專利名稱：一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬功能化碳納米管的制備領域，特別是涉及一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化 碳納米管的制備方法。
背景技術：
作為一種最具有代表性的納米材料之一，碳納米管以其獨特的結構和物理化學性能如 密度小、強度高、'導熱和導電性能優(yōu)良等特點向人們展示了其在復合增強納米材料、半導 體材料、催化劑載體以及生物醫(yī)學材料等領域的巨大應用潛能，也受到了各界科研工作者 的青睞。隨著對碳納米管應用研究的擴展，人們發(fā)現(xiàn)，由于納米粒子的小尺寸效應、表面 效應和高表面自由能的作用，碳納米管極易形成大的團聚體，在溶液中的分散性能差，極 大地限制了其在很多領域的進一步開發(fā)與應用。
為此，改善碳納米管易于團聚，提高其在基體或溶液中的分散性能就成了拓展碳納米 管的應用及研發(fā)新型碳納米管復合材料的重要前提，科研工作者對此也展開了大量的研究 工作。1994年，Green (TSANG S.C., CHEN Y.K.， GREEN M丄.，A simple chemical method of opening and filling carbon nanotubes. Nature, 1994,327: 159-162.)所領導的研究團隊發(fā)現(xiàn)利 用強酸對碳納米管進行處理后，可以在碳納米管上引入具有一定數(shù)量的羧基等官能團，這 些官能團具有很高的反應活性，可以與其他物質如長鏈胺、長鏈醇和聚合物進行反應，從 而在碳納米管表面引入一些特殊的基團。以該發(fā)現(xiàn)為基礎，國內(nèi)外的研究者對碳納米管展 開了各種表面修飾方法的研究，在改善碳納米管的表面親水性、親油性，提高了碳納米管 與基體的相溶性的同時，引入了一些活性官能團，進一步賦予其新的性能。為此，在保持 碳納米管結構完整的前提下，對碳納米管進行各種表面修飾和改性處理成了改善其物理化 學性能的一個有效途徑。
目前，在生物醫(yī)用方面，碳納米管(CNTs)多作為一種載體材料在如蛋白質和多肽的 傳遞、藥物和基因傳輸，醫(yī)學成像以及癌癥的靶向治療等方面的應用正在成為一個新的研 究熱點。但這些庫用都需要以改善碳納米管在水溶液中的溶解度或分散度為前提。為此， 常通過物理性修飾或共價鍵化學修飾對碳納米管進行表面改性處理。在共價鍵化學修飾表 面，最常見的方法是先用強酸或其他強氧化劑對碳納米管進行氧化處理，得到含有大量活 性基團如羧基(-COOH)的碳納米管，然后再與碳納米管表面的羧基(-COOH)進行酯化 反應或酰胺化反應來進行表面修飾。這些羧基通常由氧化碳納米管的末端或缺陷位點而獲 得。也有研究者利用多壁碳納米管的側壁反應來實現(xiàn)其表面功能化改性，例如氮烯環(huán)加成，
3重氮鹽芳基化或1，3 —偶極環(huán)加成反應等；此外，超分子功能化也被用于多壁碳納米管的 表面改性。
邱軍等利用兩親性高分子材料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在超聲波輔助下對多壁碳納米
管(MWNTs)進行表面修飾，制備出親水親油性的MWNTs，研究結果表明，修飾后的 MWNTs在二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇和水等溶劑中均具有良好的分散性。Liao等利用聚 乙烯亞胺(PEI)高分子的氨基與亞硫酰氯活化后的碳納米管以共價鍵結合的方法來實現(xiàn) 對碳納米管的表面修飾。而且經(jīng)過PEI表面修飾后的碳納米管還可以通過與十八烷酸混合 發(fā)生?；磻?，得到具有疏水性能的碳納米管或碳納米管薄膜。作為一種重要的中間媒介 材料，這些PEI修飾過的碳納米管被廣泛應用于氣體吸附，基因傳遞，以及作為神經(jīng)生長 的基體，或者在此基礎上進行進一步的組裝和修飾以形成超疏水的多層表面，也可以用來 合成無機納米顆粒'/碳納米管雜化材料。
