水溶性刺激响应碳纳米角的制备与表征

论文摘要

碳纳米角是继碳纳米管之后被新近报道的富勒烯家族的新成员,其原始形态为直径80-100 nm的一级球形聚合,单根碳纳米角尾部具有独特锥形结构。这种独特的结构使得其在应用于细胞内药物、蛋白和DNA分子的传递中具有普通纳米材料无法比拟的优势。然而,其自身的疏水性及自聚集特性限制了碳纳米角的进一步生物应用。本文以制备获得具有多重特性（水溶性、稳定性、良好分散性、生物相容性、刺激响应性）的一级碳纳米角球形集合为目的展开以下研究工作:根据Hamaker理论对采用聚合物分散碳纳米角进行了可行性分析,证实利用空间位阻效应可以将碳纳米角分散成一级聚集结构;采用具有生物相容性的葡聚糖接枝聚（N-异丙基丙烯酰胺）（DexPNI）对碳纳米角进行分散改性,高倍透射电子显微镜（HRTEM）、原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）结果表明,所得CNHs-DexPNI复合物为分散性良好的一级球形聚集结构;使用紫外分光光度计（UV-Vis）考察了CNHs-DexPNII复合物水溶液的稳定性,表明CNHs-DexPNI复合物在酸性、碱性、中性以及模拟生物体环境下均可稳定48小时以上;采用紫外分光光度计（UV-Vis）、动态光散射仪（DLS）对CNHs-DexPNI复合物相变行为进行研究,发现随着温度升高,CNHs-DexPNI支链收缩,CNHs表面吸附更多的DexPNI,溶液变浑浊,证实CNHs-DexPNI具有温度刺激响应性;此外,首次将Fe因此,如果能在解决其疏水性障碍的基础上,对其进一步修饰改性以获得具有多重新特性的一级碳纳米角球形集合,可使构建新型高效的目标分子靶向传递系统成为可能。3O4纳米粒子通过化学共沉淀法负载到经DexPNI修饰的CNHs表面,高倍透射电子显微镜（HRTEM）、拉曼光谱（Raman）、X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）结果表明粒径均匀的Fe3O4纳米颗粒被成功负载到CNHs表面,所得新型Fe3O4 -CNHs-DexPNI复合物具有超顺磁性,为今后构建新型高效的目标分子靶向传递系统奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 碳纳米材料
• 1.1.1 富勒烯
• 1.1.2 碳纳米管
• 1.1.3 石墨烯
• 1.1.4 碳纳米角
• 1.2 碳纳米材料的改性
• 1.2.1 共价修饰
• 1.2.2 非共价修饰
• 1.2.3 葡聚糖用于碳纳米生物材料的非共价修饰
• 1.3 刺激响应纳米材料及其生物应用
• 1.3.1 温度响应碳纳米材料
• 1.3.2 磁响应碳纳米材料
• 1.4 本文工作
• 第二章 水溶性刺激响应碳纳米角的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料和仪器
• 2.3 温敏性聚合物的合成与表征
• 2.3.1 合成链转移引发剂DTM
• 2.3.2 合成DexDTM
• 2.3.3 合成DexPNI
• 2.3.4 DexPNI的结构表征
• 2.4 用DexPNI对CNHs进行分散的相关实验
• 2.4.1 分散可行性分析
• 2.4.2 用DexPNI分散CNHs
• 2.4.3 CNHs-DexPNI复合物的表征
• 2.4.4 CNHs-DexPNI复合物的分散性研究
• 2.5 CNHs-DexPNI复合物的温敏性研究
• 2.6 磁性碳纳米角的合成与表征
• 2.6.1 磁性碳纳米角的合成
• 2.6.2 磁性碳纳米角的结构表征
• 2.6.3 磁性碳纳米角的磁性
• 第三章 水溶性刺激响应碳纳米角的表征
• 3.1 DexPNI的结构表征
• 3.1.1 傅立叶红外光谱分析
• 3.1.2 核磁共振光谱分析
• 3.2 CNHs-DexPNI复合物分散性研究
• 3.2.1 二级聚集CNHs的粒径分析
• 3.2.2 CNHs分散可行性分析
• 3.2.3 采用DexPNI分散CNHs的机理
• 3.2.4 CNHs-DexPNI复合物的结构
• 3.3 CNHs-DexPNI复合物稳定性考察
• 3.3.1 朗伯比尔标准曲线测定
• 3.3.2 CNHs-DexPNI复合物稳定性研究
• 3.4 CNHs-DexPNI复合物温敏性研究
• 3.4.1 温度诱导的相转变行为研究
• 3.4.2 温度诱导的粒径变化研究
• 3.4.3 相变行为的可逆性研究
• 3.5 磁性碳纳米角
• 3.5.1 磁性碳纳米角的结构表征
• 3.5.2 磁性测定
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