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单壁碳纳米管表面聚乙二醇可控修饰及其对药物负载和释放性能的研究

作　者: 张国祥
导　师: 贾鑫
学　校: 石河子大学
专　业: 应用化学
关键词: 单壁碳纳米管聚乙二醇表面修饰药物负载释放
分类号: TQ460.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

单壁碳纳米管（SWNTs）是一种一维结构的新型碳纳米材料，能通过细胞内吞作用有效地将诸多生物分子（如荧光素、药物、氨基酸、蛋白质、质粒DNA以及小干扰RNA等）载运到细胞内部进行癌症的化学治疗。同时，SWNTs在近红外区具有光热转换效应，即SWNTs通过近红外光的照射，迅速将近红外光转换成热量将癌细胞杀死。因此，SWNTs作为药物载体时有望将物理治疗和化学治疗结合起来，以期提高癌症治疗效果。然而，当SWNTs作为药物载体时会被体内网状内皮系统（RES）吞噬，长循环性能很差；同时，当SWNTs进入体内以后，会瞬间和体内蛋白相互作用，最终导致溶血、血栓等不良后果。其次，SWNTs作为药物载体时，如何实现药物在肿瘤细胞的控制释放是亟需解决的另一个关键问题。针对以上存在的问题，本文开展了如下工作：1通过多巴胺化学和表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）相结合的方法，制备了一系列不同分子链段长度聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯（POEGMA）修饰的SWNTs（SWNTs@POEGMA）并进行了pH响应性阻抗蛋白吸附实验和模型药物控制释放性能的研究。结果表明，相对SWNTs，SWNTs@POEGMA具有明显阻抗牛血清蛋白（BSA）吸附的性能，在pH不变的条件下，随着POEGMA分子链段长度的增加，阻抗蛋白吸附性能增强；随着pH的升高，SWNTs@POEGMA对蛋白的吸附能力降低，即阻抗蛋白吸附能力增强。药物负载释放结果表明，虽然SWNTs对罗丹明6G（Rh6G）的负载量远大于SWNTs@POEGMA，但SWNTs在pH=5.0的条件下对Rh6G的释放率仅为25%，而SWNTs@POEGMA近乎100%。在其他pH条件下，SWNTs@POEGMA对Rh6G的释放量都要高于该条件下原始SWNTs。拉曼分析结果进一步表明，本文修饰SWNTs的方法对SWNTs固有的物理几乎没影响。2通过多巴胺化学和SI-ATRP相结合的方法，以甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯（OEGMA）和2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸甲酯（MEO2MA）为单体，制备了3种具有不同低临界共溶温度（LCST）P(OEGMA-co-MEO2MA)修饰的SWNT（sSWNTs@P(OEGMA-co-MEO2MA)）。然后用NaOH（1M）将P(OEGMA-co-MEO2MA)从SWNTs表面进行剥离，测定了其LCST和分子量并对SWNTs进行了拉曼光谱分析，结果表明SWNTs固有性能由于Pdop的还原作用得到了提升，进一步证明多巴胺化学对SWNTs的修饰不会损坏其固有的物理性能。最后进行了SWNTs@P(OEGMA-co-MEO2MA)对Rh6G基于温度响应性的负载和释放实验，结果表明当温度低于LCST时，SWNTs@P(OEGMA-co-MEO2MA)对Rh6G的负载量和释放率均大于温度在LCST之上的情况。3通过活性阴离子开环聚合（LAROP）的方法，以仲丁基锂（sec-ButLi）为引发剂，环氧乙烷（EO）为单体，在保持sec-ButLi量不变的情况下，通过改变EO的量，制备了三种不同聚乙二醇（PEG）分子链段长度的聚乙二醇化SWNTs（PEGylated SWNTs）并进行了结构表征，为制备PEGylatedSWNTs提供了一种新方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
附表中英文对照及缩写  9-10
第一章文献综述  10-21
  1.1 单壁碳纳米管概述  10
  1.2 单壁碳纳米管在癌症治疗方面的应用  10-15
    1.2.1 单壁碳纳米管长循环性能的研究  11
    1.2.2 单壁碳纳米管作为载体的毒性研究  11-12
    1.2.3 单壁碳纳米管对药物的负载及其对癌症的化学治疗  12-14
    1.2.4 单壁碳纳米管对癌症的物理治疗  14-15
  1.3 多巴胺在修饰单壁碳纳米管中的作用  15-16
  1.4 原子转移自由基聚合  16-18
    1.4.1 原子转移自由基聚合机理  16-17
    1.4.2 原子转移自由基聚合的引发体系  17
