技术领域
[0001] 本发明涉及一种纳米材料，特别是涉及一种铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 鱼腥草是一种常见的中药，又名折耳根，是中国药典收录的草药。鱼腥草味辛，性寒凉，归肺经，能清热解毒、消肿疗疮、利尿除湿、清热止痢、健胃消食，用于治疗实热、热毒、湿邪、疾热为患的肺痈、疮疡肿毒、痔疮便血、脾胃积热等。研究表明鱼腥草清热解毒的作用颇佳，常与桔梗、鲜芦根、瓜蒌皮等同用，治肺痈胸痛、咳吐脓血等症。同时，鱼腥草具有一定的抗菌作用，其有效成分鱼腥草素在体外试验中对卡他球菌、流感杆菌、肺炎球菌、金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用。在临床中，鱼腥草也用于治疗肺炎、肺脓肿、慢性气管炎等疾病，其对于肺部疾病的治疗和辅助治疗具有一定的效果。
[0003] 碳点，是一类零维碳纳米材料，由超细、分散、准球形、尺寸低于10nm的碳纳米颗粒组成。碳点具有优秀的光学性质、良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。碳点的原料来源广泛、性能好，因此在材料制备领域有很大的优势，在医学成像设备、化学传感器、光催化反应等领域均有较好的应用前景。最近的研究表明，碳点已经成为一种很有前途的生物医学材料，主要与其制备工艺、结构和物理化学性质有关。因其颗粒大小、简单的纯化技术和易于后修饰，碳点可以被修饰为具有多功能的新型材料。目前研究发现使用化学试剂合成的碳点具有良好的抗氧化消炎功效，但原材料和副产物的安全性问题以及高成本阻碍了其应用。因此，需要探索更廉价和生态友好的绿色原料来合成碳点，使其成为环境友好、生物相容性好和成本效益高的材料。
[0004] 掺杂是调节碳点理化性质的有效方法，近年来受到越来越多的关注。碳点掺杂原子后，它们的电子结构、纳米结构和化学成分都会发生变化，使得碳点性能得到改善。铜制剂最早作为杀菌剂使用至今已经有超过200年的历史，200多年前就有人使用硫酸铜来防治小麦腥黑病。铜是天然的抑菌剂、杀真菌剂及防腐剂，更具有镇痛、解热、抗菌、消炎的特性。
具体实施方式
[0033] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0034] 实施例1
[0035] 按照以下步骤制备铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料：
[0036] S1.取新鲜的鱼腥草切碎后研磨过筛得到平均粒径为100目的鱼腥草粉末，按照50g:160mL的比例将鱼腥草粉末加入超纯水中，搅拌至混合均匀得到固液混合物；
[0037] S2.将步骤S1得到的固液混合物置于内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中170℃下水热反应4h，反应结束后冷却过夜至室温得到粗鱼腥草碳点溶液；
[0038] S3.将步骤S2得到的粗鱼腥草碳点溶液离心，弃沉淀保留上清液，同样的方法离心三次，得到溶液一，将溶液一通过膜孔径为0.22μm的针式滤器过滤得到溶液二，每次离心的速度为10000r/min，每次离心的时间为12min；
[0039] S4.将步骤S3得到的溶液二放入截留分子量为800Da的透析袋中，将透析袋置于超纯水中透析36h，每隔4h换一次水得到溶液三，将溶液三置于冷冻干燥机中‑40℃下冷冻干燥18h得到鱼腥草碳点粉末CDs；
[0040] S5.按照1mg:2mL的比例将步骤S4得到的鱼腥草碳点粉末CDs加入超纯水中，超声震荡8min得到碳点溶液，将醋酸铜加入碳点溶液中，醋酸铜与鱼腥草碳点粉末CDs的比例为1mg:1mg，置于磁力搅拌器上搅拌1.5h后逐滴加入质量浓度为20％的水合肼溶液，水合肼溶液与醋酸铜的比例为1mL:10mg，继续搅拌7h得到溶液四；
[0041] S6.将步骤S5得到的溶液四放入截留分子量为800Da的透析袋中，将透析袋置于超纯水中透析36h，每隔4h换一次水得到溶液五，将溶液五置于冷冻干燥机中‑40℃下冷冻干燥18h得到铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs。
[0042] 通过透射电镜观察实施例1制得的铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs的尺寸及形貌，如图1所示，Cu‑CDs的分散性良好，未发生团聚，且直径均在10nm以下，约为7nm左右。
[0043] 实施例2
[0044] 按照以下步骤制备铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料：
[0045] S1.取新鲜的鱼腥草切碎后研磨过筛得到平均粒径为100目的鱼腥草粉末，按照50g:160mL的比例将鱼腥草粉末加入超纯水中，搅拌至混合均匀得到固液混合物；
[0046] S2.将步骤S1得到的固液混合物置于内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中160℃下水热反应5h，反应结束后冷却过夜至室温得到粗鱼腥草碳点溶液；
[0047] S3.将步骤S2得到的粗鱼腥草碳点溶液离心，弃沉淀保留上清液，同样的方法离心三次，得到溶液一，将溶液一通过膜孔径为0.22μm的针式滤器过滤得到溶液二，每次离心的速度为8000r/min，每次离心的时间为15min；
