水溶液中碳納米管的物理化學表征及其血液相容性研究.pdf

1、碳納米管的獨特理化性質使其在生物醫(yī)學領域有著廣闊的應用前景。迄今為止，已有大量的研究報道碳納米管可能在藥物、基因或蛋白的載體和分子成像的造影劑方面有誘人的應用價值。碳納米管在生物醫(yī)學領域的應用的前提之一是在水溶液中均勻、穩(wěn)定分散。但是分散在水溶液中的碳納米管很難用傳統(tǒng)的分析技術來進行理化性質表征。此外，碳納米管作為生物醫(yī)藥載體應用時，不可避免進入循環(huán)血液，了解并對其血液相容性進行評價對于碳納米管的安全應用具有重要意義。雖然已有諸多文獻報

2、道碳納米管會引起血小板的活化和聚集，促進內源性凝血，降低血管內皮細胞的活性等，但是關于碳納米管對紅細胞的作用以及對凝血過程的影響和血栓力學性質的報道十分有限。
　　 本論文的研究工作主要包括以下三個方面:
　　 (1)建立碳納米管羧基化和氨基化的表面處理方法和制備穩(wěn)定的碳納米管水分散液。
　　 (2)對碳納米管進行物理化學表征，建立針對分散在水溶液中的碳納米管的物理化學表征體系。
　　 (3)研究碳納米管

3、對血液中各成分的作用，特別是對紅細胞的作用和對血栓形成過程的影響。
　　 取得的主要研究結果為:
　　 (1)通過濃酸超聲氧化法制備表面含有羧基等含氧基團的碳納米管，通過控制超聲時間制備得到氧化程度不同的碳納米管。在羧基化碳納米管的基礎上，通過縮合反應使碳納米管表面氨基化。將修飾后的碳納米管通過超聲輔助方法制得穩(wěn)定的碳納米管水分散液。
　　 (2)以紫外-可見-近紅外吸收光譜(UV-vis-NIR)為主，結合掃描

4、電鏡(SEM)、動態(tài)光散射儀(DLS)、熱重法(TGA)、X-射線光電子譜儀(XPS)和傅里葉紅外光譜儀(FTIR)對水溶液中的碳納米管進行表征。將特征吸收光譜進行分峰擬合處理，建立了主峰峰位和強度與碳納米管尺寸以及表面含氧量的關系。并采用吸收光譜方法對表征了碳納米管在水中分散穩(wěn)定性的規(guī)律。
　　 (3)碳納米管與血液共孵育后對血液系統(tǒng)中各成分均造成不同程度的損傷，引起紅細胞形態(tài)皺縮甚至細胞膜破裂。當碳納米管具有相同尺寸時，氨基

5、化的MWCNTs對紅細胞的破壞作用要強于羧基化的碳納米管;當碳納米管具有相同的表面化學組成時，短碳納米管對紅細胞的破壞作用要大于長碳納米管。四種碳納米管均引起了血小板中等強度的活化(10％-25％)，長碳納米管激活血小板的水平要強于短碳納米管。同時長氨基化碳納米管引起紅細胞和血小板數量減少。四種碳納米管均能使初凝時間提前，凝血時間改變和影響血凝塊的力學性質。在相同的凝血時間內，氨基化碳納米管使血凝塊硬度升高，而羧基化碳納米管使血凝塊硬度