，用1mL超純水溶解。在12000轉(zhuǎn)/分鐘下離心20分鐘，取上清液。調(diào)節(jié)pH值到中性。以截留分子量為14kDa的透析袋透析48小時。將溶液取出，冷凍干燥，得到PEG修飾的丙氨酸碳點，于4°C下保存。
[0039](四)對比例3PNIPAM修飾的丙氨酸碳點的制備
[0040]稱取0.5g丙氨酸，0.4g聚異丙基丙稀酰胺(分子量為8kDa)，溶于8mL(0.5M)氫氧化鈉溶液中，完全溶解后，在家用微波爐中于700W下加熱2分40秒，待樣品冷卻至室溫后，用1mL超純水溶解。在12000轉(zhuǎn)/分鐘下離心20分鐘，取上清液。調(diào)節(jié)PH值到中性。以截留分子量為14kDa的透析袋透析48小時。將溶液取出，冷凍干燥，得到PNIPAM修飾的丙氨酸碳點，于4°C下保存。
[0041]將上述制備的丙氨酸碳點，分別溶于水中，分別得到濃度為50mg/mL的溶液，在25°C和50°C下，利用熒光分光光度計進行熒光檢測，結(jié)果如圖2-圖5所示。
[0042]由圖2-圖5可見，未用聚合物修飾的丙氨酸碳點與用PEG修飾的丙氨酸碳點，在25°C和50°C下熒光均無較大變化，證明兩種碳點均為溫度響應(yīng)性；PNIPAM修飾的丙氨酸碳點，在25°C和50°C下熒光出現(xiàn)明顯變化，證明PNIPAM修飾的丙氨酸碳點具有溫敏性，加熱后碳點不穩(wěn)定，進行團聚導(dǎo)致熒光強度大大減弱；復(fù)合殼層丙氨酸碳點在25°C和50°C下熒光明顯變化，出現(xiàn)多個發(fā)射峰，且熒光強度有所增加，證明復(fù)合殼層丙氨酸碳點由于PNIPAM的修飾具有了良好的溫度響應(yīng)性，同時由于PEG的修飾使其在高溫情況下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不團聚，因此復(fù)合殼層丙氨酸碳點制備成功。
[0043]實施例2不同比例PEG和PNIPAM修飾的復(fù)合殼層丙氨酸碳點的制備
[0044]稱取0.5g丙氨酸，PEG和PNIPAM按摩爾比例4:1，3:2，1:1，2:3和1:4進行混合組成0.1mmol的聚合物總量，分別溶于8mL(0.5M)氫氧化鈉溶液中，完全溶解后，在家用微波爐中于700W下分別加熱2分40秒，待樣品冷卻至室溫后，用1mL超純水溶解。在12000轉(zhuǎn)/分鐘下離心20分鐘，取上清液。調(diào)節(jié)pH值到中性。以截留分子量為14kDa的透析袋透析48小時。將溶液取出，于4°C下保存。
[0045]隨著PEG和PNIPAM摩爾比例(4:1，3:2，1: 1，2:3和1:4)的逐漸降低制備出的丙氨酸碳點，溫度響應(yīng)性逐漸升高，穩(wěn)定性逐漸降低，最優(yōu)制備條件為PEG和PNIPAM按摩爾比例1:1，達到的效果最好。
[0046]實施例3熒光納米溫度計的溫敏性檢測
[0047]選取實施例1制備的復(fù)合殼層丙氨酸碳點樣品，分別在20°C，23°C，26°C，29°C，32°C，35°C，38°C，41°C，44°C，47°C，50°C狀態(tài)下，利用熒光分光光度計進行熒光檢測。結(jié)果如圖6和圖7所示。
[0048]圖6是熒光納米溫度計隨溫度逐漸變化的熒光變化譜圖。由圖中可以看出，在PNIPAM的臨界溶解溫度附近，復(fù)合殼層碳點的熒光發(fā)射光譜發(fā)生了根本性的變化，這表明該熒光納米溫度計具有良好的溫敏性，并且其響應(yīng)溫度與溫敏性聚合物的臨界溶解溫度密切相關(guān)，因此可以通過調(diào)節(jié)溫敏性聚合物的臨界溶解溫度來調(diào)節(jié)該熒光納米溫度計的響應(yīng)溫度。
[0049]圖7是復(fù)合殼層丙氨酸碳點隨溫度逐漸變化的溫度-熒光強度曲線圖。由圖7可見，本發(fā)明制備的復(fù)合殼層丙氨酸碳點，用于熒光納米溫度計，對溫度變化有著極為優(yōu)秀的響應(yīng)性，且可逆性良好。因此可以通過檢測該熒光納米溫度計的熒光強度來判斷碳點周圍環(huán)境的大致溫度。
[0050]實施例4熒光納米溫度計的穩(wěn)定性檢測
[0051]選取實施例1制備的復(fù)合殼層丙氨酸碳點樣品，在25°C下，利用熒光分光光度計于320nm處進行熒光檢測。將樣品升溫至50 V，且溫度保持十分鐘，利用熒光分光光度計于320nm處進行熒光檢測。然后將樣品再降溫至25°C，且溫度保持十分鐘，利用熒光分光光度計于320nm處進行熒光檢測。如此循環(huán)四次。
[0052]圖8是復(fù)合殼層碳點在25°C與50°C之間反復(fù)升溫_降溫的熒光譜圖。由圖中可以看出，在重復(fù)多次的升溫-降溫實驗中，熒光納米溫度計的熒光強度均無明顯下降，這說明該熒光納米溫度計具有良好的穩(wěn)定性，可重復(fù)多次使用。
