CN102701186B

CN102701186B - 一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法

Info

Publication number: CN102701186B
Application number: CN201210221300.3A
Authority: CN
Inventors: 王蕾; 张振中; 叶凡; 史进进; 高岩; 李璐璐; 张红岭
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2012-06-30
Filing date: 2012-06-30
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-06-30
Also published as: CN102701186A

Abstract

本发明的涉及一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法，可有效解决现有碳纳米管具有高度疏水表面，不溶于水及有机溶剂的问题。解决的技术方案为：在碳纳米管分子上通过化学键连接有水溶性聚合物聚乙烯亚胺，碳纳米管和聚乙烯亚胺的质量含量比为1：0.085-0.125；其制备方法为：将碳纳米管通过酸处理，得表面带有羧基的碳纳米管，再与氨化试剂反应，得表面带有氨基的碳纳米管，再与氮丙啶反应，在氢离子的存在下，氮丙啶不断的在氨基上进行接枝，最终形成聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。本发明制备的水溶性碳纳米管对碳纳米管本身的结构特性没有破坏，水分散性强，毒性低，物理以及化学稳定性良好，制备的条件容易满足，原料来源丰富，成本低。

Description

一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法

技术领域

本发明涉及医药领域，特别是一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法。

背景技术

碳纳米管是1991年被日本NEC公司基础研究室的饭岛（Iijima）在高倍透射电镜下意外发现的，经研究这就是多壁碳纳米管。1993年，Iijima和IBM公司研究小组几乎同时报道观察到了单壁碳纳米管。自此之后，碳纳米管成为了碳纳米材料家族的一颗璀璨之星。单壁碳纳米管的发现和应用也被世界权威杂志Nature评为1997年度人类十大科学发现之一。碳纳米管作为一种新型的非病毒基因药物载体，因其内在独特的物理学、化学和生物学性能，引起了人们的广泛关注。碳纳米管的应用跨越了多个研究领域，包括复合材料，纳米电子学，场效应发射器及储氢等。近年来，出于其有趣的大小，形状和结构，人们一直致力于研究碳纳米管潜在的生物医学应用。

碳纳米管分为单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs），其中单壁碳纳米管是由单层石墨卷曲而成，直径为1～2nm，长度约从50nm～1cm。SWNTs是一种具有十分典型层状中空结构的一维量子材料。柔韧的一维SWNTs可以弯曲，从而促进功能化的SWNTs在一个细胞上有多个结合位点，并且可以改善SWNTs与靶向配体偶联的亲和力。SWNTs所有原子都暴露在表面上，具有非常大的比表面积，可有效的沿碳纳米管侧壁装载多个分子。由于E11能级的跃迁，SWNTs在近红外（NIR）范围具有高度的光吸收能力，因而可用于光热治疗。SWNTs固有的物理性能可用于影像和多学科综合治疗。

聚乙烯亚胺（PEI）具有高正电密度，易与DNA或RNA形成非共价的配合物，这些小的胶体微粒可以通过内吞作用被细胞有效摄取，在细胞内由于”质子海绵作用”导致质子和水大量涌入，内涵体破裂，复合物被释放进入胞浆。原子力显微镜显示，相比于DNA，PEI与siRNA形成的复合物更加稳定、粒径更加均一。更重要的是，不论在有核糖核酸酶的体外还是在有血浆核酸酶存在的体内，siRNA都受到了有效保护而免受核酶降解。

生物***对700～1,100nm范围的近红外光具有高度透过性，而SWNTs在此范围内具有高吸收的特性，可以利用SWNTs在此范围内的光热转换特性对肿瘤进行激光热疗。将SWNTs抗肿瘤给药***和激光热疗联合应用可以达到更加有效的抗肿瘤作用。

但由于单壁碳纳米管具有高度疏水表面，不溶于水及常见的有机溶剂，限制了其在生物体系中的研究和应用。为此，迫切需要设计并合成出水溶性好、毒性小、生物相容性好、适合作为药物载体并有效联合热疗的单壁碳纳米管衍生物。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明的目的就是提供一种水溶性碳纳米管及其制备应用方法，可有效解决现有碳纳米管具有高度疏水表面，不溶于水及有机溶剂的问题。

本发明的技术方案为：在碳纳米管分子上通过化学键连接有水溶性聚合物聚乙烯亚胺，碳纳米管和聚乙烯亚胺的质量含量比为1：0.085-0.125；其制备方法为：将碳纳米管通过酸处理，得表面带有羧基的碳纳米管，再与氨化试剂反应，得表面带有氨基的碳纳米管，再与氮丙啶反应，在氢离子的存在下，氮丙啶不断的在氨基上进行接枝，最终形成聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

