1.本发明涉及到一种荧光碳量子点的制备新方法，具体涉及到一种新型的具有近红外激发及近红外发射性质的有机含氟碳量子的制备。
背景技术：
2.碳量子点(carbon dots,carbon quantum dots)是一种新型的以碳为主体，表面富含功能基团的类球形“零维”纳米材料，粒径一般在10纳米左右，具有荧光性质。碳量子点的制备方法一般分为两种：一种是“至上而下”(top-down)，如电弧放电法、电化学法、激光灼烧法等；一种是“至下而上”(bottom-up)，如微波辅助合成法、水热合成法、超声合成法等。碳量子点具有良好的荧光性能、化学发光性能、水溶性好、稳定性好、生物相容性好等诸多特点，使其在纳米医学领域，特别是生物荧光成像领域得到广泛的研究和应用。
3.在荧光成像领域，近红外成像(包括近红外i区：波长700～900纳米左右，近红外ii区：波长1000～1700纳米左右)被认为是最有发展潜力的成像技术。与可见光区(380～760纳米)的成像技术相比，深红至近红外区光波具有组织穿透深度大、光损伤小、时空分辨率高、信噪比高等优势。由此可知，一个理想的用于体内外荧光成像的碳量子点应具备深红至近红外光区的激发/发射(ex/em)性质。目前，利用碳量子的荧光性质用于生物成像主要集中在可见光区，大多数只能用于细胞或浅表组织的成像；然而具有深红和近红外性质激发/发射性质，能用于活体内组织成像的碳量子点很少有人报道。综上所述，开发一种全新的、制备简单的具有近红外激发/发射性质的碳量子点具有较大科研价值和实际应用价值。
技术实现要素：
4.本发明的目的是弥补现有技术方法的不足，提供一种全新的具有近红外激发/发射性质的含氟碳量子点的制备方法，并且该碳量子点的光学性能具有适用于体内外的生物成像的潜力。
5.本发明的制备及应用，包括如下内容：
6.(1)式i化合物与式ii化合物，在不锈钢高压反应釜中，在溶剂中，在一定升温速度下，在一定稳定温度中，在一定反应时间内，生成含氟碳量子点，如图1所示。所述式i化合物，即为起始原料之一，为丙烯酰胺；所述式ii化合物，即为起始原料之一，为氟带苯甲酸类化合物，选自邻氟苯甲酸、间氟苯甲酸、对氟苯甲酸、2,3-二氟苯甲酸、2,4-二氟苯甲酸、2,5-二氟苯甲酸、2,6-二氟苯甲酸、3,4-二氟苯甲酸、3,5-二氟苯甲酸、2,4,6-三氟苯甲酸，2,3,4-三氟苯甲酸、2,3,5-三氟苯甲酸、2,4,5-三氟苯甲酸、2,3,6-三氟苯甲酸、3,4,5-三氟苯甲酸、2-氟对苯二甲酸、2,3-二氟对苯二甲酸、2,3,5,6-四氟对苯二甲酸中的一种或多种混合物，优选2,3,6-三氟苯甲酸；所述起始原料丙烯酰胺与氟带苯甲酸类化合物投料量质量之比为5:1～1:1，优选为1:1；所述水热法反应溶剂为超纯水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、乙腈、丙酮、乙二醇单甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种的混合溶剂，优选乙醇与超纯水，两者体积比为1:1；所述升温速度为5～15℃/min之间，优选10℃/
min；所述反应温度为160～220℃之间，优选为180～200℃；所述反应时间为3～6小时之间，优选为4～5小时；所述透析袋截留分子量为600～1,500da，优选为800～1,200da。
附图说明
7.图1为本发明含氟碳量子点的制备方法图。
8.图2为本发明含氟碳量子点的纳米颗粒透射电镜(tem)图像，由图1可以看出，本发明所制备的含氟碳量子点平均粒径在10纳米左右，且大小均一。
9.图3为本发明所制备含氟碳量子点的超纯水溶液(1mg/ml)，在荧光分光光度计检测下的荧光发射图谱，由图3可以看出，该碳量子点在690纳米左右波长激发下(图中曲线3)，在810纳米左右处具有最大发射波长。
具体实施方式
