[发明专利]一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及医药领域，特别是一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法。

背景技术

碳纳米管是1991年被日本NEC公司基础研究室的饭岛（Iijima）在高倍透射电镜下意外发现的，经研究这就是多壁碳纳米管。1993年，Iijima和IBM公司研究小组几乎同时报道观察到了单壁碳纳米管。自此之后，碳纳米管成为了碳纳米材料家族的一颗璀璨之星。单壁碳纳米管的发现和应用也被世界权威杂志Nature评为1997年度人类十大科学发现之一。碳纳米管作为一种新型的非病毒基因药物载体，因其内在独特的物理学、化学和生物学性能，引起了人们的广泛关注。碳纳米管的应用跨越了多个研究领域，包括复合材料，纳米电子学，场效应发射器及储氢等。近年来，出于其有趣的大小，形状和结构，人们一直致力于研究碳纳米管潜在的生物医学应用。

碳纳米管分为单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs），其中单壁碳纳米管是由单层石墨卷曲而成，直径为1～2nm，长度约从50nm～1cm。SWNTs是一种具有十分典型层状中空结构的一维量子材料。柔韧的一维SWNTs可以弯曲，从而促进功能化的SWNTs在一个细胞上有多个结合位点，并且可以改善SWNTs与靶向配体偶联的亲和力。SWNTs所有原子都暴露在表面上，具有非常大的比表面积，可有效的沿碳纳米管侧壁装载多个分子。由于E11能级的跃迁，SWNTs在近红外（NIR）范围具有高度的光吸收能力，因而可用于光热治疗。SWNTs固有的物理性能可用于影像和多学科综合治疗。

聚乙烯亚胺（PEI）具有高正电密度，易与DNA或RNA形成非共价的配合物，这些小的胶体微粒可以通过内吞作用被细胞有效摄取，在细胞内由于”质子海绵作用”导致质子和水大量涌入，内涵体破裂，复合物被释放进入胞浆。原子力显微镜显示，相比于DNA，PEI与siRNA形成的复合物更加稳定、粒径更加均一。更重要的是，不论在有核糖核酸酶的体外还是在有血浆核酸酶存在的体内，siRNA都受到了有效保护而免受核酶降解。

生物系统对700～1,100nm范围的近红外光具有高度透过性，而SWNTs在此范围内具有高吸收的特性，可以利用SWNTs在此范围内的光热转换特性对肿瘤进行激光热疗。将SWNTs抗肿瘤给药系统和激光热疗联合应用可以达到更加有效的抗肿瘤作用。

但由于单壁碳纳米管具有高度疏水表面，不溶于水及常见的有机溶剂，限制了其在生物体系中的研究和应用。为此，迫切需要设计并合成出水溶性好、毒性小、生物相容性好、适合作为药物载体并有效联合热疗的单壁碳纳米管衍生物。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明的目的就是提供一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法，可有效解决现有碳纳米管具有高度疏水表面，不溶于水及有机溶剂的问题。

本发明的技术方案为：在碳纳米管分子上通过化学键连接有水溶性聚合物聚乙烯亚胺，碳纳米管和聚乙烯亚胺的质量含量比为1：0.085-0.125；其制备方法为：将碳纳米管通过酸处理，得表面带有羧基的碳纳米管，再与氨化试剂反应，得表面带有氨基的碳纳米管，再与氮丙啶反应，在氢离子的存在下，氮丙啶不断的在氨基上进行接枝，最终形成聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

 本发明制备的水溶性碳纳米管对碳纳米管本身的结构特性没有破坏，水分散性强，对生物体的毒性很低，物理以及化学稳定性良好，质量好，制备的条件容易满足，原料来源丰富，成本低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做详细说明。

本发明所述的一种水溶性碳纳米管，是在碳纳米管分子上通过化学键连接水溶性聚合物聚乙烯亚胺，所述的碳纳米管和聚乙烯亚胺的质量含量比为1：0.085-0.125；所述的碳纳米管为单壁碳纳米管。

所述的制备方法为：

（1）将碳纳米管通过酸处理，得表面带有羧基的碳纳米管；

（2）将表面带有羧基的碳纳米管与氨化试剂反应，得表面带有氨基的碳纳米管；

（3）将表面带有氨基的碳纳米管与氮丙啶反应，在氢离子的存在下，氮丙啶不断的在氨基上进行接枝，最终形成聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

本发明在具体实施中可由以下实施例给出。

实施例1