專利申請?zhí)枮?2104528.3的專利"水溶性的碳納米管的制備方法"利用含有聚乙二醇 醚的一級胺或二級胺與酰氯化后的多壁碳納米管反應，得到了水溶性的碳納米管。專利"修 飾多壁碳納米管的方法"(專利號為200610118122.6)以水溶性磷脂為原料，通過共價鍵使 磷脂牢固地附著在多壁碳納米管的表面，由于磷脂雙分子層的親水特性，經(jīng)過表面修飾后 的多壁碳納米具有良好的溶解分散性和生物相容性，可應用在生物傳感器和納米檢測器件 領域。
將合成高分子和生物活性大分子通過共價鍵或者物理吸附接枝到碳納米管表面來實 現(xiàn)碳納米管在溶劑中的均勻分散方面，己經(jīng)取得了一定的研究成果。但是，總結目前的研 究可以發(fā)現(xiàn)，對碳納米管(單壁、多壁)進行的表面修飾大都停留在改善其在基體中的分 散性能或提高其水溶性方面。而碳納米管作為一種最具有前景的生物醫(yī)用材料，在改善其 易于團聚的同時，制備具有生物安全性的功能化碳納米管復合材料是進一步拓展其在生物 醫(yī)學方面應用的一個有效途徑。檢索國內(nèi)外有關碳納米管表面修飾方面的文獻和專利結果
表明在本發(fā)明完成之前，對碳納米管進行表面接枝改性后進一歩功能化以及其功能化后
碳納米管的表面電荷對細胞毒性的研究還沒有人進行系統(tǒng)的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制 備方法，該制備方法簡單，反應條件溫和，易于操作，具有產(chǎn)業(yè)化實施的前景；通過聚乙 烯亞胺的介導，將修飾在多壁碳納米管上的聚乙烯亞胺上的氨基進一步乙酰化或羧基化， 進而改變碳納米管的表面電荷特性。本發(fā)明的一種聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法，反應方程式簡圖6所示。
本發(fā)明的一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法，包括
(1) 將碳納米管浸在強酸中處理2-4小時后過濾，干燥保存，制得具有活性基團羧基 的碳納米管；
(2) 取步驟(O中具有活性基團羧基的碳納米管90mg-110mg,在18ml-25ml在亞硫 酰氯(S0C12)的二甲基甲酰胺(DMF)溶液中回流處理24-36小時，在其表面引入?；?氯，將制備的表面含?；鹊奶技{米管經(jīng)反復離心、有機溶劑DMF洗滌后(至少5次)；
(3) 取步驟(2)含有酰基氯的碳納米管，將其分散在8-12毫升DMF溶劑中，加入 4-6毫升溶解有93-100毫克的聚乙烯亞胺(PEI)的DMF溶液，強磁力攪拌，隨后加入200-250 微升三乙胺，5(TC-8(TC反應48-72小時，將反應后混合物中的DMF有機溶劑、過量的反 應試劑以及副產(chǎn)物經(jīng)多次純水透析后去除、冷凍干燥，得到PEI修飾的碳納米管復合物 CNT/PEI;
(4) 對所制備的CNT/PEI碳納米管表面的氨基官能團進行乙酰化反應，合成表面電 荷呈電中性的功能化碳納米管CNT/PELAc，具體操作為，將30-45毫克的CNT/PEI分散 在5-8毫升二甲基亞砜(DMSO)溶液中，隨后，向溶液中加入500-600微升的三乙胺， 攪拌使其充分混合，再將5-8毫升含醋酸酐(390-400微升)的DMSO溶液逐滴滴加到上 述混有三乙胺的CNT/PEI二甲基亞砜溶液中，強磁力攪拌下反應24小時后，將反應混合 物先后在PBS緩沖溶液和純水中充分透析以除去過量的反應試劑和副產(chǎn)物，最后將合成的 CNT/PEI.Ac冷凍干燥；
