多壁碳纳米管的辐射剪切及对茶多酚的可控释放研究

摘要

碳纳米管具有独特的结构和优异的物理化学特性,在材料科学、催化剂载体以及生物医药等领域有着巨大的应用前景,受到了广泛的关注。然而,目前合成的碳纳米管长度通常在微米范围内并且缠绕成束,它们在溶液中难以稳定分散,与其他材料的相容性较差,这制约了碳纳米管的研究和应用。因此,对碳纳米管进行剪切及生物功能化提高其在熔剂中的分散性,具有十分重要的理论和现实意义。尤其是水溶性碳纳米管,因其在生物医药领域的诱人应用前景,更是受到了广泛的关注和研究。本文通过γ辐射成功进行了多壁碳纳米管的剪切,以剪切后的短碳管为材料,制备了小分子壳聚糖修饰的多壁碳纳米管；并进一步的研究了壳聚糖和茶多酚对多壁碳纳米管的“功能化分区”,在此基础上合成了多壁碳纳米管载药体系；对多壁碳纳米管上药物分子的释放进行了系统的研究,并取得了良好的实验结果。主要研究结果如下:
　　 1.在硫酸溶液中用γ辐射法剪切多壁碳纳米管,γ辐射和硫酸的氧化作用在剪切碳管的过程中存在协同效应。随着辐射剂量和酸浓度的增加,剪切后的碳管长度明显变短。当辐射剂量增加到200 kGy,酸的浓度为5 mol/1的时候,短多壁碳纳米管长度发布在200-300 nm。辐射剪切的方法,在碳纳米管外侧及末端引进C-OH官能团。
　　 2。用小分子壳聚糖修饰多壁碳纳米管,壳聚糖成功地修饰到碳纳米管表面,部分缠绕多壁碳纳米管。多壁碳纳米管-壳聚糖复合物在水中的溶解性得到了很大提高。随着溶液温度的增加和pH值的减少,壳聚糖从多壁碳纳米管上释放。溶液在室温和碱性条件下,壳聚糖的修饰效率较高。
　　 3。用小分子壳聚糖和茶多酚对多壁碳纳米管表面“功能化分区”,制备了多壁碳纳米-壳聚糖-茶多酚复合物。小分子壳聚糖和茶多酚分别缠绕和吸附在多壁碳纳米管表面,多壁碳纳米管-壳聚糖-茶多酚复合物在水中有着较好的分散性。这种划分和利用碳纳米管表面区域的方法提供了一种新颖的手段将药物分子附着在纳米材料上。
　　 4.利用多壁碳纳米管-壳聚糖-茶多酚复合物中壳聚糖带来的活性基团NH2连接上靶向分子叶酸和荧光素FITC,制备了多壁碳纳米管载药体系。然后对茶多酚在不同pH值、温度以及γ辐射的情况下其可控释放进行了系统的研究。在pH=7时,多壁碳纳米管-壳聚糖-茶多酚复合物中茶多酚分子负载量最大,当pH为4和10的时候,茶多酚分子会从碳管上不断地释放；随着温度的增加,多壁碳纳米管-壳聚糖-茶多酚复合物中茶多酚分子将不断释放；随着γ照射剂量的增加,茶多酚从碳管上的释放量不断减少。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

第一章 绪论

1.1 碳纳米管的结构和性质

1.1.1 碳纳米管的结构

1.1.2 碳纳米管的性质

1.2 碳纳米管的制备方法

1.2.1 电弧放电法

1. 2.2 激光烧蚀法

1.2.3 化学气相沉积法

1.3 碳纳米管的纯化

1.4 碳纳米管的剪切

1. 5 碳纳米管的表面修饰

1.5.1 碳纳米管的共价修饰

1.5.2 碳纳米管的非共价修饰

1.6 碳纳米管的应用

1.6.1 碳纳米管在聚合物材料方面的应用

l.6.2 碳纳米管在电学材料方面的应用.

1.6.3 碳纳米管在生物医药方面的应用

1.7 论文研究工作设计

第二章 多壁碳纳米管的Y辐射剪切

2.1 引言

2.2 实验内容

2.2.1 实验试剂与仪器

2.2.2 碳纳米管辐射剪切

2.2.3 碳纳米管NVNTs-1020及MWNTs-4060相对浓度的测定

2.3 实验结果与分析

2.3.1 TEM表征

2.3.2 红外光谱分析

2.3.3 拉曼光谱分析

2.3.4 MwNTs水溶液的稳定性

2.3.5 MWNTs水溶液浓度测定

2.3.6 碳管剪切机理

2.4 本章小结

第三章 小分子壳聚糖非共价修饰多壁碳纳米管

3.1 引言

3.2 实验内容

3.2.1 实验试剂与仪器

3.2.2 小分子壳聚糖的制备

3.2.3 小分子壳聚糖修饰MWNTs

3.3 实验结果与分析

3.3.1 TEM分析

3.3.2 FT-IR分析

3.3.3 UV-Vis分析

3.3.4 温度对MWNTs-CS在水溶液中稳定性的影响

3.3.5 pH值对MWNTs-CS在水溶液中稳定性的影响

3.4 本章小结

第四章 壳聚糖和茶多酚对多壁碳纳米管表面的功能化分区研究

4.1 引言

4.2 实验内容

4.2.1 实验试剂与仪器

4.2.2 小分子壳聚糖的制备

4.2.3 壳聚糖和茶多酚功能化碳纳米管

4.3 实验结果与分析

4.3.1 TEM分析

4.3.2 FT-IR分析

4.3.3 Uv-Vis分析

4.3.4 壳聚糖和茶多酚功能化碳纳米管表面机理分析

4.4 本章小结

第五章 多壁碳纳米管载药体系的制各以及药物的辐射可控释放

5.1 引言

5.2 实验内容

5.2.1 实验试剂与仪器

5.2.2 多壁碳纳米管载药体系的制备

5.2.3 药物分子茶多酚的可控释放

5.3 实验结果与分析

5.3.1 多壁碳纳米管载药体系表征分析

5.3.2 药物分子茶多酚的释放

5.4 本章小结

第六章 结论

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文