本发明制备的水溶性碳纳米管对碳纳米管本身的结构特性没有破坏，水分散性强，对生物体的毒性很低，物理以及化学稳定性良好，质量好，制备的条件容易满足，原料来源丰富，成本低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做详细说明。

本发明所述的一种水溶性碳纳米管，是在碳纳米管分子上通过化学键连接水溶性聚合物聚乙烯亚胺，所述的碳纳米管和聚乙烯亚胺的质量含量比为1：0.085-0.125；所述的碳纳米管为单壁碳纳米管。

所述的制备方法为：

（1）将碳纳米管通过酸处理，得表面带有羧基的碳纳米管；

（2）将表面带有羧基的碳纳米管与氨化试剂反应，得表面带有氨基的碳纳米管；

（3）将表面带有氨基的碳纳米管与氮丙啶反应，在氢离子的存在下，氮丙啶不断的在氨基上进行接枝，最终形成聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

本发明在具体实施中可由以下实施例给出。

实施例1

（1）将100mg碳纳米管中加入100mL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110℃加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用0.1μm的微孔滤膜过滤后，加入100mL浓度为1mol/L的稀盐酸，超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管；

（2）将50mg表面带有羧基的碳纳米管和2mg二环己基碳二亚胺加入到20ml乙二胺中，120℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，使用无水乙醇不断洗涤，过滤得滤饼，将滤饼在40℃下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管；

（3）将40mg表面带有氨基的碳纳米管、0.5ml氮丙啶和10μL体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml二氯甲烷中混合均匀，40℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40℃下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

实施例2

（2）将50mg表面带有羧基的碳纳米管加入到20ml的氯化亚砜和N`-N`二甲基甲酰胺的混合溶液，所述的氯化亚砜和N`-N`二甲基甲酰胺的体积比为19：1，加热回流搅拌，充分反应，用无水四氢呋喃洗涤后，抽滤，加入过量乙二胺充分搅拌后，边抽滤边用无水乙醇洗涤20次得滤饼，将滤饼在40℃条件下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管；

实施例3

（2）将2nM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和5nM的N-羟基丁二酰亚胺加入到50ml超纯水中，超声15min后，加入50mg表面带有羧基的碳纳米管，继续超声30min，所述的混合物pH值保持在5以下，超声结束后，用超纯水反复洗涤，过滤得滤饼，将滤饼抽真空干燥；

实施例4

（2）将50mg表面带有羧基的碳纳米管和2mg二环己基碳二亚胺加入到20ml 乙二胺中，120℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，使用无水乙醇不断洗涤，过滤得滤饼，将滤饼在40℃下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管；

（3）将40mg表面带有氨基的碳纳米管、0.5ml氮丙啶和10μl体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml二氯甲烷中混合均匀，70℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40℃下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

所述的水溶性碳纳米管的粒径为180-210nm。

所述的水溶性碳纳米管与抗肿瘤药物结合，作为药物转运载体在制备抗肿瘤药物中的应用，所述的抗肿瘤药物为：难溶性抗肿瘤药物、水溶性药物和核酸药物的多西紫杉醇、紫杉醇、阿霉素、顺铂、卡铂、柔红霉素、寡义反核苷酸、小干扰RNA和酶类药物的一种或几种；所述的结合为：超声、搅拌、探超和旋转蒸发中的一种或几种。

水溶性碳纳米管药物转运载体联合热疗作为热疗增敏剂在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明的第一个目的就是构建一种单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物载体***。

本发明的第二个目的就是提供上述载体***的制备方法。

本发明的第三个目的就是提供上述单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺聚合物作为基因及药物转运载体在肿瘤治疗中的应用。

本发明的第四个目的就是提供上述单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物转运载体***联合热疗在肿瘤治疗中的应用。

本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现：

一种单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺聚合物，它是将单壁碳纳米管原料经过纯化处理的基础上，通过酸处理使单壁碳纳米管表面带有羧基；然后与氨化试剂反应，将单壁碳纳米管表面连接上反应活性较强的氨基后，再与氮丙啶反应，在氢离子的存在下，氮丙啶不断的在氨基上进行接枝，最终在单壁碳纳米管表面形成聚乙烯亚胺（PEI）树枝状聚合物（SWNT-PEI）。该单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺聚合物中，SWNTs和PEI的质量含量比为1:0.085-0.125。