或將G)中制備的CNT/PEI碳納米管表面的氨基進行羧化反應，合成表面電荷為負 電荷的功能性碳納米管CNT/PEI.SAH,具體操作為，將30-45毫克CNT/PEI分散在5-8毫 升DMSO溶液中，然后與5-8毫升含琥珀酸酐(410-450毫克)的DMSO溶液混合，在強 磁力攪拌下反應24-36小時后，多次水透析以去除殘留在反應混合物中的DMSO溶劑、過 量的反應試劑和副產(chǎn)物，最后獲得純凈的功能性碳納米管CNTTPEI.SAH，冷凍干燥保存。
所述步驟(1)強酸為濃硝酸或體積比為3: l的濃硝酸與硫酸。
所述步驟(1)的碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。
為保證充份去除游離的亞硫酰氯，步驟(2)中制備的引入酰氯基后的碳納米管要重新 分散在DMF溶液中，再次離心，如此重復至少5次。步驟(3)、 (4)、 (5)中對最后制備 得到的產(chǎn)物CNT/PEI、 CNT/PEI.Ac、 CNT/PEI.SAH要透析至少3天(6次，4升)，以盡可能去除殘留在所制備產(chǎn)物中的DMSO溶劑、過量的反應試劑以及副產(chǎn)物等。
使用核磁共振譜(NMR)、熱重分析(TGA)、透射電子顯微鏡(TEM)、 zeta電勢測 量等方法表征本發(fā)明制備的功能化多壁碳納米管。同時，用MTT法來檢驗功能化多壁碳 納米管對人體甲狀腺癌細胞系FRO細胞和人體上皮癌細胞系KB細胞的毒性。具體測試結 果如下-
(1)核磁共振譜(氫譜)測試結果 核磁共振譜的測試結果表明PEI高分子已經(jīng)通過共價鍵牢固地結合在多壁碳納米管 的表面,且PEI高分子上的氨基已經(jīng)分別成功地轉化成乙?；顽晁岬亩嘶?。從PEI修 飾后的CNI/PEI碳納米管的NMR譜圖中可以看到，在1-3處明顯存在PEI高分子的特征
峰-Ci/廣質子峰。對CNT/PEI上修飾的PEI高分子的氨基進一步乙?；?br> (CNT/PEI.Ac)發(fā)現(xiàn)，其NMR譜圖中引入了一個新的質子峰4 (1.87ppm)，該峰即為
-COC/^的特征峰。羧化后的多壁碳納米管(CNT/PEI.SAH)的NMR譜圖顯示，信號5
(2.6ppm)和6 (2.9ppm)則為琥珀酸的端基上-(://2-的特征峰。參見說明書


1。 (2) TGA結果
TGA測試結果表明在空氣氣氛下，酸化處理后的多壁碳納米管在50(TC基本上沒有 明顯的重量損失(僅損失4.2%)。但是，在相同的溫度下，接枝有PEI后的多壁碳納米管 CNT/PEI的重量損失卻為30.6%，所損失的這部分重量主要就是由所接枝的高分子PEI所 致。將PEI高分子上的氨基分別與醋酸酐和琥珀酸酐進一步反應后，對應的CNT/PELAc 和CNT/PEI.SAH多壁碳納米管在加熱到500'C時的重量損失高達40.7%和43.8% 。相比 CNT/PEI多壁碳納米管，CNT/PEI，Ac和CNT/PEI.SAH多壁碳納米管增加的重量損失正好 說明PEI高分子上的氨基已經(jīng)分別成功地轉化成乙?；顽晁岬亩嘶⒁娬f明書附圖 2。
(3) TEM測試結果
TEM測試結果表明，多壁碳納米管的表面形貌在修飾PEI高分子或PEI高分子衍生 物前后沒有明顯差異，也沒有發(fā)生團聚現(xiàn)象。參見說明書附圖3。經(jīng)過PEI高分子或PEI 衍生物表面修飾后的功能化多壁碳納米管能穩(wěn)定、均勻地分散在PBS溶液中， 一個月之后 也沒有產(chǎn)生沉淀。而在相同條件下，3天后，最初經(jīng)過酸化處理后的多壁碳納米管在PBS 溶液中已經(jīng)產(chǎn)生大量沉淀。參見

4。
