度效应，从而导致荧光猝灭。一般地，其他聚集猝灭的碳点若需要保持固态发光的性质，需要分散在淀、介孔材料、PVA、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等等基质材料中，不仅操作复杂繁琐，还增加了实验成本和步骤。现有技术的碳点合成方法有过程复杂、价格昂贵、稳定性差、发光量子产率低、生物不友好及浓度聚集猝灭的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种水溶性绿色荧光硅烷化碳点的制备方法及其应用。本发明制备方法条件容易操作，成本低，易重复。研究发现本发明制备的水溶性绿色荧光硅烷化碳点具有尺寸小，光稳定性好，毒性低，发光量子效率高达约100％，固态发光等特点，可用于生物成像，荧光纳米探针，光学器件，防伪等领域。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种水溶性绿色荧光硅烷化碳点的制备方法，包括如下步骤：

S1、将四碘荧光素B溶解在超纯水中，搅拌，获得四碘荧光素B溶液；

S2、将硅烷加入步骤S1中所述的四碘荧光素B溶液中，并持续搅拌，最后形成硅烷化碳点前驱体溶液；

S3、将所述硅烷化碳点前驱体溶液进行加热反应，形成硅烷化碳点溶液；

S4、将所述硅烷化碳点溶液进行透析，除去杂质获得纯净的水溶性绿色硅烷化碳点。

如上所述的制备方法，优选地，在步骤S1和S2中，搅拌的同时通入氮气，搅拌的时间为10～30min。

通入氮气的目的是去除氧气避免前驱体在反应过程中被氧化有利于提高制备得到样品的稳定性。

如上所述的制备方法，优选地，在步骤S1中，所述四碘荧光素B与超纯水的质量比为1:0.2～10，最优选为1:4。

研究发现四碘荧光素B加入过多会导致原料过剩，浪费原料，过少会导致反应不充分，过多过少都会使吸收、荧光强度等光学性质达不到最佳值，所以四碘荧光素B与超纯水的质量比优选为1:0.2～10。

如上所述的制备方法，优选地，在步骤S2中，所述硅烷为(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷，(N-氨基乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷和3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。

也就是说，所述硅烷可单独采用(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(N-氨基乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷或3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷进行反应，或采用以任意比例混合的(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(N-氨基乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷和3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷进行反应。最优选为(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷单独使用。