[0053]從制備過程來看，使用PEG與PNIPAM共同修飾的復(fù)合殼層碳點具有最好的溫度響應(yīng)性，以及溶液穩(wěn)定性。這種熒光納米溫度計的熒光光譜能夠伴隨溫度的變化進行可逆的變化，并且熒光強度沒有衰減。鑒于這些優(yōu)秀的性能，這種納米溫度計有望在細(xì)胞成像和溫度傳感領(lǐng)域開展應(yīng)用研究。
【主權(quán)項】
1.一種用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點，其特征在于:所述的復(fù)合殼層碳點是粒徑為l-50nm且均勻分布的球狀顆粒，具有一個碳點核心和一個復(fù)合親水聚合物殼層；所述的復(fù)合親水聚合物殼層由兩種親水性聚合物鏈段組成，其中一種親水性聚合物具有溫敏性；另一種親水性聚合物不具有溫敏性；所述的兩種親水性聚合物的分子量分別為2-30kDa，且兩種親水性聚合物的分子量相差不超過5kDa。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點，其特征在于:所述的具有溫敏性的親水性聚合物為聚異丙基丙烯酰胺；所述的不具有溫敏性的親水性聚合物為聚乙二醇。3.權(quán)利要求2所述的用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)以氨基酸作為碳源，將適量氨基酸、聚異丙基丙烯酰胺和聚乙二醇，溶于氫氧化鈉溶液中； 2)將混合液置于微波爐中加熱； 3)待反應(yīng)結(jié)束，自然冷卻至室溫，用超純水溶解，離心，取上清液，調(diào)節(jié)pH值至中性，進行透析，冷凍干燥，得到復(fù)合殼層碳點，于4°C保存。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點的制備方法，其特征在于:所述的氨基酸為天門冬氨酸、賴氨酸、丙氨酸或精氨酸。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點的制備方法，其特征在于:按摩爾比，氨基酸:聚異丙基丙烯酰胺:聚乙二醇:氫氧化鈉=1:0.01-0.05:0.01-0.05:0.01-0.05ο6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點的制備方法，其特征在于:微波爐加熱功率為600-750W，加熱時間為1-10分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點的制備方法，其特征在于:透析用透析袋的截留分子量為I?14kDa。8.權(quán)利要求1或2所述的用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點作為熒光納米溫度計在生物工程學(xué)和生物化學(xué)中的應(yīng)用。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于方法如下:將制備的復(fù)合殼層碳點加入到適量溶劑中，得到含有復(fù)合殼層碳點的溶液，改變?nèi)芤旱臏囟?，監(jiān)測溶液的熒光強度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于:所述的溶劑為水溶液、乙醇溶液、氯仿溶液或細(xì)胞溶液；所述的含有復(fù)合殼層碳點的溶液，復(fù)合殼層碳點濃度為0.1-lOOmg/mL。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于熒光納米溫度計的復(fù)合殼層碳點及其制備方法和應(yīng)用。所述的復(fù)合殼層碳點是粒徑為1-50nm且均勻分布的球狀顆粒，具有一個碳點核心和一個復(fù)合親水聚合物殼層；所述的復(fù)合親水聚合物殼層由兩種親水性聚合物鏈段組成，其中一種親水性聚合物具有溫敏性；另一種親水性聚合物不具有溫敏性；所述的兩種親水性聚合物的分子量分別為2-30kDa，且兩種親水性聚合物的分子量相差不超過5kDa。本發(fā)明的碳點沒有毒性，溶液穩(wěn)定性好，并且對溫度具有高靈敏性，用該復(fù)合殼層碳點作為納米溫度計對溫度具有可逆的響應(yīng)性，通過碳量子點熒光強度的變化可以監(jiān)測碳量子點溶液溫度的變化。
【IPC分類】G01K5/04, C01B31/02, C08L71/08, C09K11/65, B82Y20/00, G01N21/64, C08L33/24
【公開號】CN105131947
【申請?zhí)枴緾N201510455885
【發(fā)明人】劉學(xué), 侯雨, 張國林, 吳秋華
【申請人】遼寧大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月29日