[发明专利]一种光合菌红光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种光合菌红光碳点及其制备方法，属于生物医用材料领域，利用光合菌为原材料，通过微波辅助加热碳化生成碳化产物，再经过提取、纯化得到所述碳点。本发明制得的光合菌红光碳点在1mg/ml的浓度下，能够快速进入细胞，积累在溶酶体中，显示出较好的细胞显影效果，具有良好的生物显影潜力。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种光合菌红光碳点及其制备方法和应用。

背景技术

碳点(carbondots，简称CDs)是一种新型的碳基材料，尺寸大小在10nm以下，通常是类似于“核-壳”式的球形或半球形结构，以sp²杂化的共轭碳为核，表面有大量含氧或其他杂原子的有机基团。CDs以其优异的光学性能、良好的水溶性、低毒、环保、原料来源广、成本低和良好的生物相容性而受到广泛关注。由于这些突出的特性，CDs在传感、生物成像、纳米医学、催化等领域显示出巨大的前景。生物成像是一项前沿生物技术应用领域，可用于体内或体外的组织、器官和细胞的结构和功能研究。由于传统的半导体量子点及有机荧光分子具有光漂白特性，无法适用于细胞和生物组织的长期观察研究。而具有优良的固有荧光性、抗光漂白性、水溶性和低毒性等特性的碳点，有望替代传统的半导体量子点和有机荧光探针，从而成为一类新的较理想的生物成像材料。

目前，碳点的合成原料和合成方法等方面都已经发展到了一定的高度。然而，大多数CDs在生物成像应用中也遇到了若干局限。例如，目前报道的大部分CDs只在蓝光到绿光的区域表现出强烈的发射，这种发射不仅与组织和细胞的自发荧光互相干扰，还会对其造成辐射损伤，极大地限制了CDs在生物医学领域的应用。据报道，波长的微小变化会造成光毒性的显著变化。例如，488nm和514nm之间的差异可能导致成像细胞的生存和死亡的差异。与这些低波长发射的CDs相比，红光发射CDs的能量更低，对生物体的穿透能力更强，具有更强的生物成像能力，因此在生物和医学领域更有优势。因此，制备长波长发光的CDs具有广泛的应用前景。

现有技术中，以邻苯二胺为前驱物，利用乙醇溶剂热法制备了具有良好光学性能和生物相容性的远红-近红外发光碳点，能够用于超快溶酶体成像和极性监测。但因该碳点的合成过程涉及较多的有机试剂，且提纯较复杂，限制了该碳点的进一步应用。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种光合菌红光碳点，产生红色荧光，结构稳定，细胞毒性低，可应用于生物成像。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种光合菌红光碳点的制备方法，是利用光合细菌为前体物，通过微波辅助热处理生成碳化产物，再经过提取、纯化得到所述光合菌红光碳点。

具体地，所述光合细菌包括但不限于外硫红螺菌科、着色菌科、绿色硫细菌、紫色非硫细菌、多细胞丝状绿细菌、螺旋杆菌科、含细菌叶绿素的专性好氧菌。

一种光合菌红光碳点的制备方法，具体包括以下步骤：

1)称取1～5g光合细菌加入到10～50mL去离子水中，将混合物转移到100mL烧杯中，于微波炉中高火加热10～30min；

2)高火加热后，待烧杯逐渐冷却至室温，加入10～30mL去离子水，超声10～60min得到深绿色溶液；

3)步骤2)得到的深绿色溶液离心，去除大颗粒，收集上清液，然后将得到的上清液抽滤，去除大颗粒的不溶性物质后装入透析袋中，在超纯水中透析，去除小分子物质，得到光合菌红光碳点溶液；

4)将得到的光合菌红光碳点溶液通过冷冻干燥装置冷冻干燥后制得固体产物，得到光合菌红光碳点。

具体地，所述步骤(3)中离心时离心的速度10000～11000rpm，离心时间10～30min。

具体地，上述步骤(3)中，抽滤时采用孔径为0.22μm的有机水性微孔滤膜。