    1.4.3 原子转移自由基聚合的单体  17-18
  1.5 阴离子聚合  18-20
    1.5.1 阴离子聚合机理  18-19
    1.5.2 阴离子聚合的特征  19-20
  1.6 立题依据及研究内容  20-21
第二章单壁碳纳米管 pH 响应性表面的构建及其蛋白阻抗与药物的控制释放  21-37
  2.1 引言  21
  2.2 实验材料及仪器  21-23
    2.2.1 实验原料及试剂  21-22
    2.2.2 实验仪器  22-23
  2.3 实验部分  23-25
    2.3.1 聚多巴胺包覆单壁碳纳米管的制备（SWNTs@Pdop）  23
    2.3.2 原子转移自由基聚合单壁碳纳米管大分子引发剂的制备（SWNTs@Pdop-Br）  23
    2.3.3 聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯对单壁碳纳米管的修饰（SWNTs@POEGMA）  23
    2.3.4 基于 pH 响应性阻抗蛋白吸附实验  23-24
    2.3.5 基于 pH 响应性药物负载释放实验  24-25
    2.3.6 产物的结构表征  25
  2.4 结果与讨论  25-36
    2.4.1 SWNTs@POEGMA 的制备  25-26
    2.4.2 热重分析  26-27
    2.4.3 红外光谱分析  27
    2.4.4 X-衍射光电子能谱分析  27-28
    2.4.5 透射电镜分析  28-29
    2.4.6 拉曼光谱分析  29-30
    2.4.7 比表面积及孔道分析  30
    2.4.8 pH 响应性蛋白的阻抗吸附  30-32
    2.4.9 pH 响应性药物的负载和释放  32-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章单壁碳纳米管温敏性表面的构建及其对药物的控制释放  37-51
  3.1 引言  37
  3.2 实验材料  37-39
    3.2.1 实验原料及试剂  37-38
    3.2.2 实验仪器  38-39
  3.3 实验部分  39-41
    3.3.1 SWNTs@Pdop 的制备  39
    3.3.2 SWNTs@Pdop-Br 的制备  39
    3.3.3 SWNTs@P(OEGMA-co-ME2MA)的制备  39
    3.3.4 LCST 和分子量的测定  39-40
    3.3.5 温度响应性 Rh6G 的吸附和释放实验  40
    3.3.6 产物的结构表征  40-41
  3.4 结果与讨论  41-50
    3.4.1 SWNTs@P(OEGMA-co-MEO2MA)的制备  41
    3.4.2 热失重分析  41-42
    3.4.3 红外光谱分析  42-43
    3.4.4 X-衍射光电子能谱分析  43-44
    3.4.5 透射电镜分析  44
    3.4.6 拉曼光谱分析  44-46
    3.4.7 LCST 的测定  46-47
    3.4.8 P(OEGMA-co-MEO2MA)分子量的测定  47-48
    3.4.9 SWNTs@ P(OEGMA-co-MEO2MA)对 Rh6G 基于温敏性的负载和释放  48-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章活性阴离子聚合法聚乙二醇化单壁碳纳米管的制备  51-57
  4.1 引言  51
  4.2 实验原料及实验仪器  51-52
    4.2.1 实验原料及试剂  51
    4.2.2 实验仪器  51-52
  4.3 实验部分  52-53
    4.3.1 PEGylated SWNTs 的制备  52
    4.3.3 样品的表征  52-53
  4.4 结果与讨论  53-56
    4.4.1 PEGylated SWNTs 的制备  53
    4.4.2 热重分析  53-54
    4.4.3 红外光谱分析  54-55
    4.4.4 X-衍射光电子能谱分析  55
    4.4.5 拉曼光谱分析  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章结论与展望  57-58
  5.1 全文结论  57
  5.2 展望及工作建议  57-58
参考文献  58-64
作者简介  64-65
致谢  65-66
导师评阅表  66

单壁碳纳米管表面聚乙二醇可控修饰及其对药物负载和释放性能的研究

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