本方法公开了一种环境友好的水溶性石墨烯的制备方法，向氧化石墨烯水溶液中加入嵌段式聚醚F-127，分散均匀得到水溶性氧化石墨烯溶液，然后加入还原剂并混匀，用水稀释0～20倍，再用碱调节溶液的pH值至10～13，最后在30～100℃下进行反应，即得；其中所述还原剂选自维生素C、半乳糖或牛血清白蛋白。本方法制备的具有好的水溶性以及环境友好的石墨烯材料，在生物医用领域有着广阔的潜在用途。本发明专利技术路线简单、可操作性强，产量大，成本低，具有较大的社会效益和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料
，具体涉及一种环境友好的水溶性石墨烯的制备。
技术介绍
在近20年中，碳元素引起了世界各国研究人员的极大兴趣。自富勒烯和碳纳米管被科学家发现以后，三维的金刚石、“二维”的石墨、一维的碳纳米管、零维的富勒球组成了完整的碳系家族。直到2004年，英国曼彻斯特大学的物理学教授Geim等用一种极为简单的方法剥离并观测到了单层石墨烯，引起了科学界新一轮的“碳”热潮。石墨烯有完美的杂化结构，过去几年中，石墨烯已经成为了科学研究的前沿和热点，它在生物医药领域的研究也备受瞩目。由于石墨烯具有单原子层结构，其比表面积很大，非常适合用作药物载体。石墨烯的制备方法主要有石墨层间化合物途径、氧化石墨还原途径、微机械剥离途径、沉积生长途径等。·石墨插层复合物(GICs)是一种以天然鳞片石墨为原料，石墨层与层之间插入一些非碳质的原子、分子、离子甚至原子团后形成的一种新的层状化合物。等离子刻蚀技术被广泛应用于微电子、微光学、微机械等加工领域。等离子刻蚀的刻蚀线可以达到纳米级别，刻蚀出的图案可以精确到纳米。其在微电子领域的成功应用，使研究人员渴望利用其刻蚀剥离出石墨烯。化学气相沉积法(Chemical vapor deposition)是应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的方法。其生产工艺十分完善，也成为了研究人员制备石墨烯的一条途径。以上的这些方法尽管可以得到品质很好的石墨烯，但是不能大批量制备石墨烯，而氧化还原法为人们制备大量单层石墨烯提供了可能，且这种方法成本低廉。石墨常用的氧化方法主要有3种Standenmaier法、Brodie法、Hummers法,其过程是用浓盐酸、浓硝酸以及过量的氯酸钾等强氧化剂使鳞片石墨充分氧化，氧化石墨片层间和边沿有大量的含氧基团，氧化石墨经过适当的超声波震荡处理极易在水溶液或者有机溶剂中分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯通过水合肼等还原剂还原后得到石墨烯溶液。尽管氧化石墨烯可以分散在水中，但是氧化石墨烯很难分散在含离子的溶液如PBS中；且氧化石墨烯还原后的石墨烯是由苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其他介质(如溶剂等)的相互作用较弱，并且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，使其容易产生团聚并难溶于水，这给石墨烯的进一步研究和应用造成了极大的困难，特别是石墨烯在生物医药领域的应用。在生物医药领域应用的石墨烯往往需要在生理环境中使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提供，本法制备的水溶性石墨烯可直接应用于生物医药领域。本专利技术的目的可以通过以下措施达到向氧化石墨烯水溶液中加入嵌段式聚醚F-127，分散均匀得到水溶性氧化石墨烯溶液，然后加入还原剂并混匀，用水稀释O 20倍，再用碱调节溶液的pH值至10 13，最后在30 100°C下进行反应3 48h，即得；其中所述还原剂选自维生素C、半乳糖或牛血清白蛋白。本方法通过使用嵌段式聚醚F-127和特殊的还原剂，可直接制备出在多种溶液和PH值条件下都具有良好分散性的水溶性石墨烯，以天然石墨为原料制备水溶性氧化石墨烯的总体反应式如下第一步水溶性氧化石墨烯的制备 @Te @ 0 ^ ""~—^Zb e BF-127 /@ ^ ^ ^^ 一· 0口0 Bw 第二步氧化石墨烯/水凝胶复合药物载体的制备............................................ 、、本方法对原料氧化石墨烯并无具体要求，可直接采用现有的商品氧化石墨烯，也可通过现有的方法制备，如具体实施方式中采用的改性的Hmnmers氧化法。