[发明专利]用于超快细胞染色的碳量子点双光子荧光染料

说明书

本发明公开了一种用于超快细胞染色的碳量子点双光子荧光染料，其通过以下方法制备得到：1)以间苯二胺为前驱体采用一步溶剂热法制备碳量子溶液；2)采用硅胶柱色谱法从步骤1)制备的碳量子中分离出绿色荧光组分，即为该碳量子点双光子荧光染料。本发明提供的用于超快细胞染色的碳量子点双光子荧光染料的绝对量子效率高达58.65％，表现出了良好的生物相容性，即使在低浓度下也表现出优异的成像效果；其可以在10秒钟进入细胞，这为快速荧光成像提供了坚实的基础；且其还可用于双光子成像，使用近红外激发光源，该G‑CDs也表现出强烈的绿色荧光，并在4T1细胞中显示出优异的成像性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种用于超快细胞染色的碳量子点双光子荧光染料。

背景技术

生物成像是了解生物体组织结构、阐明生物体各种生理功能的重要研究手段。由于具有高灵敏度、高分辨率、成像直观、成像速度快、无损检测等优点，生物成像已广泛应用于科学研究和生物医学诊断领域。生物成像在探索疾病的发病机制、临床表现和遗传病变，了解相应的生理病理信息，诊断疾病，开发新的医学方法等方面也具有重要的实际应用价值。目前，生物成像包括荧光成像、磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、发射计算机断层扫描(ECT)、光热成像(PTI)、拉曼成像(RI)、超声成像(USI)和光声成像(PAI)。其中，荧光成像具有更高的信号强度、更长的持续时间、更低的实验成本，以及从体内到离体成像的可行性，荧光生物成像因此得到了广泛的应用。

在已报道的荧光标记分子中，碳量子点(CDs)由于其易于制备、独特的光学性质、优异的光稳定性和良好的生物相容性等固有优势而引起了极大的关注。因此，CD被广泛用作细胞成像中的新型荧光探针。然而，目前的CDs成像存在绝对量子效率低、荧光成像时间长、无法进行双光子成像等缺点。低绝对量子效率意味着，如果要获得清晰明亮的图像需要高CDs浓度，而这将直接影响细胞活力。此外，大多数使用CDs的细胞成像需要1-24小时，而细胞环境变化迅速，这使得快速成像和检测细胞内活动变得困难。此外，单光子荧光成像具有空间分布低、组织渗透性差、成像深度浅等特点。为了满足组织深度成像所需的空间和时间分辨率以及更好的成像性能，使用CDs进行双光子成像(TP)似乎是解决此问题的好方法。双光子吸收/激发是指分子在强光激发下，同时吸收两个光子，从基态跃迁到光子能量为两倍的激发态的过程。在双光子荧光成像中，吸收的近红外光导致紫外光发射。长波红外光不易被细胞散射，深入样品，可用于检测较厚的样品。此外，长波光源对生物体造成的光学损伤较小。被吸收的长波长光子的波长是荧光分子的单光子激发光波长的两倍。这样，需要单光子紫外光激发的荧光分子可以被近红外甚至红外波长范围内的两个光子激发。因此，双光子技术可以显着降低活体样品检测中的光毒性。但现在缺少可靠的双光子荧光染料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于超快细胞染色的碳量子点双光子荧光染料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于超快细胞染色的碳量子点双光子荧光染料，其通过以下方法制备得到：

1)以间苯二胺为前驱体采用一步溶剂热法制备碳量子溶液；

2)采用硅胶柱色谱法从步骤1)制备的碳量子中分离出绿色荧光组分，即为该碳量子点双光子荧光染料。

优选的是，所述步骤1)包括：将间苯二胺加入到无水乙醇中，然后加入盐酸，将得到的混合物在高压釜中进行水热处理，反应结束后冷却至室温，产物离心，去除沉淀，得到碳量子溶液。

优选的是，所述步骤1)中加入的盐酸的质量浓度为：36-38％。

优选的是，所述步骤1)中加入的盐酸的质量浓度为：36.5％。

优选的是，所述步骤1)中的高压釜为聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜。

优选的是，所述步骤1)中，水热处理的温度为180℃。