本发明的第二个目的通过以下技术方案予以实现：

一种SWNT-PEI抗肿瘤载体的制备方法，它包括以下步骤：

1）将纯化过的SWNTs中加入溶剂A，分散后加热回流搅拌使其反应充分。反应完毕后不断使用溶液B洗涤并过滤。将经过上述处理的SWNTs中加入溶剂C，超声反应，反应完毕后不断使用溶液B洗涤并过滤，将SWNTs滤饼干燥，得到表面带有羧基的SWNTs（SWNT-COOH）。

2）将SWNT-COOH和缩合剂D加入氨化试剂E中，加热回流搅拌充分反应。使用有机溶剂F不断洗涤并过滤反应产物，将滤饼抽真空干燥，得到表面带有氨基的SWNTs（SWNT-NH₂）。

或者将SWNT-COOH加入到混合液G中，加热回流搅拌充分反应。使用溶剂H洗涤多次并抽滤，加入氨化试剂E中充分搅拌，反应完成后边抽滤边用有机溶剂F充分洗涤，将滤饼抽真空干燥。

或者将混合液I加入到超纯水中，超声后加入SWNT-COOH到混合液中，继续超声，混合物pH值保持在5以下，防止水解。超声结束后，用溶液B反复洗涤并过滤，将滤饼抽真空干燥。

3）将上述的SWNT-NH₂、氮丙啶和浓盐酸在有机溶剂J中混合均匀，加热回流搅拌充分反应，经有机溶剂J洗涤并过滤后，真空干燥，得到表面接枝形成聚乙烯亚胺的SWNTs聚乙烯亚胺衍生物（SWNT-PEI）。

上述步骤1中SWNTs为100mg；溶剂A、B均为100ml；加热回流搅拌条件为400r/min，90-110℃，时间为2-3h；超声条件为80-100KHz，30-50℃，时间为0.5-1h；洗涤过滤条件为最后一次的滤液PH值呈中性，滤膜孔径为0.1μm。

上述步骤1中溶剂A为稀硝酸；上述步骤1中溶剂B为超纯水；上述步骤1中溶剂C为稀盐酸。

上述步骤2中SWNT-COOH为50mg；缩合剂D为2g；氨化试剂E为20ml；加热搅拌条件为400r/min，110-120℃，时间为24-48h；混合溶液G为20ml；混合物I中EDC为2nm，NHS为5nm；洗涤过滤条件为有机溶剂F或有机溶剂H洗涤15-20次，滤膜孔径为0.1μm；真空干燥的条件是在40-60℃真空干燥24-48h。

上述步骤2中有缩合剂D为二环己基碳二亚胺（DCC）。

上述步骤2中氨化试剂E为乙二胺、1,3-丙二胺、1,6-己二胺中的一种。

上述步骤2中有机溶剂F为无水乙醇。

上述步骤2中混合液G为氯化亚砜（SOCl₂）与N`-N`二甲基甲酰胺（DMF）的混合溶液。

上述步骤2中有机溶剂H为无水四氢呋喃（THF）。

上述步骤2中混合液I为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）。

上述步骤3中SWNT-NH₂为40mg；氮丙啶为0.5ml；浓盐酸为10-20μl；有机溶剂J为20ml；加热回流搅拌条件为400r/min，30-40℃或60-70℃，时间为24-72h；洗涤过滤条件为有机溶剂J洗涤15-20次，滤膜孔径为0.1μm；真空干燥的条件是在40-60℃真空干燥24-48h。

上述步骤3中有机溶剂J为二氯乙烯或二氯甲烷。

本发明的第三个目的通过以下技术方案予以实现：

单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺作为药物载体在肿瘤治疗中的应用，分为以下几个步骤：

1）将制得的单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺聚合物和抗肿瘤药物A通过方式B进行结合。

2）将装载药物的单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺聚合物进行抗肿瘤细胞C和体内的抗肿瘤D的评价。

上述步骤1中的抗肿瘤药物A为：难溶性抗肿瘤药物、水溶性药物和核酸药物，如：多西紫杉醇、紫杉醇、阿霉素、顺铂、柔红霉素、寡义反核苷酸、小干扰RNA和酶类药物中的一种或几种。

