[發明專利]一種生物相容性碳納米管聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201610446988.3
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN105884986B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 李子寅;林曉杰;鄔蘇東
• 申請（專利權）人: 蘇州艾博邁爾新材料有限公司
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F230/02;C08F220/18
• 代理公司: 北京匯智勝知識產權代理事務所(普通合伙)11346
• 代理人: 魏秀莉

技術領域

本發明涉及高分子領域，具體涉及一種生物相容性碳納米管聚合物及其制備方法。

背景技術

碳納米管是一類直徑一般從幾個納米到幾十個納米的單層石墨結構的管形碳材料，具有優良的導電性、電磁特性以及力學性能，在諸多領域有著廣闊的應用前景。原始的碳納米管具有強疏水性，同時彼此之間存在極強的團聚作用，在水及有機溶劑中難以分散，限制了其分子水平的研究及應用。此外，其疏水和團聚特性也不利于將其應用于生物醫學領域。目前對碳納米管進行親水性修飾應用比較多的手段是共價修飾法，一般常用的共價修飾方法是用強酸將截成短管，同時表面引入竣基，從而增加碳納米管在水溶液中的溶解度，然而，迄今為止通過強酸處理得到的碳納米管水溶液濃度仍然比較低，一般在0.01-0.2mg/mL，且與生物大分子的親和性較差。

發明內容

要解決的技術問題：本發明提出了一類具有2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿單元和碳納米管單元的聚合物，在發揮碳納米管優良電化學性能的同時具有水溶性、不易團聚和生物相容性等優點，適用于生物傳感器、生物燃料電池等生物電化學領域的應用。

技術方案：一種生物相容性碳納米管聚合物，其結構式如下：

其中，當聚合物為醇溶性時，m為1000-1500，n為2000-3500，當聚合物為水溶性時，m為2000-3500，n為1000-1500。

上述生物相容性碳納米管聚合物的制備方法包括以下步驟：

（1） 將0.9-1.2g碳納米管和4-6g氫氧化鉀混合，在球磨機中以轉速100-120rpm球磨2-2.5小時；

（2） 加100-130mL去離子水溶解，升溫至60-70℃下使用細胞粉碎機超聲處理30-40分鐘；

（3） 過濾后用水清洗，放入烘箱中干燥得表面羥基化的碳納米管；

（4） 將1-1.2g2-十二烷基三硫代碳酸酯基-2-甲基丙酸、0.9-0.95g二環己基碳二亞胺、0.53-0.57g4-二甲氨基吡啶和11-13mL二氯甲烷混合，在氮氣保護下攪拌溶解；

（5） 將表面羥基化的碳納米管和7-9mL二氯甲烷混合并超聲分散3-5分鐘；

（6） 將上述兩種混合液混合，在25-30℃下攪拌12-13小時；

（7） 過濾，依次用稀鹽酸和二氯甲烷洗滌產物，真空干燥得到黑色固體A；

（8） 將1.45-3g2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿、0.71-1.42g甲基丙烯酸丁酯、15-20mg偶氮異丁腈和9-12mL無水乙醇混合加入大試管中，攪拌溶解；

（9） 大試管抽真空后通入高純氮氣，如此反復3次排去氧氣，排氣后將試管在高純氮氣保護下密封，在溫度60-65℃下反應3-4小時得反應液B；

（10） 將0.5-0.6g固體A和11-18mL無水乙醇混合，放入超聲儀中進行超聲分散10-20分鐘；

（11） 加入反應液B，在氮氣保護下加熱攪拌2-2.5小時；

（12） 加入三氯甲烷和乙醚混合溶劑進行沉淀，其中3-5mL三氯甲烷和12-20mL無水乙醚的體積比為1:4；

（13） 過濾，固體產物放入真空干燥箱中干燥即得最終產物。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（1）中轉速為105-115rpm，球磨時間為2.25小時。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（2）中溫度為65℃，處理時間為35分鐘。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（6）中溫度為27℃，攪拌時間為12.5小時。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（7）中黑色固體A的結構式為：。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（8）中2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿和甲基丙烯酸丁酯的摩爾比為2:1或1:2。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（9）中溫度為63℃，反應時間為3.5小時。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（10）中分散時間為15分鐘。

進一步的，所述的一種生物相容性碳納米管聚合物的制備方法，所述的步驟（11）中攪拌時間為2.25小時。