[發明專利]一種氨基化碳納米管的制備方法

無效

• 申請號: 201110370348.6
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102430121A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 成曉玲;王路枝;胡永俊;余林;孫明;余倩
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: A61K47/18
• 分類號: A61K47/18;A61L27/08;A61L27/50;A61K47/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于化學和生物材料的交叉領域，涉及到一種氨基化碳納米管的制備方法。

背景技術

自1991年碳納米管被發現以來，因其獨特的結構，優良的力學、磁學和電學等性能而在生物醫藥領域引起了科研人員的極大關注。然后研究人員發現碳納米管分子量巨大，且分子間具有極強的相互團聚力，這使得碳納米管幾乎不溶于所有溶劑。此外，研究還發現不溶性碳納米管因含有催化劑和無定形碳等原因而在生物醫藥領域表現了一定的生物不相溶性。這極大地限制了碳納米管在生物醫藥領域的應用。因此改善碳納米管在溶劑中的溶解性和生物相容性成為了我們現在亟待解決的一個問題。

目前科研人員已經展開了對碳納米管的改性研究，對碳納米管的改性方法主要分為共價改性和非共價改性兩大類。非共價改性是通過大分子對碳納米管進行包覆而使其在溶劑中溶解，這類方法保持了碳納米管的完整結構，但溶解度小且穩定性差。共價改性是改性物通過共價鍵與碳納米管的側壁和端口基團進行結合的，共價改性對碳納米管有一定的破壞，但能極大地增大碳納米管的溶解性。

本發明通過酰胺鍵將生物小分子共價接枝到碳納米管上，這不但能極大改善碳納米的溶解性，同時還能賦予碳納米管良好的生物相容性。目前對于碳納米管的氨基化主要是采用酰氯法，此法步驟繁瑣，操作復雜且有一定危險性。而本發明設計通過采用縮水劑和催化劑，一步法即得到氨基化碳納米管，且反應條件溫和易控制，實驗操作簡單。

發明內容

本發明的目的是提供了一種簡單、易行和高效氨基化碳納米管的方法，且得到了溶解性和生物相容良好的改性碳納米管。

本發明提供的一種氨基化碳納米管的制備方法包括碳納米管的純化、碳納米管的氧化羧基化以及碳納米管氨基化。

本發明提供的一種氨基化碳納米管的制備方法包括如下步驟：

(1)碳納米管的純化

在裝有回流冷凝裝置的三頸瓶中加入1～20g碳納米管和20～2000ml的濃鹽酸，以20～100KHz超聲分散10～100min后，在20～200℃下攪拌回流2～48h，冷去至室溫，濾膜抽濾，水洗至中性，20～180℃真空干燥5～48h得到純化碳納米管；

(2)碳納米管的氧化羧基化

在圓底燒瓶中加入1～10g步驟(1)所得純化碳納米管和20～2000ml強氧化劑，以20～100KHz超聲分散10～100min后，將其轉入水熱反應釜，在20～150℃下反應2～12h，反應液冷沖稀冷卻后，用聚偏二氟乙烯濾膜，濾餅水洗至中性，20～180℃真空干燥5～48h后，將濾餅研磨至細后，繼續20～180℃真空干燥5～48h，得到羧基化碳納米管；

(3)碳納米管的氨基化

取0.01～5g步驟(2)得到的羧基化碳納米管置于圓底燒瓶中，再加入5～500ml溶劑和0.01～25g縮水劑，冰浴下超聲10～180min后，室溫下繼續攪拌10～180min，往圓底燒瓶中加入0.001～5g催化劑，將0.1～10g帶氨基小生物分子溶解在5～500ml溶劑中，并將其緩慢滴加到圓底燒瓶中，將反應液繼續在0～150℃下磁力攪拌1～48h，反應液冷卻后，用聚偏二氟乙烯濾膜真空過濾，濾餅用無水乙醇和蒸餾水反復洗滌，60℃真空干燥24h，濾渣研磨后繼續60℃真空干燥24h，得到氨基化碳納米管。

步驟(1)中所述碳納米管是多壁碳納米管或單壁碳納米管。

步驟(2)中所述強氧化劑為濃硝酸或體積比為1～5∶5～1的濃硝酸與濃硫酸的混合液。

步驟(3)中所述的帶氨基小分子為組氨酸、多巴胺、左旋多巴胺或卵磷脂。

步驟(3)中所述的縮水劑為二乙醇胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽或N，N′-二環己基碳二亞胺。

步驟(3)中所述的催化劑為4-二甲氨基吡啶、1-羥基苯并三唑或2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N，N，N′，N′-四甲基脲六氟磷酸酯。

步驟(3)中所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷或四氫呋喃。

通過本方法得到的親水性生物相容性的碳納米管用IR、TGA、Raman和TEM等進行檢測。

本發明的有益效果：本發明所提供的氨基化反應條件溫和，操作簡單易控制。由于所選用的接枝物為帶親水性的氨基、羧基和羥基親水基團的生物小分子，這使得修飾后的碳納米管不僅有很高的水溶性且兼備良好的生物相容性。本發明的氨基化碳納米管在藥物載體、生物探針和生物組織工程方面均得到應用。

具體實施方式

碳納米管的純化的具體實施實例：