10.以下通过实施例对本发明进行进一步说明，但并非用以限定本发明。
11.本发明实施实例中所采用的仪器设备如下：
12.透射电子显微镜jem-1200ex(jeol，日本)；rf-5301荧光分光光度计(shimadzu，日本)。
13.实施例1.含氟碳量子点的制备方法(以丙烯酰胺与2,4,6-三氟苯甲酸作为起始原料为例)，具体包括如下步骤：
14.将1.0g丙烯酰胺与1.0g 2,4,6-三氟苯甲酸溶于10ml乙醇、10ml超纯水的混合溶剂中，随后将混合溶液转移至50ml不锈钢高压反应釜中，以10℃/min的升温速度加热至180℃，后保温反应4.5小时。反应结束后反应体系冷却至室温，随后转移至50ml离心管中，以5,000rpm的转速离心5min，取上清液，用0.22μm的微孔滤膜过滤后，用1,000da的透析袋在室温下透析纯化24h，冻干后得到产物碳量子点。将该量子点配置成水溶液并在4℃下保存待后续使用。
15.实施例2.实施例1中所涉及到的图谱
16.图1.为本发明含氟碳量子点的制备方法图。
17.图2.为本发明所得含氟碳量子点的纳米颗粒透射电镜(tem)图像，由图1可以看出，本发明所制备的含氟碳量子点平均粒径在10纳米左右，且大小均一。
18.图3.为本发明所制备含氟碳量子点与超纯水配制成1mg/ml溶液，该溶液在荧光分光光度计检测下的荧光发射图谱，由图2可以看出，分别在650～750纳米之间激发光照射下，该碳量子溶液具有近红外荧光发射现象。该碳量子点在690纳米左右波长激发下，在810纳米左右处具有最大发射波长，该激发及发射波长处于近红外区域。
技术特征：
1.一种制备具有近红外激发/发射性质的有机含氟碳量子点的全新方法如下：丙烯酰胺与氟代苯甲酸类化合物溶解于适当溶剂中，然后置于不锈钢高压密闭反应釜中，在适当升温速度下，升温结束后保持在适当温度下，在一定反应时间内，进行水热反应；反应结束后反应体系冷却至室温，反应液随后转移至离心管中，以5,000rpm的转速离心5min，取上清液，用0.22μm的微孔滤膜过滤后，用透析袋在超纯水中室温透析24h，冻干后得到产物含氟碳量子点。将该量子点配置成水溶液并在4℃下保存待后续使用。2.权利要求1所述方法，所述起始原料之一为丙烯酰胺，所述起始原料氟带苯甲酸类化合物选自邻氟苯甲酸、间氟苯甲酸、对氟苯甲酸、2,3-二氟苯甲酸、2,4-二氟苯甲酸、2,5-二氟苯甲酸、2,6-二氟苯甲酸、3,4-二氟苯甲酸、3,5-二氟苯甲酸、2,4,6-三氟苯甲酸，2,3,4-三氟苯甲酸、2,3,5-三氟苯甲酸、2,4,5-三氟苯甲酸、2,3,6-三氟苯甲酸、3,4,5-三氟苯甲酸、2-氟对苯二甲酸、2,3-二氟对苯二甲酸、2,3,5,6-四氟对苯二甲酸中的一种或多种混合物，丙烯酰胺与氟带苯甲酸类化合物投料量质量之比为5:1～1:1。3.权利要求1所述方法，所述溶剂为超纯水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、乙腈、丙酮、乙二醇单甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种的混合溶剂；所述升温速度为5～15℃/min之间；所述反应温度为160～220℃之间；所述反应时间为3～6小时之间；所述透析袋截留分子量为600～1,500da。
技术总结
本发明提供了一种全新的方法制备具有近红外激发/发射(Ex/Em)荧光性质的碳量子点。本发明以丙烯酰胺和氟带苯甲酸类化合物为起始原料，利用水热反应法制备得到含氟碳量子点。本法工艺操作简便、反应条件可控、工艺可重复性强；本法得到的碳量子点具有较好的近红外激发及近红外发射荧光性质，能够在细胞及动物荧光成像领域具有较大的应用开发价值。光成像领域具有较大的应用开发价值。
技术研发人员：王帆 于超 邓涛
受保护的技术使用者：重庆医科大学
技术研发日：2021.11.20
技术公布日：2022/1/21