多色炭化聚合物点及制备方法与在核仁靶向成像中的应用

1.本发明属于先进材料技术领域，涉及多色荧光炭化聚合物点及制备方法与在核仁靶向成像中的应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.目前商业化的核仁染料只有“syto rna-select”一种，发绿色荧光，且该染料存在着成本较高、染色程序复杂等问题。近年来也开发了用于核仁成像的材料，包括金纳米团簇、石墨烯、有机小分子等。这些材料可以成功实现核仁靶向，但是其存在制备过程较为复杂、成本高、毒性较大、荧光颜色单一等缺陷。因此开发一种合成简单、快速、实现核仁的多色成像具有重要意义。
4.荧光炭化聚合物点是一种碳纳米材料，其具有优异的光学性能、生态友好性、可持续性和生物相容性等特性。这些特性使其成为传统商业染料在生物医学领域应用的有效替代。然而，发明人研究发现，现已报道的大多数炭化聚合物点在用于核仁定位时仍需借助靶向核仁的生物试剂，无法单独的、直接的定位到核仁。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供多色炭化聚合物点及制备方法与在核仁靶向成像中的应用，本发明提供的多色荧光炭化聚合物点具有自靶向核仁的性质，能够作为核仁特异性荧光成像探针，以实现核仁的高分辨成像和动态监测。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
7.一方面，一种多色炭化聚合物点的制备方法，将邻苯二胺和有机二元酸进行微波辅助固相反应，即得；所述有机二元酸为饱和二元脂肪酸。
8.本发明通过研究表明，当邻苯二胺和有机二元酸配合进行微波辅助固相反应能够获得多色炭化聚合物点，当邻苯二胺替换为间苯二胺时，无法与有机二元酸配合通过微波辅助固相反应能够获得多色炭化聚合物点。而且，仅采用邻苯二胺也无法通过微波辅助固相反应获得多色炭化聚合物点。这表明，在进行微波辅助固相反应时，有机二元酸的添加能够促进炭化聚合物点的生成。同时，研究表明通过调节邻苯二胺和有机二元酸的添加比例以及有机二元酸种类的选择，可以改变炭化聚合物点的颜色。
9.另一方面，一种荧光炭化聚合物点，由上述制备方法获得。
10.经过研究表明，本发明采用上述制备方法获得的荧光炭化聚合物点具有自靶向核仁的性质。
11.由于本发明提供的荧光炭化聚合物点具有自靶向核仁的性质，因而第三方面，一种上述荧光炭化聚合物点在核仁荧光成像中的应用。
12.本发明的有益效果为：
13.(1)本发明利用邻苯二胺与不同的有机二元酸通过微波辅助固相合成反应可以直接合成多种不同发光颜色的荧光炭化聚合物点，发光颜色包括红色、黄色、绿色、蓝色。同时，本发明制备的多色荧光炭化聚合物点能够快速进入细胞并靶向进入至核仁，实现对核仁的靶向染色。
14.(2)本发明提出的多色荧光炭化聚合物点的制备方法，由于采用微波辅助固相合成具有过程迅速、无溶剂消耗、能耗低、污染小等优点，因而操作简便、成本低、实用性强，同时摆脱了对反应溶剂的依赖，适于大量生产和工业推广。
附图说明
15.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
16.图1为本发明实施例1制备的荧光炭化聚合物点的透射电镜图；
17.图2为本发明实施例1制备的红色荧光炭化聚合物点的激发(左)和发射(右)光谱图；
18.图3为本发明实施例2制备的黄色荧光炭化聚合物点的激发(左)和发射(右)光谱图；
19.图4为本发明实施例3制备的绿色荧光炭化聚合物点的激发(左)和发射(右)光谱图；
20.图5为本发明实施例4制备的蓝色荧光炭化聚合物点的激发(左)和发射(右)光谱图；
21.图6为本发明实施例1制备的红色荧光炭化聚合物点作为核仁靶向探针的荧光成像图；
22.图7为本发明实施例2制备的黄色荧光炭化聚合物点作为核仁靶向探针的荧光成像图。
23.图8为本发明实施例3制备的绿色荧光炭化聚合物点作为核仁靶向探针的荧光成像图。
24.图9为本发明实施例4制备的蓝色荧光炭化聚合物点作为核仁靶向探针的荧光成像图。
具体实施方式
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
27.鉴于现有炭化聚合物点存在无法单独直接的定位到核仁，且荧光颜色单一，本发
明提出了多色炭化聚合物点及制备方法与在核仁靶向成像中的应用。
28.本发明的一种典型实施方式，提供了一种多色炭化聚合物点的制备方法，将邻苯二胺和有机二元酸进行微波辅助固相反应，即得；所述有机二元酸为饱和二元脂肪酸。
29.通过研究表明，本发明通过上述制备方法不仅能够制备出多色炭化聚合物点，而且通过调节邻苯二胺和有机二元酸的添加比例，可以改变炭化聚合物点的颜色。
30.该实施方式的一些实施例中，邻苯二胺与有机二元酸的质量比为1:0.02～40。
31.本发明所述的有机二元酸的化学式为hooc-(ch2)
n-cooh，n优选为0～5。