上述步骤1中的方式B为：超声、搅拌、涡旋、探超和旋转蒸发中的一种或几种。

上述步骤2中的肿瘤细胞C为：器官表面或者内部出现的各种实体瘤，肺癌，鼻咽癌，食道癌，胃癌，肝癌，大肠癌，乳腺癌，卵巢癌，膀胱癌，白血病，胰腺癌，***，喉癌，甲状腺癌，舌癌，脑瘤(颅内肿瘤)，小肠肿瘤，胆囊癌，胆管癌，肾癌，***癌，***癌，睾丸肿瘤，子宫内膜癌，绒毛膜癌，***恶性肿瘤，外阴恶性肿瘤，霍奇金病，非霍奇金淋巴瘤，皮肤癌，恶性黑色素瘤中的一种。

上述步骤2中的肿瘤D为：器官表面或者内部出现的各种实体瘤，肺癌，鼻咽癌，食道癌，胃癌，肝癌，大肠癌，乳腺癌，卵巢癌，膀胱癌，白血病，胰腺癌，***，喉癌，甲状腺癌，舌癌，脑瘤(颅内肿瘤)，小肠肿瘤，胆囊癌，胆管癌，肾癌，***癌，***癌，睾丸肿瘤，子宫内膜癌，绒毛膜癌，***恶性肿瘤，外阴恶性肿瘤，霍奇金病，非霍奇金淋巴瘤，皮肤癌，恶性黑色素瘤中的一种。

本发明的第四个通过以下技术方案予以实现：

壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物转运载体***联合热疗在肿瘤治疗中的应用分为体外和体内两部分：

1）将制得的单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物载体***溶于溶液A中，加入到癌细胞B中进行培养，给药后6h后用光源C照射1min，继续培养24小时，测定癌细胞B的存活率。

2）将制得的单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物载体***溶于D中制成溶液，静脉注射到荷瘤小鼠E体内，每次给药后用光源C照射肿瘤部位1min，测量荷瘤小鼠E的肿瘤体积大小。

上述步骤1中的溶液A为：超纯水、5%葡萄糖溶液、生理盐水或缓冲液（RNase free）。

上述步骤1中的癌细胞B为：器官表面或者内部出现的各种实体瘤，肺癌，鼻咽癌，食道癌，胃癌，肝癌，大肠癌，乳腺癌，卵巢癌，膀胱癌，白血病，胰腺癌，***，喉癌，甲状腺癌，舌癌，脑瘤(颅内肿瘤)，小肠肿瘤，胆囊癌，胆管癌，肾癌，***癌，***癌，睾丸肿瘤，子宫内膜癌，绒毛膜癌，***恶性肿瘤，外阴恶性肿瘤，霍奇金病，非霍奇金淋巴瘤，皮肤癌，恶性黑色素瘤中的一种。

上述步骤1中的光源C为：808nm或980nm波长的近红外激光中的一种。

上述步骤2中的溶液D为：超纯水、5%葡萄糖溶液、生理盐水或缓冲液（RNase free）。

上述步骤2中的荷瘤小鼠E为：器官表面或者内部出现的各种实体瘤，肺癌，鼻咽癌，食道癌，胃癌，肝癌，大肠癌，乳腺癌，卵巢癌，膀胱癌，白血病，胰腺癌，***，喉癌，甲状腺癌，舌癌，脑瘤(颅内肿瘤)，小肠肿瘤，胆囊癌，胆管癌，肾癌，***癌，***癌，睾丸肿瘤，子宫内膜癌，绒毛膜癌，***恶性肿瘤，外阴恶性肿瘤，霍奇金病，非霍奇金淋巴瘤，皮肤癌，恶性黑色素瘤中的一种。

上述步骤2中的光源C为：808nm或980nm波长的近红外激光中的一种。

本发明中的单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物转运载体***可以更多的分布在肿瘤组织中，与正常组织相比，它可以长期的高浓度的保留在肿瘤组织中，这样当采用适当的手段使用近红外光源进行照射时能够在肿瘤组织中产生更多的抗肿瘤活性，并且可以使其装载的药物在肿瘤部位浓度提高，但此给药***也会分布在正常的组织器官中，为了避免对正常组织产生损伤，可以通过一些手段来加以改善，比如：可以在单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺药物转运载体***上装载一些具有靶向性质的靶头，也可以使用抗体等手段介导，可以使用临床手段比如说内窥镜的方式来直接输送载药***到达靶组织，聚焦光照面积等方式。