(4) zeta電勢測量zeta電勢測量測試結果顯示，最初經(jīng)過酸化處理后的MWCNTs的表面電勢為一45.6mV， 但其表面接枝PEI高分子后，表面電動勢變成了正值，為34.6mV。隨后繼續(xù)對MWCNTs 表面接枝的PEI高分子的氨基分別進行乙酰化和羧化反應，則使得最后得到的功能化 MWCNTs的表面電荷相應地表現(xiàn)為中性電荷(一0.756mV)和負電荷(一20.6mV)。上述 測試結果再次證實MWCNTs可以通過PEI高分子介入的相關反應來調節(jié)其表面電荷。具 體數(shù)據(jù)參見附表l。
表1
Materials MWCNTs CNT/PEI CNT/PEI.Ac CNT/PEI.SAH
Zeta-potential (mV) -45.6 +34.6 -0.756 -20.6
(5) MTT細胞毒性測試結果 通過MTT法測試多壁碳納米管經(jīng)PEI高分子或PEI高分子衍生物修飾后，對兩種細胞 FRO和KB細胞的活力進行測試，結果表明酸化后的MWCTNs、 CNT/PEI.Ac、
CNT/PELSAH在濃度范圍為0—100微克/毫升(p>0.05)時，對兩種細胞均沒有表現(xiàn)出細
胞毒性。而CNT/PEI則在濃度為10微克/毫升和50微克/毫升(pO.0001)時開始分別對
FRO細胞和KB細胞表現(xiàn)出毒性。這就說明，我們可以通過對多壁碳納米管上修飾的PEI 高分子氨基的?；磻?，來調節(jié)碳納米管的表面電荷，提高其生物相容性，制備具有生物 相容性的功能化多壁碳納米管。參見說明書附圖5。
聚乙烯亞胺(PEI)是一種水溶性高分子聚合物，其氨基官能團具有較高的反應活性， 本發(fā)明首先用PEI對多壁碳納米管進行表面修飾，再對接枝在多壁碳納米管表面的PEI上 的氨基官能團進行乙?；汪然磻＞唧w涉及兩個基本反應(1)將接枝在多壁碳納 米管上的PEI的氨基官能團與醋酸酐發(fā)生乙?；磻苽浔砻骐姾沙手行缘墓δ芑啾?碳納米管；(2)將接枝在多壁碳納米管表面的PEI的氨基官能團與琥珀酸酐進行羧化反應， 制備表面電荷為負電荷的多壁碳納米管。 有益效果
(1) 本發(fā)明的制備過程簡單，反應條件溫和，易于操作，所用的聚合物均為環(huán)境友好的 高分子材料，具有產(chǎn)業(yè)化實施的前景；
(2) 該制備方法通過聚乙烯亞胺的介導，將修飾在多壁碳納米管上的聚乙烯亞胺上的氨 基進一步乙?；螋然M而改變碳納米管的表面電荷特性；
7(3)采用本發(fā)明方法制備的功能化多壁碳納米管能夠長時間地穩(wěn)定、分散在溶液中，沒 有團聚現(xiàn)象發(fā)生，且功能化的多壁碳納米管具有良好的生物相容性，保證了所制備的功能 化多壁碳納米管在生物醫(yī)用中的安全性。
圖1為制備的功能化多壁碳納米管CNT/PEI、 CNT/PEI.Ac、 CNT/PELSAH、 MWCNTs、 PEI高分子材料的對比'H NMR譜圖；圖中1 、 2 、 3 、 4 、 5分別為<image>image see original document page 8</image>
圖2為制備的MWCNTs、 CNT/PEI、 CNT/PEI.Ac以及CNT/PEI.SAH的TGA圖3為制備的(a)初始酸化后的MWCNTs、 (b) CNT/PEI、 (c) CNT/PEI.Ac以及(d)
CNT/PEI.SAH的TEM圖； 圖4為制備的MWCNTs (1)、 CNT/PEI (2)、 CNT/PEI.Ac (3)以及CNT/PEI.SAH (4)
在PBS緩沖溶液中的分散穩(wěn)定性比較； 圖5為MTT法測試的FRO細胞(a)和KB細胞(b)在不同功能化MWCNTs存在下培
養(yǎng)24小時后的光密度值(OD值)； 圖6本方法的反應方程式簡圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。

實施例1