[0048] S4.将步骤S3得到的溶液二放入截留分子量为1000Da的透析袋中，将透析袋置于超纯水中透析24h，每隔3h换一次水得到溶液三，将溶液三置于冷冻干燥机中‑40℃下冷冻干燥12h得到鱼腥草碳点粉末CDs；
[0049] S5.按照1mg:1mL的比例将步骤S4得到的鱼腥草碳点粉末CDs加入超纯水中，超声震荡5min得到碳点溶液，将醋酸铜加入碳点溶液中，醋酸铜与鱼腥草碳点粉末CDs的比例为0.5mg:1mg，置于磁力搅拌器上搅拌1h后逐滴加入质量浓度为20％的水合肼溶液，水合肼溶液与醋酸铜的比例为1mL:10mg，继续搅拌6h得到溶液四；
[0050] S6.将步骤S5得到的溶液四放入截留分子量为1000Da的透析袋中，将透析袋置于超纯水中透析24h，每隔3h换一次水得到溶液五，将溶液五置于冷冻干燥机中‑40℃下冷冻干燥12h得到铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs。
[0051] 实施例3
[0052] 按照以下步骤制备铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料：
[0053] S1.取新鲜的鱼腥草切碎后研磨过筛得到平均粒径为100目的鱼腥草粉末，按照50g:160mL的比例将鱼腥草粉末加入超纯水中，搅拌至混合均匀得到固液混合物；
[0054] S2.将步骤S1得到的固液混合物置于内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中180℃下水热反应3h，反应结束后冷却过夜至室温得到粗鱼腥草碳点溶液；
[0055] S3.将步骤S2得到的粗鱼腥草碳点溶液离心，弃沉淀保留上清液，同样的方法离心三次，得到溶液一，将溶液一通过膜孔径为0.22μm的针式滤器过滤得到溶液二，每次离心的速度为12000r/min，每次离心的时间为10min；
[0056] S4.将步骤S3得到的溶液二放入截留分子量为500Da的透析袋中，将透析袋置于超纯水中透析48h，每隔6h换一次水得到溶液三，将溶液三置于冷冻干燥机中‑40℃下冷冻干燥24h得到鱼腥草碳点粉末CDs；
[0057] S5.按照1mg:3mL的比例将步骤S4得到的鱼腥草碳点粉末CDs加入超纯水中，超声震荡10min得到碳点溶液，将醋酸铜加入碳点溶液中，醋酸铜与鱼腥草碳点粉末CDs的比例为2mg:1mg，置于磁力搅拌器上搅拌2h后逐滴加入质量浓度为20％的水合肼溶液，水合肼溶液与醋酸铜的比例为1mL:10mg，继续搅拌8h得到溶液四；
[0058] S6.将步骤S5得到的溶液四放入截留分子量为500Da的透析袋中，将透析袋置于超纯水中透析48h，每隔6h换一次水得到溶液五，将溶液五置于冷冻干燥机中‑40℃下冷冻干燥24h得到铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs。
[0059] 实验例一：
[0060] 采用ESR研究实施例1制得的铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs的清除羟基自由基、单线态氧、超氧阴离子的能力。使用5，5‑二甲基‑1‑吡咯啉‑N‑氧化物(DMPO)为自由基捕获剂，ESR的强度与ROS水平对应，测试结果如图2‑图4所示，对照组·OH的强度较高，鱼腥草碳点CDs给药后·OH强度减弱，显示ROS清除，使用铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs给药2 ‑
后·OH强度减弱更加明显。同样，Cu‑CDs在清除1O和·O2 和方面也表现出相同的趋势。由此可看出，本发明制得的鱼腥草碳点CDs具有一定的清除ROS的能力，掺杂铜后的铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs则表现出更强的ROS清除能力。
[0061] 实验例二：
[0062] 将24只健康SD大鼠适应性喂养一周，雌雄各半，随机分为正常组、模型组、CDs组、Cu‑CDs组，每组6只。用2.5％戊巴比妥钠腹腔注射麻醉大鼠，除模型组外其余3组经气管一次性滴入肺炎链球菌菌液感染大鼠，正常组按照同样的方法滴入相同剂量的生理盐水。接种后立即竖立大鼠确保菌液入肺，完成细菌性肺炎感染模型。
[0063] 造模3h后，将实施例1所制得的鱼腥草碳点CDs和铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs分别溶于生理盐水(100μg/mL)，并采用尾静脉注射的方式给予CDs组和Cu‑CDs组治疗。每日一次，连续3天。正常组和模型组在相同情况下给予生理盐水，期间确保提供适宜的环境充足的水和食物。给药3天后脱臼分批处死各组大鼠，开胸将肺完整取出并分离。
[0064] 测试结果如图5所示，可以看到正常组双肺呈淡粉色，表面光滑，弹性好。模型组肺颜色暗红，弹性较差，双肺充血均为深红色，部分可见斑片状坏死，表面可见大小不等的大量出血点。CDs给药组双肺充血得到缓解，斑片状坏死和出血点减少，Cu‑CDs给药组双肺颜色未见明显暗红色，几乎看不见出血点，治疗效果明显增强。由此可看出，本发明制得的铜掺杂鱼腥草碳点纳米材料Cu‑CDs具备很好的抗氧化抗炎杀菌性能，并在治疗肺炎链球菌感染的细菌性肺炎中有一定前景。
[0065] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