本发明作为药物载体制备***的药物，经过多次试验，均取得了良好的试验结果，相关试验数据如下：

实验1

本发明作为药物转运载体在肿瘤治疗药物中的应用。

取本发明水溶性碳纳米管4mg，加入2ml的超纯水，100KHz超声2h，4000rpm离心15min，离心3次。加入2mg阿霉素，继续超声2h，使用超滤***过滤去除未结合上的阿霉素，将滤膜上的部分重悬，即得单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺/阿霉素（SWNT-PEI/DOX）载体***。紫外分光光度计测定本发明水溶性碳纳米管为载体包封的阿霉素的含量，载药量为1.9 mg/ml。

已经证实，本发明水溶性碳纳米管可以有效承载阿霉素，并对阿霉素产生了一定的缓释作用，可以作为阿霉素的载体使用。

实验2

本发明水溶性碳纳米管作为基因药物转运载体在肿瘤治疗药物中的应用。

取本发明水溶性碳纳米管4mg，加入2ml的5%葡萄糖溶液（RNase free），100KHz超声2h，4000rpm离心15min，离心3次。加入siRNA，使SWNTs与siRNA的质量比达到5:1，即构建成水溶性单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺/siRNA （SWNT/siRNA）载体***。

已经证实，本发明水溶性碳纳米管可以有效吸附siRNA，并对其产生一定程度的保护，可以作为siRNA的载体使用。

实验3

水溶性单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺/siRNA（SWNT-PEI/siRNA）给药***的体外抗肿瘤活性实验。

实验2中的水溶性SWNT-PEI/siRNA给药***的体外抗肿瘤活性，将PC-3人***癌细胞（由上海细胞库提供）用作待考察的癌细胞。将PC-3细胞培养在含胎牛血清(FBS)10%，青链霉素混合液1%的RPMI1640培养基中，培养箱条件为37℃、5% CO₂，每2～3天传代一次。收集对数期细胞，调整细胞悬液浓度，96孔板每孔加入200μl，铺板使待测细胞调密度至5×10³个/孔(边缘孔用无菌PBS填充)。置于5% CO₂，37 ℃孵育24 h，至细胞汇合度为50%，加入的实验2中的SWNT/siRNA载体***（siRNA浓度为150nM），不加入实验2中的SWNT/siRNA为对照组，设置复孔为4～6个。激光组放置在808nm近红外激光（1.2-1.5W）条件下1min，激光照射结束后将细胞板置于CO₂培养箱中孵育24h、48h和72h，对于不光照组而言，则直接将细胞板置于CO₂培养箱中孵育24h、48h和72h，终止培养，吸出含药培养基，每孔用150μl PBS洗2遍，加入预冷的10% TCA 200μl，4 ℃放置1h。倒掉固定液，每孔用去离子水洗5遍，甩干，空气干燥。每孔加入100μl的SRB溶液，静置放置10min，未与蛋白结合的SRB用1%醋酸洗5遍，空气干燥。结合的SRB用150μl 10mmol/L非缓冲Tris碱溶解。在515nm处测定每孔的OD值。抑制率的计算公式：抑制率=1-实验组OD值/对照组OD值，其中实验组和对照组均为扣除空白对照组后的值。

已经证实，本发明水溶性碳纳米管作为药物载体时能装载药物进入肿瘤细胞内部，更好的发挥出抗肿瘤药物的疗效，而且结合激光热疗后，能够更明显的抑制肿瘤细胞的增殖。

实验4

实验2中的水溶性单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺/siRNA（SWNT-PEI/siRNA）给药***的体内抗肿瘤活性实验。

实验2中的SWNT-PEI/siRNA给药***的体内抗肿瘤活性，取PC-3人***瘤细胞，计数后以注射用生理盐水稀释成浓度为2×10⁷个/ml的细胞悬液，皮下接种与BALB/c裸鼠（雄性，4～6W，18～22g）右前肢上部。小鼠接种肿瘤7天后，取其中24只肿瘤体积≥60mm³裸鼠，随机分为4组，每组6只。具体分组如下：(1)对照组(NS组)：生理盐水；(2)SWNT-PEI组；(3)SWNT-PEI/siRNA组；(4)SWNT-PEI/siRNA激光治疗组。siRNA的给药剂量为1mg/kg。4组均采用静脉给药的方式，其中激光照射照组使用的光源为808nm绿相光源，功率为1.2-1.5W，给药3h后激光照射肿瘤部位，一次照射时间为1min。每3d给药一次，共给药6次。整个实验过程中每日观察小鼠生活状态，每2d称其体重并使用游标卡尺测量小鼠肉瘤的长径(A)与短径(B)，计算肿瘤体积。

