專利名稱：一種富勒烯水溶液及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種采用糖類作為助溶劑的富勒烯水溶液及其制備方法。 技術(shù)背景
近年來，富勒烯納米材料在超導、磁學、光學、催化、材料、醫(yī)學等領 域的應用研究引起了人們的廣泛關(guān)注和興趣。富勒烯結(jié)構(gòu)特殊是藥物設計的 理想基體。富勒烯及其一些衍生物具有生物活性，在抗艾滋病毒、酶活性抑 制、切割DNA、光動學治療等方面具有獨特療效。因此，富勒烯在生物化學、 生物醫(yī)學、藥物學等多學科領域具有重要的意義和應用前景。但由于富勒烯 僅溶于一些非極性和弱極性的有機溶劑如甲苯、苯、二硫化碳等，在水中 不溶。而生物體系是水溶液體系，因此，解決它在水溶液中的分散性，增加 在水中的溶解度是進一步考察富勒烯納米材料的生物活性和毒性的必要前 提，同時對于該材料在生物化學、醫(yī)學等領域的應用具有非常重要的意義。
目前解決富勒烯水溶性的辦法主要兩大類共價修飾和非共價修飾。共 價修飾如通過加成反應在富勒烯分子上引入氨基、羥基或極性側(cè)鏈等可改善 其在水中的溶解度。非共價修飾有利用孔腔大小合適的客體分子如環(huán)糊精、 杯芳烴等同富勒烯進行包結(jié)形成主客體超分子體系的包結(jié)復合物，或利用表 面活性劑，其中[C60]富勒烯-環(huán)糊精主客體超分子是通過富勒烯和環(huán)糊精的 水溶液加熱回流24小時以上獲得的，反應時間較長，富勒烯的最大濃度為
57,6pg/ml (Thomas Andersson, Karolina Nilsson， Mikael Sundahl， Gunnar Westman and Olof Wennerstrom. C6。 embedded in y畫cyclodextrin: a water-soluble fiillerene. J. Chem.， Commun.， 1992， 604-606)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有生物安全性的富勒烯水溶液 及其制備方法。其中溶液中的富勒烯保持原有的結(jié)構(gòu)；而制備方法和現(xiàn)有的 方法相比，具有工藝流程簡單、成本低的特點。
本發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，利用一定比例具有生物相容性的糖類作為助溶 劑，采用簡單的研磨方法，加上適當?shù)某?振蕩助溶，可以得到分散性良好 的富勒烯水溶液，水相中富勒烯的最大濃度可達100ng/ml，重要的是在研磨 前后富勒烯保持原有的結(jié)構(gòu)，并且該富勒稀水溶液在不同酸堿度條件下溶液 保持穩(wěn)定并未發(fā)生團聚。
因此，本發(fā)明富勒烯水溶液的技術(shù)方案為 一種富勒烯水溶液，其溶質(zhì)
包括富勒烯納米材料和作為助溶劑的糖類，其中所述糖類與富勒烯納米材料
的摩爾比為50:1-100:1。
其中，所述的糖類優(yōu)選自葡萄糖、果糖等單糖，以及乳糖和蔗糖等雙糖 中的一種或幾種。
本發(fā)明所述的富勒烯納米材料是指一類只含有碳原子的籠狀化合物，具 有獨特的空間立體結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)；富勒烯的碳原子數(shù)由Euler規(guī)則決定， 含有"2(10+M)"個碳原子，由12個五邊形及相應的六邊形組成三維籠狀結(jié)構(gòu)； 其粒徑通常在lnm左右。其中，現(xiàn)研究較多的是C6o和C7。，本發(fā)明以Ceo 為例來說明。
而所述糖類與富勒烯納米材料的摩爾比需在一定范圍，因為太小和太大 都會影響富勒烯納米材料在水中的分散性。
本發(fā)明的富勒烯水溶液為棕黃色透明液體，溶液中富勒烯的最大濃度可 達畫嗎/mlo
