[发明专利]一种具有内在抗菌活性及光动力增强杀菌作用的碳点、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种具有内在抗菌活性及光动力增强杀菌效果碳点、其制备方法及应用。技术方案如下：将杀菌剂与有机溶剂混合均匀，形成混合反应液，将所述混合反应液加热至140～260℃，并反应30min～24h，待反应产物冷却，将其提纯即可得到具有红色荧光发射的碳点。本发明所述的碳点制备方法过程简单，高效经济，安全无毒，所制备的碳点具有内在的抗菌性能，而且可实现光动力杀菌。另外，该碳点可用于细胞及细菌成像，具有良好的生物相容性，低毒性，广谱的杀菌性能，且不会产生细菌耐药性等问题。因此，在未来细胞成像及解决细菌耐药性问题等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光、抗菌碳纳米材料技术领域，具体涉及一种具有内在抗菌活性及光动力增强杀菌作用碳点、其制备方法及应用。

背景技术

细菌感染是由病原或条件病原体侵入血液循环产生毒素和其他代谢物产生的急性全身感染。许多疾病的发生都与细菌性感染有关，如破伤风、猩猩热、伤寒、布鲁氏菌病、细菌性痢疾、肺结核和细菌性肺炎。在过去的几十年里，自发现青霉素以来，抗生素治疗一直是治疗细菌感染的主要方法之一。然而，长期和过度使用抗生素可能会导致多种耐药性细菌的出现，这是对全球公共卫生的一个日益增长的威胁。另外，大多数细菌感染与生物膜相关，附着在细菌表面的生物膜不仅可以保护它们免受外部环境的干扰，而且对宿主免疫防御具有很强的抗药性，防止抗菌素的渗透，比浮游细菌对抗生素的耐药性强100～1000倍，导致细菌感染难以治疗，严重困扰着人类健康。因此，迫切需要开发新的抗菌策略来对抗多药耐药性细菌感染和消除形成的生物膜。

纳米技术的快速发展为解决细菌的耐药性问题提供了新的机会。一些纳米材料，包括银纳米颗粒、半导体纳米颗粒、抗菌多肽、氧化石墨烯、贵金属纳米颗粒等，已被证明通过不同的机理来抑制细菌感染或消除生物膜。但它们的缺点，如合成复杂、生物膜渗透能力差、不稳定和生物相容性差等，仍然阻碍了它们的实际应用。虽然碳点可以有效地杀死细菌，但是其大部分在紫外区域有很强的吸收，荧光发射也大部分位于蓝色或者绿色区域，很少具有红色荧光发射。而且，同时具有内在抗菌活性和光动力性能的碳点少有报道。因此，寻找一种新的策略来提高荧光碳纳米材料的抗菌性能仍然是一个挑战。

发明内容

针对现在抗菌材料存在的问题，本发明提供一种长波长发射碳点、具有内在抗菌活性的荧光碳点制备方法及其应用。采用杀菌剂和合成杀菌剂中间体为碳源，所合成的碳点具有内在的抗菌活性，当碳点作用于细菌时，能破坏保护细菌活性的细胞壁，改变细菌通透性，同时渗入细胞内干扰细菌代谢，从而杀灭细菌，另外，碳点在590nm的光照射下，还可以产生单线态氧，进一步破坏细菌的DNA以及脂质过氧化破坏细胞膜，使细菌内蛋白质泄漏，从而使细菌彻底失去活性；解决了：1、治疗细菌感染过程中出现的耐药性问题；2、传统复合纳米材料合成复杂及原料成本昂贵的问题。3、生物膜渗透能力强；4、稳定性和生物相容性好；5、具有红色荧光发射；6、具有内在抗菌活性且具有光动力性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有内在抗菌活性及光动力增强杀菌作用的碳点制备方法如下：

将碳前驱体溶于有机溶剂中混合均匀，形成混合反应溶液；将所述混合溶液在140-260℃的条件下反应并维持一段时间至得到暗红色溶液，进行后处理，获得所述的具有内在抗菌活性及光动力协同杀菌的碳点。

进一步的，所述的杀菌剂和杀菌剂原料的摩尔质量比为1:1～10。

进一步的，所述混合溶液中含有0.5-20wt％的碳前驱体原料。

进一步的，所述杀菌剂选自2，4-二羟基苯甲酸,6-溴-2-萘酚，甲基-苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯，2-烯丙基苯酚，2-(4-噻唑基)-1H-苯并咪唑中的至少一种，但不限于此。

进一步的，所述有机溶液为N,N-二甲基甲酰胺，甲酰胺，无水乙醇，甲醇中的至少一种，但不限于此。