荧光碳纳米粒子制备的新方法及在生物样品中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于药物分析技术领域，具体涉及新型荧光碳纳米粒子的制备，并把其直接应用到复杂生物样品中痕量药物的分析。
【背景技术】
[0002]槲皮素是一种典型的多羟基黄酮类化合物，该化合物在花，叶，树皮和许多种植物的果实大量存在。在过去几年中，因为它似乎对人类健康的许多潜在的有利影响，包括保护心血管，抗癌活性，抗溃疡作用，抗过敏活性，抗菌，抗病毒活性和抗炎作用，所以，槲皮素已经引起人们巨大的兴趣。在临床治疗中，槲皮素等在发挥治疗效果的同时具有较大的副作用，因此需要进行血药浓度检测或尿药浓度检测。然而由于在生物样品中药物浓度较低，同时基质含有的蛋白质、类脂及其他生物大分子也会对药物的检测造成一定的干扰，所以需要对生物样品进行前处理。该处理不仅消耗大量有机溶剂、花费大量的时间，而且需要昂贵的仪器进行检测。因此，探索适当的方法来检测不同样品中的槲皮素是非常重要的。
[0003]量子点是一种准零维的纳米材料，它们具有非常良好的荧光稳定性，较宽的激发光谱和发射光谱，使他们有许多潜在的应用。然而，传统的量子点通常由半导体材料制成的，不仅成本高，而且对环境容易造成污染。制备的荧光碳纳米粒子不仅可用于细胞成像的荧光标记，亦可用于光催化，能量转换/储存，生物成像，光电，传感器等较有前途的领域。因为碳纳米粒子较强的荧光(FL)的特性，亦可用于生物样品或环境检测中不同的分析应用。高荧光强度的碳纳米颗粒可通过一步合成法大量制备，这些制备方法包括简单的化学氧化法，热分解法，电化学法，微波辅助法，超声法，模板法及激光销蚀法等。如今，微波辅助法和水热合成法已成为人们常用的方法。上述方法制备碳量子点往往需要高温加热，或需要电压、强酸等条件，操作较为繁琐，产率较低，不能大量制备碳量子点；制备的碳量子点的荧光发射波长随激发波长的改变而改变，荧光发射波长不稳定。
[0004]针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种荧光碳纳米粒子制备的新方法。制备的碳纳米粒子在有机溶剂、无机溶剂或生物样品中皆具有较好的相容性。可以作为一种有效的荧光探针用于选择性检测槲皮素，从而可用于生物样品如尿样中药物的分析，实现临床药物浓度的检测。此方法的优势在于:反应简单，操作简便、快捷，条件温和。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种荧光碳纳米粒子制备的新方法，制备的荧光碳纳米粒子与极性溶剂如水或生物样品有很好的亲和性。碳纳米粒子的荧光效应不受样品中的脂质等生物大分子的影响，可直接应用于复杂生物样品中痕量药物槲皮素的分析检测，从而大大提高了样品的处理效率。
[0006]本发明所述荧光碳纳米粒子制备是通过如下的技术方案实现的，具体包括如下步骤:
[0007](I)将一定量的糖用适量的溶液溶解，超声约lOmin，形成均匀透明的糖溶液；力口入的糖和溶液的质量比为1: 10?2:1;
[0008](2)将步骤⑴得到的糖溶液加入到盛有2.5克氧化剂的反应容器中，混合物迅速反应，自发放热生成大量的泡沫，溶液体积膨胀，颜色变为棕黑色，然后逐渐冷却至室温；糖溶液与氧化剂的质量比为:3: I?1: 2 ;
[0009](3)将步骤⑵得到的棕黑色混合物倒入适量水中，搅拌混合，超声lOmin，然后将混合液于13000rmp离心30min，收集上清液，放置于透析袋中用去离子水透析以除去残余的糖和离子；最后，将透析袋中的荧光碳纳米粒子放于真空干燥箱中于65°C真空干燥浓缩。
[0010]本发明中，步骤(I)中所述制备澄清溶液的糖类为葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、糖原和木糖中的任意一种。
[0011]本发明中，步骤(I)所述的溶液为去离子水或酒精溶液，优选去离子水。
[0012]本发明中，步骤(2)所述的氧化剂为强氧化剂。
[0013]本发明中，步骤(2)所述的强氧化剂为五氧化二磷或三氧化二磷，优选五氧化二磷。
[0014]本发明中，步骤(2)所述的反应容器相对反应物为惰性的材质，为玻璃或特富龙中任一种。
[0015]本发明中，步骤⑴和(2)中所述的糖和氧化剂的纯度都为分析纯。
[0016]本发明中，步骤(3)最终产物荧光碳纳米粒子的直径为20?150nm，可用于血液及尿液等生物样品中槲皮素药物的快速检测，亦可用于环境中的重金属离子检测。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]本发明采用化学氧化法，将反应物简单混合，一步法制备具有强荧光性质的碳纳米粒子。该制备过程是一个自发反应的过程，无需外部加热也不需要复杂的操作，即能够快速生产大量的碳纳米粒；所制备的碳纳米粒子的特点是其最大发射波长固定，不随激发波长的改变而改变。本制备方法绿色无污染，简单可靠，成本低，制备的荧光碳纳米粒子在复杂生物样品中痕量药物的检测及环境中重金属的检测和控制方面具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例1中所得荧光碳纳米粒子的透射电镜(TEM)图；
[0020]图2为本发明实施例1中所得荧光碳纳米粒子(b)和葡萄糖(a)的红外光谱图(FTIR)。
[0021]图3为本发明实施例1中所得荧光碳纳米粒子的紫外光谱和荧光发射光谱图(激发波长为 370nm, 375nm, 380nm, 385nm, 390nm, 395nm, 400nm)。
【具体实施方式】
[0022]下面给出本发明的具体实施例:
[0023]实例1:
[0024]本发明荧光碳纳米粒子的制备如下:
[0025](I)糖溶液制备:称取0.5g葡萄糖加入到2mL去离子水中，超声混合1min,形成均匀透明的糖溶液；
[0026](2)荧光碳纳米粒子制备:将步骤(I)得到的糖溶液加入到盛有2.5克P2O5的小烧杯中，混合物迅速反应，自发放热生成大量的泡沫，溶液体积膨胀，颜色变为棕黑色，1min后混合物逐渐冷却至室温；
[0027](3)荧光碳