(1)配置體積比為3: l的濃硝酸與硫酸的混合液aPHN03/H2S04為^ =3:1 )，對 一定量多壁碳納米管進行酸化處理，2小時后，過濾，水洗，最后將酸化后的多壁碳納米 管置于真空條件下干燥后保存；
(2) 取99.8毫克步驟(1)中酸化的多壁碳納米管，將其分散在20毫升亞硫酰氯與 1毫升DMF的混合溶液中，回流反應24小時，得到表面含有酰氯基的多壁碳納米管的反 應產(chǎn)物。將反應混合物在高速離心機中離心(5000轉，10分鐘)后，倒出離心管中的上 層溶液，為充分去除游離的亞硫酰氯，需將離心后的反應產(chǎn)物重新分散在DMF溶劑中， 并再次離心，如此重復5次，將最后凈化的含有酰氯基的多壁碳納米管真空干燥保存；
(3) 將步驟(2)中制備的酰氯化的多壁碳納米管分散到8毫升DMF溶劑中，加入4 毫升含有93毫克PEI高分子的DMF溶液，強磁力攪拌混合均勻后，再加入200微升三乙 胺，5(TC下反應48小時，將反應后的混合物利用純水透析3天(6次，4升)，去除反應 混合物中的DMF溶劑、過量的反應試劑和反應過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。最后將純化后的產(chǎn) 物CNT/PEI冷凍干燥；
(4) 取8毫升含有30毫克CNT/PEI多壁碳納米管的DMSO溶液，加入500微升三 乙胺，磁力攪拌混合均勻后，逐滴滴加5毫升含有390微升醋酸酐的DMSO溶液，強磁力 攪拌下乙酰化反應24小時，為保證醋酸酐與CNT/PEI復合物上PEI高分子是以共價鍵的 方式結合，我們用MWCO-50000的透析膜對反應后的混合物逐次利用PBS緩沖液(3次， 4升)和純水(3次，4升)透析3天，去除反應混合物中的DMF溶劑、過量的反應試劑 和反應過程中產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物。最后將純化后的產(chǎn)物CNT/PEI.Ac冷凍干燥。NMR測 試表明，修飾在多壁碳納米管表面的PEI高分子的氨基已經(jīng)成功地通過乙?；磻D化為 乙?；?，zeta電勢測試得CNT/PEI.Ac的表面電勢為一0.756mV，表現(xiàn)為電荷中性，且TEM 圖顯示多壁碳納米管功能化前后的表面形貌沒有明顯差異。將CNT/PELAc置于PBS緩沖 溶液一個月后，沒有產(chǎn)生沉淀。
實施例2
取30毫克實施例1中的CNT/PE1碳納米管于20毫升的小瓶中，加入5毫升DMSO 溶劑，磁力攪拌使其分散均勻。隨后加入5毫升含有410毫克琥珀酸酐的DMSO溶液，強 磁力攪拌下羧化反應24小時。為保證琥珀酸酐與CNT/PEI復合物上PEI高分子是以共價 鍵的方式結合，我們用MWCO-50000的透析膜對反應后的混合物用純水(3次，4升)透 析3天，去除反應混合物中的DMF溶劑、過量的反應試劑和反應過程中產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物。最后將純化后的產(chǎn)物CNT/PEI.SAH冷凍干燥，得到表面電荷為負電荷的功能化多 壁碳納米管。NMR測試表明，修飾在多壁碳納米管表面的PEI高分子的氨基已經(jīng)成功地 通過羧化反應轉化為琥珀酸酐的端基，zeta電勢測試發(fā)現(xiàn)，CNT/PEI.Ac的表面電勢為一 20.6mV，表現(xiàn)為負電荷。TEM圖顯示多壁碳納米管功能化前后的表面形貌沒有明顯差異， 且將CNT/PEI.SAH置于PBS緩沖溶液一個月后，沒有產(chǎn)生沉淀。
實施例3
(1)取濃硝酸，對一定量單壁碳納米管進行酸化處理，3小時后，過濾，水洗，最后將 酸化后的單壁碳納米管置于真空條件下干燥后保存；
