本发明专利技术的涉及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。解决的技术方案为：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。本发明专利技术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，毒性低，物理以及化学稳定性良好，制备的条件容易满足，原料来源丰富，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医药领域，特别是。
技术介绍
碳纳米管是1991年被日本NEC公司基础研究室的饭岛(Ii jima)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I 2nm,长度约从50nm lcm。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Ell能级的跃迁，SffNTs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，IOOnm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。
技术实现思路
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本专利技术的目的就是提供，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。本专利技术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I :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。本专利技术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。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式做详细说明。本专利技术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I :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。本专利技术在具体实施中可由以下实施例给出。实施例I (1)将IOOmg碳纳米管中加入IOOmL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110°C加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用O. I μ m的微孔滤膜过滤后，加入IOOmL浓度为lmol/L的稀盐酸,超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管； (2)将50mg表面带有羧基的碳纳米管和2mg二环己基碳二亚胺加入到20ml乙二胺中，120°C加热,400r/min搅拌回流48h,充分反应,使用无水乙醇不断洗漆，过滤得滤饼，将滤饼在40°C下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管； (3)将40mg表面带有氨基的碳纳米管、O.5ml氮丙啶和10 μ L体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml 二氯甲烷中混合均勻，40°C加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40°C下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。实施例2 (1)将IOOmg碳纳米管中加入IOOmL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110°C加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用O. I μ m的微孔滤膜过滤后，加入IOOmL浓度为lmol/L的稀盐酸,超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管； (2)将50mg表面带有羧基的碳纳米管加入到20ml的氯化亚砜和N'-N'二甲基甲酰胺的混合溶液，所述的氯化亚砜和N'-N' 二甲基甲酰胺的体积比为19 :1，加热回流搅拌，充分反应，用无水四氢呋喃洗涤后，抽滤，加入过量乙二胺充分搅拌后，边抽滤边用无水乙醇洗涤20次得滤饼，将滤饼在40°C条件下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管；、(3)将40mg表面带有氨基的碳纳米管、O. 5ml氮丙啶和10 μ I体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml 二氯甲烷中混合均匀，40°C加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40°C下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。实施例3 (1)将IOOmg碳纳米管中加入IOOmL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110°C加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用O. I μ m的微孔滤膜过滤后，加入IOOmL浓度为lmol/L的稀盐酸,超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管； (2)将2nM的I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和5nM的N-羟基丁二酰亚胺加入到50ml超纯水中，超声15min后,加入50mg表面带有羧基的碳纳米管,继续超、声30min，所述的混合物pH值保持在5以下，超声结束后，用超纯水反复洗涤，过滤得滤饼，将滤饼抽真空干燥； (3)将40mg表面带有氨基的碳纳米管、O.5ml氮丙啶和10 μ I体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml 二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水溶性碳纳米管，其特征在于，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，所述的碳纳米管和聚乙烯亚胺的质量含量比为I :0. 085-0. 125 ;所述的碳纳米管为单壁碳纳米管。2.权利要求I所述的水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现 (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。3.根据权利要求2所述的水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现 (1)将IOOmg碳纳米管中加入IOOmL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110°C加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用O. I μ m的微孔滤膜过滤后，加入IOOmL浓度为lmol/L的稀盐酸,超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管； (2)将50mg表面带有羧基的碳纳米管和2mg二环己基碳二亚胺加入到20ml乙二胺中，120°C加热,AQOr/min搅拌回流48h,充分反应,使用无水乙醇不断洗漆，过滤得滤饼，将滤饼在40°C下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管； (3)将40mg表面带有氨基的碳纳米管、O.5ml氮丙啶和10 μ L体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml 二氯甲烷中混合均匀，40°C加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40°C下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。4.根据权利要求2所述的水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现 (1)将IOOmg碳纳米管中加入IOOmL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110°C加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用O. I μ m的微孔滤膜过滤后，加入IOOmL浓度为lmol/L的稀盐酸,超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管； (2)将50mg表面带有羧基的碳纳米管加入到20ml的氯化亚砜和N'-N'二甲基甲酰胺的混合溶液，所述的氯化亚砜和N'-N' 二甲基甲酰胺的体积比为19 :1，加热回流搅拌，充分反应，用无水四氢呋喃洗涤后，抽滤，加入过量乙二胺充分搅拌后，边抽滤边用无水乙醇洗涤20次得滤饼，将滤饼在40°C条件下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管； (3)将40mg表面带有氨基的碳纳米管、O.5ml氮丙啶和10 μ I体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml 二氯甲烷中混合均匀，40°C加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振中，王蕾，史进进，高岩，李璐璐，张红岭，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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