32.在一种或多种实施例中，邻苯二胺与乙二酸的反应质量比为1:0.04～2，邻苯二胺与丙二酸的反应质量比为1:0.05～3，邻苯二胺与丁二酸的反应质量比为1:0.04～10，邻苯二胺与戊二酸的反应质量比为1:0.04～20，邻苯二胺与己二酸的反应质量比为1:0.04～30，邻苯二胺与庚二酸的反应质量比为1:0.05～40。
33.该实施方式的一些实施例中，反应时间为0.5～10min。
34.该实施方式的一些实施例中，将邻苯二胺和有机二元酸混合均匀后，进行微波辅助热解反应。
35.在一种或多种实施例中，混合方法为研磨。
36.该实施方式的一些实施例中，微波的功率为600～800w。
37.本发明的另一种实施方式，提供了一种荧光炭化聚合物点，由上述制备方法获得。
38.经过研究表明，本发明采用上述制备方法获得的荧光炭化聚合物点具有自靶向核仁的性质。
39.本发明的第三种实施方式，提供了一种上述荧光炭化聚合物点在核仁靶向荧光成像中的应用。
40.本发明的第四种实施方式，提供了一种核仁荧光染色试剂，包括荧光染料和缓冲溶液，所述荧光染料为上述荧光炭化聚合物点。
41.在一些实施例中，所述缓冲溶液为nah2po
4-柠檬酸缓冲溶液。
42.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
43.实施例1
44.称取0.30g邻苯二胺和0.10g戊二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，2分钟后即可制得具有红色荧光的炭化聚合物点。
45.实施例2
46.称取0.32g邻苯二胺和0.08g丙二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w微波炉中固相反应，3分钟后即可制得具有黄色荧光的炭化聚合物点。
47.实施例3
48.称取0.30g邻苯二胺和0.10g乙二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，4分钟后即可制得具有绿色荧光的炭化聚合物点。
49.实施例4
50.称取0.20g邻苯二胺和0.20g丁二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，3分钟后即可制得具有蓝色荧光的炭化聚合物点。
51.如图1所示为实施例1制备的红色荧光碳纳米材料的透射电镜表征图，合成的碳纳米材料具有良好的单分散性；从透射电镜图可以看出合成的荧光碳纳米材料粒径均小于10nm，为炭化聚合物点，因此极易进入细胞。
52.如图2所示，实施例1制备的红色荧光炭化聚合物点的最佳激发波长和发射波长分别为505nm和603nm；如图2所示，实施例2制备的黄色荧光炭化聚合物点的最佳激发和发射波长分别为433nm和537nm。如图3所示，实施例3制备的绿色荧光炭化聚合物点的最佳激发和发射波长分别为400nm和495nm。如图4所示，实施例4制备的蓝色荧光炭化聚合物点的最佳激发和发射波长分别为383nm和420nm。
53.进行核仁染色实验，过程为：首先，将hela细胞接种在置于12孔板中的细胞载玻片上，该12孔板含有100u
·
ml-1
的青霉素和链霉素以及10％的胎牛血清，然后在5％co2加湿培养箱，37℃培养48小时。将培养基更换为ph＝3.0的含有红色、黄色、绿色、蓝色炭化聚合物点的缓冲溶液，培养20min。成像前，使用1ml ph＝3.0的nah2po
4-柠檬酸缓冲溶液冲洗复合负载的细胞3次。通过荧光显微镜拍摄。结果如图6-9所示，实施例1-4制备的红色、黄色、绿色、蓝色荧光炭化聚合物点能够快速进入细胞，并且靶向定位到细胞核中的核仁，将核仁染色发出高分辨的红色、黄色、绿色、蓝色荧光。
54.实施例5
55.称取0.25g邻苯二胺和0.15g戊二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，2分钟后即可制得具有黄色荧光的炭化聚合物点。
56.实施例6
57.称取0.20g邻苯二胺和0.20g戊二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，2分钟后即可制得具有绿色荧光的炭化聚合物点。
58.实施例7
59.称取0.10g邻苯二胺和0.30g戊二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，2分钟后即可制得具有蓝色荧光的炭化聚合物点。
60.实施例1、5～7表明，通过调节邻苯二胺和戊二酸比例能够调节获得炭化聚合物点的荧光颜色。
61.实施例8
62.称取0.30g间苯二胺和0.10g戊二酸，放置于研钵中，充分研磨混匀，转移到50ml烧杯中，置于功率为700w的微波炉中固相反应，10分钟内均无法获得荧光炭化聚合物点。且对产物进行荧光检测，没有荧光产生。该实施例表明间苯二胺无法与二酸形成炭化聚合物点。
63.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。