作为一种广泛用于临床治疗各种恶性肿瘤疾病的化学治疗药物，阿霉素（DOX）能产生强烈的自荧光^[5,6]，并能在外界激发光的刺激下被检测出来，经常被用于实验研究。

碳量子点作为生物友好型材料，具有优越的光稳定性、良好的生物兼容性、低毒性、易修饰性，并且易于体内溶解、制备方法简单便捷等特点，近年来被广泛运用于药物运输领域的研究^[7,8]。因此本实验以此为思路，将碳量子点和DOX同时引入介孔二氧化硅纳米粒子当中，并利用碳量子点与DOX的荧光共振能量转移效应，不仅可以通过碳量子点的荧光性能对药物的释放进行可视化监测，还有望能借助碳量子点激发所产生的热量来提高介孔二氧化硅的可降解性能。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

四苯基卟啉(分析纯，天津市北方天医化学试剂厂)，浓硫酸（纯度95 %，分析纯，上海试剂一厂），乙酸（麦克林试剂公司），盐酸(分析纯，上海源叶生物科技有限公司)，APS（天津市精细化工有限公司)，环己烷、Triton X-100（上海阿拉丁生物科技有限公司）、正辛醇（国药集团试剂有限公司），CTAB(北京市化学试剂三厂)，原硅酸四乙酯 (TEOS)(分析纯，天津德恩化学试剂有限公司)，丙酮、乙醇、盐酸 DOX(北京华泰联博科技有限公司)；透析袋（分子量3500）(上海绿鸟科技发展有限公司)。高分辨透射电子显微镜（HRTEM），X射线衍射仪（XRD）、电子顺磁共振仪器（ESR），红外光谱仪（IR），扫描电镜（SEM），激光拉曼光谱仪（Raman）、热分析仪（DSC）、核磁共振仪（NMR），BET比表面积测试仪，激光共聚焦显微镜，流式细胞仪，由扬州大学提供。

1.2 实验过程

1.2.1 碳量子点（CDs）的合成

碳量子点的合成采用化学氧化法,与Tan 等^［9］用活性炭制备不同，将0.5ɡ苯基卟啉^[10]和30ml浓度98%硫酸在100°c条件下，避光磁力搅拌5小时，接着冰水冷却后离心除杂三次，重新分散入15ml盐酸^[11,12]；再将混合溶液转移进入高压反应釜中，在180°c条件下溶剂热反应6小时；所得溶液在去离子水中常温透析三天，透析膜分子量为3500。透析后溶液用真空冷冻干燥机冻干，得到所需碳量子点（CDs）。

1.2.2 中空介孔二氧化硅球（HMSNs）的制备

将10mlAPS添加到44ml去离子水中，与含有72.6ml环己烷，17.88g Triton X-100，17.6ml正辛醇和15mg CTAB的有机相在常温下搅拌20分钟混匀均匀^[13]；将所得混合液添加0.8ml原硅酸四乙酯 (TEOS) 和40ml丙酮混匀后，再添加0.8mlNH₄OH室温下引发聚合反应，反应避光持续24小时；聚合反应后混合液依次用乙醇和水各洗涤三次后，加入40ml乙酸避光常温反应4小时，再水洗3遍，即获得所需中空介孔二氧化硅球（HMSNs）。

1.2.3 载DOX的掺杂碳量子点的中空介孔二氧化硅球（HMSNs-CDs-DOX）的制备

将所得中空介孔二氧化硅球（HMSNs）分散在30 mL乙醇于烧杯中，掺杂所得原始碳量子点在室温下避光磁力搅拌24小时。第二天用去离子水洗涤三次，随后用冷冻干燥机干燥，得到第一混合物^[14]；将第一混合物及阿霉素（DOX）溶于1.3ml水中，室温避光搅拌，即得到载DOX的掺杂碳量子点的中空介孔二氧化硅球（HMSNs-CDs-DOX）。

2 结果和讨论

2.1 材料表征

2.1.1 透射电子显微镜分析

图1                           图2

图1为透射电子显微镜(TEM)图像，中空介孔二氧化硅球(HMSNS)。从图中可以观察到，确认空心结构形成的材料颗粒均匀、平均粒径<50nm、芯与壳之间对比明显。图2为透射电子显微镜(TEM)图像，中空介孔二氧化硅球掺杂碳量子点(HMSNs-CDs)。从图中可以观察到碳量子点的黑色颗粒形态与外围中空介孔二氧化硅球(HMSNs)的明显对比，证实它成功搭载于中空介孔二氧化硅球(HMSNs)的中空结构。

2.2 碳量子点（CDs）的紫外光谱分析和中空介孔二氧化硅球（HMSNs）的荧光光谱分析

图3                            图4

图3是碳量子点的紫外吸收谱，显示了碳量子点在450-600nm具有吸收峰。图4是DOX的荧光发射谱，显示了DOX在550-650nm具有发射峰，而在600 nm之后，其荧光发射光谱逐渐衰退。可知碳量子点的紫外吸收光谱和DOX的荧光光谱在450-650 nm内有重叠，因此当外界激发光源激发DOX时，其产生的荧光可将能量转移至碳量子点，使得碳量子点受到激发，从而成功显示出两者之间的存在荧光共振转移（FRET）效应。

3 结论

本研究利用W/O微乳液为模版的优势，通过一步合成法合成稳定的中空介孔二氧化硅球(HMSNs)，省去了冗长的步骤，之后通过静电吸附原理搭载了阿霉素和碳量子点，成功构建了中空介孔二氧化硅球载DOX(HMSNS-CDS-DOX)，掺杂了碳量子点。在红外线、紫外分析成功证明阿霉素(DOX)与碳量子点(CDS)之间存在荧光共振转移(FRET)效应，透射电子显微镜(TEM)图像等结果表明材料合成并搭载了碳量子点。细胞毒性MTT实验可以证明HMSNS-CDs生物相容性高，毒性小。研究结果显示，作为一种环保低毒、生物相容性好的新型药物载体，掺入碳量子点的中空介孔二氧化硅球载DOX(HMSNS-CDS-DOX)在PH≥7的条件下，不释放其荧光，其荧光会被碳量子点吸收，一般不能测出荧光，而在PH<7的条件下，随着DOX的释放，碳量子点与DOX的距离逐渐增大，DOX的荧光也会恢复，从而可以测出DOX的荧光。该实验在纳米药物载体系统中应用了碳量子点(CDS)与阿霉素(DOX)的FRET效应，构建了一种利用中空介孔二氧化硅球(HMSNS)为纳米材料体进行药物释放可视化检测的纳米载药新系统，为癌症药物的可视化释放提供了新的思路。

参考文献

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[2]唐文强,高艳蓉,刘斌,等.智能响应型纳米药物载体的研究进展[J].精细化工,2020,37(05):883-892.

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[4]廖玉霞,万晨露,余艺,等. 介孔二氧化硅纳米材料在缓释递药系统中的研究进展[J]. 中国新药杂志. 2019(07)