(2) 取105毫克步驟(1)中酸化的單壁碳納米管，將其分散在25毫升亞硫酰氯與1 毫升DMF的混合溶液中，回流反應30小時，得到表面含有酰氯基的單壁碳納米管的反應 產(chǎn)物。將反應混合物在高速離心機中離心(5000轉，10分鐘)后，倒出離心管中的上層 溶液，為充分去除游離的亞硫酰氯，需將離心后的反應產(chǎn)物重新分散在DMF溶劑中，并 再次離心，如此重復5次，將最后凈化的含有酰氯基的單壁碳納米管真空干燥保存；
(3) 將步驟(2)中制備的酰氯化的單壁碳納米管分散到10毫升DMF溶劑中，加入 5毫升含有100毫克PEI高分子的DMF溶液，強磁力攪拌混合均勻后，再加入200微升三 乙胺，60'C下反應48小時，將反應后的混合物利用純水透析3天(6次，4升)，去除反 應混合物中的DMF溶劑、過量的反應試劑和反應過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。最后將純化后的 產(chǎn)物CNT/PEI冷凍千燥；
(4) 取5毫升含有35毫克CNT/PEI單壁碳納米管的DMSO溶液，加入500微升三 乙胺，磁力攪拌混合均勻后，逐滴滴加5毫升含有390微升醋酸酐的DMSO溶液，強磁力 攪拌下乙酰化反應24小時，為保證醋酸酐與CNT/PEI復合物上PEI高分子是以共價鍵的 方式結合，我們用MWCO=50000的透析膜對反應后的混合物逐次利用PBS緩沖液(3次， 4升)和純水(3次，4升)透析3天，去除反應混合物中的DMF溶劑、過量的反應試劑 和反應過程中產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物。最后將純化后的產(chǎn)物CNT/PELAc冷凍干燥。
實施例4
取35毫克實施例1中的CNT/PEI碳納米管于20毫升的小瓶中，加入5毫升DMSO 溶劑，磁力攪拌使其分散均勻。隨后加入5毫升含有410毫克琥珀酸酐的DMSO溶液，強 磁力攪拌下羧化反應24小時。為保證琥珀酸酐與CNT/PEI復合物上PEI高分子是以共價 鍵的方式結合，我們用MWCO50000的透析膜對反應后的混合物用純水(3次，4升)透 析3天，去除反應混合物中的DMF溶劑、過量的反應試劑和反應過程中產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物。最后將純化后的產(chǎn)物CNT/PEI.SAH冷凍干燥，得到表面電荷為負電荷的功能化多 壁碳納米管。NMR測試表明，修飾在單壁碳納米管表面的PEI高分子的氨基已經(jīng)成功地 通過羧化反應轉化為琥珀酸酐的端基，zeta電勢測試發(fā)現(xiàn)，CNT/PELAc的表面電勢為— 30mV，表現(xiàn)為負電荷。
實施例5
以FRO細胞和KB細胞為模型細胞來檢驗所制備經(jīng)過PEI高分子或PEI高分子衍生 物修飾前后的多壁碳納米管的生物毒性。將兩種模型細胞分別在滴加有酸化處理的 MWCNTs、 CNT/PEI、 CNT/PK.Ac、 CNT/PEI.SAH的培養(yǎng)液中培養(yǎng)24小時后，用MTT 法來測試兩種模型細胞在不同條件下的存活情況。統(tǒng)計分析表明，在濃度范圍為O — IOO 微克/毫升(/ >0.05)時，分別在滴加有酸化處理的MWCNTs、 CNT/PEI.Ac、 CNT/PEI.SAH 的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的FRO細胞和KB細胞的存活率沒有明顯的變化。然而，CNT/PEI則在濃 度為10微克/毫升和50微克/毫升(j3 <0.0001)時開始分別對FRO細胞和KB細胞表現(xiàn)出
毒性。MTT測試結果表明，通過對MWCNTs上修飾的PEI高分子的氨基進一歩?；磻?， 可以調節(jié)MWCNTs的表面電荷，使其具有良好的生物相容性，確保多壁碳納米管在各種 生物醫(yī)藥領域中的安全運用。
1權利要求
