碳納米管的裁剪、親水改性及其作為藥物載體的初步研究.pdf

1、近年來,納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用吸弓l了人們的廣泛關(guān)注,并已取得了令人矚目的進(jìn)展。碳納米管具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能,在生物標(biāo)記、組織工程、重大疾病的檢測(cè)與治療等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景,而作為藥物和生物分子載體的研究成了近期的熱點(diǎn)。在這種研究背景下,本文圍繞碳納米管載藥體系的制備展開,首先,研究了碳納米管的親水改性,制備了可以在生理?xiàng)l件下穩(wěn)定分散的碳納米管;其次,利用機(jī)械剪切將微米級(jí)的、相互纏結(jié)的碳納米管裁剪為數(shù)百納米

2、,提出了可以高效且大批量截短碳納米管的方法;再次,對(duì)截短的碳納米管進(jìn)行親水性改性和功能化,制備了靶向型可熒光示蹤的碳納米管載體:最后,對(duì)改性碳納米管作為抗腫瘤藥物載體進(jìn)行了初步研究。主要研究結(jié)果如下:
　　1.利用丙烯酸單封端聚乙二醇大分子單體(poly(ethylene glycol)acrylate,PEG-AA)的原位自由基聚合,得到了以PEG為支鏈,PAA為主鏈的梳型聚合物改性的碳納米管。聚合物的接枝量可以通過調(diào)節(jié)引發(fā)劑和

3、單體的投料量來控制,最高可達(dá)20 wt％。由于PEG親水性強(qiáng),且具有良好的生物相容性,改性后的碳納米管在水中可以穩(wěn)定分散,靜置半年以上沒有發(fā)現(xiàn)明顯的聚集沉淀,在0-50μg/mL范圍內(nèi),改性碳納米管生物相容性較好。另外由于聚合物PEG支鏈的末端是反應(yīng)活性較高的羥基,因此可以把羥基為反應(yīng)位點(diǎn)對(duì)碳納米管作進(jìn)一步功能化。
　　2.利用機(jī)械“切割”的方法高效、大批量地“裁剪”碳納米管。在兩輥開煉機(jī)塑煉橡膠的過程中,前后兩輥相對(duì)速度差形成強(qiáng)

4、大的剪切力,可以將碳納米管截?cái)唷Ｍㄟ^改變混煉處理時(shí)間,可以得到不同平均長度的碳納米管,其中混煉25分鐘得到的碳納米管平均長度為430 nm,滿足了作為藥物載體的要求。在混煉過程中,橡膠分子發(fā)生斷鏈,生成的長鏈自由基可以和碳納米管表面的缺陷點(diǎn)發(fā)生偶合反應(yīng),因此該方法可以在截?cái)嗵技{米管的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行接枝改性。裁剪結(jié)束后,可以在惰性氣體氣氛下加熱使橡膠分解,這種方法得到的截短碳納米管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與原始碳納米管并無明顯差別。該方法可以在短時(shí)間內(nèi)

5、得到大量的短的碳納米管,為實(shí)現(xiàn)長度較短的碳納米管的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　3.在截短后的碳納米管表面接枝梳型聚合物P(PEG-AA),利用PEG末端的活性羥基繼續(xù)反應(yīng),得到了表面含氨基的改性碳納米管。在此基礎(chǔ)上,將熒光素異硫氰酸酯FITC和葉酸分子FA連接到碳納米管表面上,得到了具有靶向性和熒光示蹤的雙功能的碳納米管。由于碳納米管具有巨大的比表面積,通過疏水相互作用可以負(fù)載抗腫瘤藥物鬼臼毒素,載藥量達(dá)到20％以上。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果