本方法中采用的氧化石墨烯水溶液的浓度优选为0. I 2mg/mL,进一步为0. 2-lmg/mL,最优为0. 5mg/mL。嵌段式聚醚F-127，英文名=Pluronic F-127，是一种高分子非离子型表面活性剂，为美国NF新增加的药物辅助材料，具有温度较低时为溶液，体温下为凝胶的独特特性。其毒性低，刺激性小，生物相容性好。本专利技术将Pluronic F-127引入氧化石墨烯，与还原剂和其他条件的协同作用来改善氧化石墨烯在离子溶液中的分散性。优选的Pluronic F-127与氧化石墨烯的质量比为5:1-40:1，进一步10:1-30:1，最佳25: I。维生素C是一种抗氧化剂，具有很好的生物相容性；半乳糖是一类常见的单糖，具有很好的生物相容性和一定的还原性；蛋白质是由氨基酸组成的重要生命构成物质，蛋白质同时也是一种很好的还原剂。牛血清白蛋白(BSA)是一种应用广泛的球蛋白，含有583个氨基酸残基，其中21个为具有还原性的酪氨酸残基。本专利技术分别将以上三种具有生物相容性的物质做为还原剂还原氧化石墨烯，在其他条件的配合作用下得到环境友好水溶性的石墨烯。优选的维C与氧化石墨烯的质量比为50:1-500:1，进一步为100:1-200:1，最优为200:1 ;优选的半乳糖与氧化石墨烯的质量比为50:1-500:1，进一步为100:1-200:1，最优为200:1 ;优选的BSA与氧化石墨烯的质量比为200:1-2000:1，进一步为500:1-2000:1，最优为 1500:1。优选的水溶性氧化石墨烯溶液的浓度为0. 1-lmg/mL,进一步为0. 1-0. 5mg/mL。水溶性氧化石墨烯溶液加入还原剂并混匀后，需用水稀释0 20倍，优选5 15倍，进一步优选9 11倍。这里的稀释0倍是指不稀释。调节pH值的碱为NaOH，可直接使用或以水溶液的方式使用，优选的用碱调节溶液的pH值至11 13，最优为12。用碱调节溶液的pH值后可进一步采用超声处理0. I I小时后，再进行反应。具体反应可在反应器中进行，也可直接在烘箱中进行。反应温度优选为55 100°C，最优为95°C。反应时间为3 48h，优选5 24h，最优的时间为10h。反应后再经过后处理能得到可直接应用于生物医药领域的水溶性石墨烯。其一般的后处理步骤为反应后冷却，滤除溶液中的游离小分子。优选的后处理步骤为反应后反应液冷却，用截留分子量I万以上的透析袋透析除去溶液中的游离小分子，得到水溶性石墨稀。·本法所得水溶性氧化石墨烯具有如下性能( I)分散性实验显示，本法制备的水溶性氧化石墨烯在水、磷酸盐缓冲溶液(PBS )、细胞培养液(DMEM)、IM的NaCl、pH从2-6的HCl溶液中，pH从8-12的NaOH溶液、pH为10的氨水溶液中以及PH为3的醋酸溶液中均具有很好的分散性，其放置I周后底部无明显沉淀出现；而普通的氧化石墨烯(包括现有方法和对比例制备的氧化石墨烯)的只在水以及PH从2-6的HCl溶液和pH为3的醋酸等酸性到中性的溶液中具有很好的分散性，而在其他溶液中均以沉淀的形式出现。以在水、磷酸盐缓冲溶液(PBS)为例，其分散性结果如图I所示，随着Pluronic F-127的含量的增加氧化石墨烯在PBS缓冲溶液中的沉淀减少，分散性变好，水溶性增加。(2)图2的TEM数据显示，氧化石墨烯以及Pluronic F-127的氧化石墨烯均呈现薄片状结构，且改性后的氧化石墨烯分散性更好。(3)图3的紫外数据显示,氧化石墨烯在230nm处出现特征吸收,Pluronic F-127改性的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环境友好的水溶性石墨烯的制备方法，其特征在于向氧化石墨烯水溶液中加入嵌段式聚醚F？127，分散均匀得到水溶性氧化石墨烯溶液，然后加入还原剂并混匀，用水稀释0～20倍，再用碱调节溶液的pH值至10～13，最后在30～100℃下进行反应，即得；其中所述还原剂选自维生素C、半乳糖或牛血清白蛋白。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡小红，夏艳，周国珍，黄国俊，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：
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