水溶液中碳納米管的物理化學(xué)表征及其血液相容性研究.pdf

1、碳納米管的獨(dú)特理化性質(zhì)使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)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(yīng)用價值。碳納米管在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)來進(jìn)行理化性質(zhì)表征。此外，碳納米管作為生物醫(yī)藥載體應(yīng)用時，不可避免進(jìn)入循環(huán)血液，了解并對其血液相容性進(jìn)行評價對于碳納米管的安全應(yīng)用具有重要意義。雖然已有諸多文獻(xiàn)報

2、道碳納米管會引起血小板的活化和聚集，促進(jìn)內(nèi)源性凝血，降低血管內(nèi)皮細(xì)胞的活性等，但是關(guān)于碳納米管對紅細(xì)胞的作用以及對凝血過程的影響和血栓力學(xué)性質(zhì)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(jìn)行物理化學(xué)表征，建立針對分散在水溶液中的碳納米管的物理化學(xué)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(xì)胞的作用和對血栓形成過程的影響。
　　 取得的主要研究結(jié)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(tuán)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(chǔ)上，通過縮合反應(yīng)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(jié)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(jìn)行表征。將特征吸收光譜進(jìn)行分峰擬合處理，建立了主峰峰位和強(qiáng)度與碳納米管尺寸以及表面含氧量的關(guān)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(xì)胞形態(tài)皺縮甚至細(xì)胞膜破裂。當(dāng)碳納米管具有相同尺寸時，氨基

5、化的MWCNTs對紅細(xì)胞的破壞作用要強(qiáng)于羧基化的碳納米管;當(dāng)碳納米管具有相同的表面化學(xué)組成時，短碳納米管對紅細(xì)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(qiáng)度的活化(10％-25％)，長碳納米管激活血小板的水平要強(qiáng)于短碳納米管。同時長氨基化碳納米管引起紅細(xì)胞和血小板數(shù)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(xué)性質(zhì)。在相同的凝血時間內(nèi)，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