当给药实验2的水溶性单壁碳纳米管-聚乙烯亚胺/siRNA载体***时，裸鼠的肿瘤体积的增加与空白组相比得到了明显的抑制。合并激光照射后，裸鼠肿瘤体积的增加得到了更加明显的抑制。

在做上述实验的同时，还采用其他近红外源以及抗肿瘤药物做了类似的实验，均取得了相同和相类似的结果，本发明分组科学，方法稳定可靠，其他实验结果不再一一列举。

本发明提供了一种水溶性单壁碳纳米管及其制备方法，以及其作为药物转运载体且联合近红外激光热疗的应用。本发明的水溶性单壁碳纳米管对碳纳米管本身的结构特性没有破坏，测试结果表明，本发明中的单壁碳纳米管水溶性衍生物，水分散性强，对生物体的毒性很低，物理以及化学稳定性良好，质量好，制备的条件容易满足，原料来源丰富，成本低。

本发明提供的水溶性单壁碳纳米管可以作为一种良好的抗肿瘤药物或基因的载体，本身有着极小的毒性，较强的水溶性，生物相容性好，比表面积大，化学惰性高等优点。测试结果表明，本发明提供的水溶性单壁碳纳米管作为抗肿瘤药物或基因的载体时，粒径均匀，能够提高水不溶性抗肿瘤药物的水溶性，能够起到一定的缓释作用，而且还能够更多的到达肿瘤组织中。

本发明提供的水溶性单壁碳纳米管结合近红外激光热疗还可以发挥出更为优秀的抗肿瘤活性，测试表明无论是体外还是体内在热疗的情况下都可以很好的抑制肿瘤细胞以及相关组织的发生和发展。预期可以用于***的一种良好的热疗增敏剂，还可以作为化学药物、蛋白质、核酸的转运载体，是药物制备上的一大创新。

本发明与现有技术相比具有以下突出的有益技术效果：

1）本发明中的水溶性单壁碳纳米管对碳纳米管本身的特性无破坏，水分散性强，对生物体的毒性很低，物理以及化学稳定性良好，质量好，制备的条件容易满足，原料来源丰富，成本低。

2）本发明提供的水溶性单壁碳纳米管可以作为一种良好的抗肿瘤药物的载体，有着极小的毒性，较强的水溶性，生物相容性好，比表面积大，化学惰性高，具有缓释性。

3）本发明提供的水溶性单壁碳纳米管结合热疗还可以发挥出更为优秀的抗肿瘤活性，近红外激光照射时能够发挥抗肿瘤的活性，而不光照时则副作用很小，可以根据激光的聚焦等手段来选择性的杀伤肿瘤组织和细胞。

Claims

1.一种水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：

（3）将40mg表面带有氨基的碳纳米管、0.5ml氮丙啶和10μL体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml二氯甲烷中混合均匀，40℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40℃下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。

2.一种水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：

（2）将50mg表面带有羧基的碳纳米管加入到20ml的氯化亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液，所述的氯化亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为19∶1，加热回流搅拌，充分反应，用无水四氢呋喃洗涤后，抽滤，加入过量乙二胺充分搅拌后，边抽滤边用无水乙醇洗涤20次得滤饼，将滤饼在40℃条件下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管；

3.一种水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：

4.一种水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：

（1）将100mg的碳纳米管中加入100mL浓度为4mol/L的稀硝酸，分散后110℃加热，400r/min搅拌回流2h，使其反应充分，反应完毕后不断用超纯水洗涤并使用0.1μm的微孔滤膜过滤后，加入100mL浓度为1mol/L的稀盐酸，超声反应30min，反应完毕后不断用超纯水洗涤，过滤得碳纳米管滤饼，将碳纳米管滤饼干燥，得到表面带有羧基的碳纳米管；

（2）将50mg的表面带有羧基的碳纳米管和2mg二环己基碳二亚胺加入到20ml 乙二胺中，120℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，使用无水乙醇不断洗涤，过滤得滤饼，将滤饼在40℃下抽真空干燥，得到表面带有氨基的碳纳米管；

（3）将40mg的表面带有氨基的碳纳米管、0.5ml氮丙啶和10μl体积浓度为37-38%的浓盐酸在20ml二氯甲烷中混合均匀，70℃加热，400r/min搅拌回流48h，充分反应，经二氯甲烷洗涤20次后过滤，40℃下抽真空干燥，得到聚乙烯亚胺碳纳米管，即水溶性碳纳米管。