當然，本發(fā)明所說的富勒烯水溶液不僅限于溶質(zhì)僅為富勒烯及糖類助溶 劑的單純水溶液，為適于生理環(huán)境，該溶質(zhì)中還可以包括各種生理電介質(zhì)， 即所說的水溶液還包括生理鹽水和磷酸鹽緩沖液(磷酸二氫鈉/鉀和磷酸氫二 鈉/鉀)等，其可以保持較佳的穩(wěn)定性，保證富勒烯在生命介質(zhì)中能保持納米形態(tài)而不團聚，對其在生物化學、生物醫(yī)學領域的應用具有非常重要的意義。 而本發(fā)明上述富勒烯水溶液的制備方法的技術(shù)方案為其包括將富勒烯 納米材料和作為助溶劑的糖類混合研磨后加入水中，再通過超聲和/或振蕩等 物理手段助溶。
其中，所述的研磨時間太短則影響水溶性，太長可能會破壞C6。的籠狀 結(jié)構(gòu)，本發(fā)明優(yōu)選為30分鐘至1小時。
通常超聲不超過15分鐘，較佳地為5 15分鐘。
本發(fā)明的積極意義在于在制備富勒烯水溶液中只引入生物相容性好無 毒的糖類物質(zhì)，整個操作過程不需要有機溶劑，工藝流程簡單，成本低廉， 同時富勒烯的結(jié)構(gòu)沒有破壞，因此本發(fā)明制備方法不僅能得到富勒烯水溶 液，而且能保留富勒烯原先的生物活性。該富勒烯水溶液分散性好，并在各 種電解質(zhì)及酸堿條件下能較穩(wěn)定存在，對環(huán)境友好并具有生物安全性。


圖1為本發(fā)明富勒烯葡萄糖水溶液的粒徑分布圖。 圖2為本發(fā)明富勒烯乳糖水溶液的粒徑分布圖。
圖3為本發(fā)明富勒烯蔗糖水溶液的粒徑分布圖。 圖4為C6o和本發(fā)明棕色粉末的紫外吸收曲線。
具體實施例方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面以實施例說明之，但本發(fā)明并不受其限制。
其中，下列實施例中將水溶液過Sephadex-G25柱是為了確定富勒烯水溶液 中的富勒烯結(jié)構(gòu)所需，實際制備時并不需要。 實施例1富勒烯葡萄糖單純水溶液的制備
稱取葡萄糖和C6Q (武漢大學)，以摩爾比100:1混合，用瑪瑙研缽研 磨30分鐘后，用去離子水配制成C幼濃度為100pg/ml的水溶液，使用超聲 波清洗器(型號SK8200H，生產(chǎn)廠商上?？茖С晝x器有限公司)超聲15分鐘分散后，過Sephadex-G25柱，收集得到棕黃色透明的水溶液。用激 光粒度儀測得富勒烯C6o葡萄糖的混合物的平均粒徑為218nm(見圖l)，Zeta 電位為-33mV。
實施例2富勒烯乳糖單純水溶液的制備
稱取乳糖和C6。，以摩爾比75:1混合，用瑪瑙研缽研磨30分鐘后，用 去離子水配制成C6o濃度為lOOpg/ml的水溶液，旋渦儀(型號QT-1，生產(chǎn) 廠商上海琪特分析儀器有限公司)振蕩15分鐘分散后，過Sephadex-G25 柱，收集得到棕黃色透明的水溶液。用激光粒度儀測得混合物平均粒徑為 184nm (見圖2)， Zeta電位為-28mV。
實施例3富勒烯蔗糖單純水溶液的制備
稱取蔗糖和C6Q，以摩爾比50:1混合，用瑪瑙研缽研磨45分鐘后，用 去離子水配制成C6o濃度為100|ig/ml的水溶液，用上述超聲儀器超聲10分 鐘分散后，過Sephadex-G25柱，收集得到棕黃色透明的水溶液。用激光粒 度儀測得混合物平均粒徑為168nm (見圖3)， Zeta電位為-30mV。
實施例4富勒烯果糖單純水溶液的制備
稱取果糖和C6c，以摩爾比50:1混合，用瑪瑙研缽研磨60分鐘后，用 去離子水配制成C6o濃度為100pg/ml的水溶液，用上述超聲儀器超聲15分 鐘分散后，過Sephadex-G25柱，收集得到棕黃色透明的水溶液。用激光粒 度儀測得混合物平均粒徑為188nm， Zeta電位為-28mV。
實施例5富勒烯葡萄糖生理鹽水溶液的制備
在實施例1的富勒烯Qo葡萄糖水溶液中加入氯化鈉，使其終濃度為 0.9w/v%。
實施例6富勒烯葡萄糖PBS溶液(磷酸鹽緩沖溶液)的制備 在實施例1的富勒烯C6o葡萄糖水溶液中加入磷酸鹽緩沖溶液(PBS緩
沖液含有氯化鈉、磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉)使其終濃度為0.01M (鈉離
子的終濃度)、pH為7.4。