1.一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法，包括(1)將碳納米管浸在強酸中處理2-4小時后過濾，干燥保存，制得具有活性基團羧基的碳納米管；(2)取步驟(1)中具有活性基團羧基的碳納米管90mg-110mg，在18ml-25ml亞硫酰氯SOCl2的二甲基甲酰胺DMF溶液中回流處理24-36小時，在其表面引入?；龋瑢⒅苽涞谋砻婧；鹊奶技{米管經(jīng)反復離心、有機溶劑DMF洗滌至少5次；(3)取步驟(2)含有酰基氯的碳納米管，分散在8-12毫升DMF溶劑中，加入4-6毫升溶解有93-100毫克的聚乙烯亞胺PEI的DMF溶液，強磁力攪拌，隨后加入200-250微升三乙胺，50℃-80℃反應48-72小時，反應后經(jīng)多次純水透析，之后冷凍干燥，得到PEI修飾的碳納米管復合物CNT/PEI；(4)對(3)中制備的CNT/PEI碳納米管表面的氨基官能團進行乙?；磻铣杀砻骐姾沙孰娭行缘墓δ芑技{米管CNT/PEI.Ac，具體操作為，將30-45毫克的CNT/PEI分散在5-8毫升二甲基亞砜DMSO溶液中，隨后，向溶液中加入500-600微升的三乙胺，攪拌使其充分混合，再將5-8毫升含390-400微升醋酸酐的DMSO溶液逐滴滴加到上述混有三乙胺的CNT/PEI二甲基亞砜溶液中，強磁力攪拌下反應24小時后，將反應混合物先后在PBS緩沖溶液和純水中充分透析，最后將合成的CNT/PEI.Ac冷凍干燥；或將(3)中制備的CNT/PEI碳納米管表面的氨基進行羧化反應，合成表面電荷為負電荷的功能性碳納米管CNT/PEI.SAH，具體操作為，將30-45毫克CNT/PEI分散在5-8毫升DMSO溶液中，然后與5-8毫升含410-450毫克琥珀酸酐的DMSO溶液混合，在強磁力攪拌下反應24-36小時后，多次水透析，獲得純凈的功能性碳納米管CNT/PEI.SAH，冷凍干燥保存。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法，其特征在于所述步驟(1)強酸為濃硝酸或體積比為3: l的濃硝酸與硫酸。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法，其特征 在于所述步驟(1)的碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于聚乙烯M胺介導的功能化碳納米管的制備方法，其特征 在于所述步驟(2)中制備的引入酰氯基后的碳納米管要重新分散在DMF溶液中，再次 離心，如此重復至少5次，步驟(3)、 (4)、 (5)中對最后制備得到的產(chǎn)物CNT/PEI、 CNT/PEI.Ac、 CNT/PEI.SAH要透析至少3天。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于聚乙烯亞胺介導的功能化碳納米管的制備方法，包括(1)將碳納米管浸在強酸中處理2-4小時后過濾，干燥保存；(2)在SOCl₂的DMF中回流，在其表面引入酰基氯，離心、DMF洗滌；(3)分散在DMF溶劑中，加入溶解有PEI的DMF溶液，強磁力攪拌，隨后加入三乙胺，反應后經(jīng)多次純水透析，之后冷凍干燥得CNT/PEI；(4)對CNT/PEI表面的氨基官能團進行乙?；磻换驅NT/PEI表面的氨基進行羧化反應。本發(fā)明的制備過程簡單，反應條件溫和，易于操作，具有產(chǎn)業(yè)化實施的前景；采用本方法制備的碳納米管能夠長時間地穩(wěn)定分散在溶液中，沒有團聚現(xiàn)象，且具有良好的生物相容性和生物醫(yī)用中的安全性。
文檔編號C01B31/02GK101565180SQ200910047198
公開日2009年10月28日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者史向陽, 沈明武, 肖仕麗 申請人:東華大學