試驗實施例1富勒烯水溶液中富勒烯結(jié)構(gòu)確定取上述實施例1-4經(jīng)Sephadex-G25柱淋洗液4ml，加20ml苯萃取，萃 取液濃縮后上硅膠柱，用甲苯作淋洗液，在硅膠柱上只發(fā)現(xiàn)一條條帶，收集 后蒸去甲苯，真空烘干得到棕色粉末，進行飛行時間質(zhì)譜分析，譜圖上只有 720的分子離子峰。圖4為紫外吸收曲線，其中實線為C6o—苯溶液的吸收 曲線，虛線為本發(fā)明棕色粉末溶于苯后的紫外吸收曲線，兩者吻合很好。由
此可見，從質(zhì)譜和紫外分析確定本發(fā)明的富勒烯水溶液中C6o保持原先的結(jié)構(gòu)。
試驗實施例2富勒烯水溶液在不同pH值下的穩(wěn)定性 取上述實施例富勒烯葡萄糖、富勒烯乳糖、富勒烯蔗糖和富勒烯果糖單 純水溶液，以及富勒烯葡萄糖生理鹽水和PBS緩沖溶液，置于5ml的指形 管，分別用濃度為1M的鹽酸和氫氧化鈉調(diào)整pH值至2、 4、 6、 8、 10，放 置觀察溶液的穩(wěn)定性。放置48小時后無明顯的沉淀出現(xiàn)，其中以富勒烯葡 萄糖單純水溶液的穩(wěn)定性為最好，5天后仍未見明顯的沉淀。
權(quán)利要求
1、 一種富勒烯水溶液，其溶質(zhì)包括富勒烯納米材料和作為助溶劑的糖類，其中所述糖類與富勒烯納米材料的摩爾比為50∶1～100∶1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的富勒烯水溶液，其特征在于所述的糖類為單 糖和/或雙糖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的富勒烯水溶液，其特征在于所述的單糖為葡 萄糖和/或果糖，所述的雙糖為乳糖和/或蔗糖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的富勒烯水溶液，其特征在于所述的富勒烯納 米材料為Qo。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的富勒烯水溶液，其特征在于該富勒烯水溶液 中富勒烯的最大濃度為100ng/ml。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的富勒烯水溶液，其特征在于所述的水溶液為 電介質(zhì)溶液。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的富勒烯水溶液，其特征在于所述的電介質(zhì)溶 液為生理鹽水或磷酸鹽緩沖液。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項所述的富勒烯水溶液的制備方法，其包括 將富勒烯納米材料和作為助溶劑的糖類混合研磨后加入水中，再通過超聲和 /或振蕩助溶。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的研磨時間為30 分鐘至1小時。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的超聲和/或振蕩 助溶的時間為5~15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富勒烯水溶液，其溶質(zhì)包括富勒烯納米材料和作為助溶劑的糖類，所述糖類與富勒烯納米材料的摩爾比為50∶1～100∶1。本發(fā)明還公開了該富勒烯水溶液的制備方法，其利用糖類作為助溶劑，采用簡單的研磨方法和超聲/振蕩助溶方法。與目前常用的增進富勒烯納米材料在水中分散性方法相比，具有工藝流程簡單、無有機溶劑參與、生物安全性高的特點。該富勒烯水溶液分散性好且保持原有結(jié)構(gòu)，并在各種電解質(zhì)及酸堿條件下穩(wěn)定存在，環(huán)境友好并具有生物安全性。
文檔編號B82B3/00GK101284660SQ200710039329
公開日2008年10月15日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者徐晶瑩, 李文新, 李晴暖, 李永軍, 趙紅衛(wèi) 申請人:中國科學院上海應用物理研究所