氧化石墨烯的制备、改性及其载药的可行性研究

发布时间：2017-09-25 09:29

  本文关键词：氧化石墨烯的制备、改性及其载药的可行性研究

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【摘要】：石墨烯是近年来发现的一种新型碳基单原子层二维晶体材料,具有独特的结构和性质,以其为基础的功能化改性,进而对其应用领域的不断拓展和完善成为近年来一大研究热点。石墨烯的改性及在生物医学领域的应用,特别是改性石墨烯作为药物载体的深入研究尤其值得关注。深入研究和探讨对石墨烯功能化修饰及改性的方法,揭示载药传递、释放的机理、代谢途径及细胞、分子机制,依然是一项极具价值及挑战性的课题。本文正是基于这种现状,以氧化石墨烯(GO)为主要的研究对象,对其制备、改性以及载药的可行性进行了深入探讨。本文的主要工作内容如下:1.通过将传统的Hummers法进行改良,增加了1000℃下的高温膨化天然鳞片石墨粉和预氧化两个步骤,制备得到了含氧量达57.59%的氧化石墨烯。采用傅里叶红外光谱扫描仪(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱分析仪(Raman)以及X-射线粉末衍射仪(XRD)对其化学组分、形貌和结构进行表征,结果表明所制备的氧化石墨烯的厚度约为1nm,说明制备得到单层的氧化石墨烯。其片层大小从几百纳米到几微米不等,片层之间有叠加情况发生。2.利用细胞破碎仪对GO水溶液进行超声破碎,得到了粒径均一,且氧化石墨片层无叠加状况的稳定分散液,通过反复实验,基本实现了制备粒径在100~500nm粒径可控的氧化石墨烯分散液。分别接枝PEG或氨基化PEG实现对GO的官能团修饰。实验结果表明,功能化后能显著改善GO在磷酸盐缓冲溶液(PBS)以及细胞培养液(MEMɑ)中的溶解性和稳定性。通过体外细胞实验研究GO-PEG对成骨细胞(MC3T3)的影响。结果表明,在浓度为5ug/mL时,培养7天,细胞的增长率为93.2%,说明其不具有明显的细胞毒性。3.通过酰胺反应将叶酸(FA)接枝于GO,采用FTIR及紫外分光光度仪等表征手段,证明复合物接枝成功。考察不同浓度的GO-FA、GO溶液对乳腺癌细胞(MCF-7)的细胞毒性,以空白组做对照,当培养52小时后,大部分细胞生长良好,浓度为5ug/mL的GO-FA培养液对MCF-7的相对细胞存活率为85.7%,随着时间的延长,GO-FA显示出对细胞的高亲和性,这说明了复合物载体不仅是低细胞毒性而且具备一定的靶向性。
【关键词】：氧化石墨烯 功能化修饰 聚乙二醇 叶酸 细胞相容性
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TQ460.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 石墨烯9-12
• 1.1.1 石墨烯简介9
• 1.1.2.石墨烯的制备方法9-12
• 1.2 氧化石墨烯12-17
• 1.2.1 氧化石墨烯简介12-13
• 1.2.2 氧化石墨烯的结构13-14
• 1.2.3 石墨烯的功能化修饰14-17
• 1.3 石墨烯在生物医药方面的应用17-20
• 1.3.1 石墨烯在药物和基因运输中的应用18-20
• 1.4 本文的设计思路、研究方案和创新点20-23
• 1.4.1 本文的设计思路20-21
• 1.4.2 本文的创新点21-23
• 第二章 氧化石墨烯的制备23-33
• 2.1 前言23-24
• 2.2主要实验数据及仪器24-25
• 2.2.1 实验试剂24
• 2.2.2 实验仪器24-25
• 2.3 实验方法25
• 2.4 表征方法25-26
• 2.4.1 傅立叶变换红外光谱分析（FTIR)25
• 2.4.2 X射线衍射测试25-26
• 2.4.3 原子力显微镜26
• 2.4.4 拉曼表征（Raman）26
• 2.4.5 元素分析仪26
• 2.5 结果与讨论26-32
• 2.5.1 氧化石墨烯的含氧量分析26-27
• 2.5.2 氧化石墨烯的红外光谱27-28
• 2.5.3 氧化石墨烯的X-射线衍28-29
• 2.5.4 氧化石墨烯的形貌分析29-31
• 2.5.5 氧化石墨烯的拉曼分析31-32
• 2.5.6 氧化石墨烯的分散性32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 氧化石墨烯的尺寸分级与改性及其衍生物的生物相容性33-49
• 3.1 前言33-34
• 3.2 主要实验试剂及仪器34-35
• 3.2.1 主要实验试剂34
• 3.2.2 实验仪器34-35
• 3.3 实验方法35-36
• 3.3.1 氧化石墨烯的尺寸分级35
• 3.3.2 酯化反应制备不同粒径的GO—PEG（GP2000）35
• 3.3.3 酰胺反应制备不同分子量的GO-PEG35-36
• 3.4 表征方法36-37
• 3.4.1 纳米激光粒度仪36
• 3.4.2 荧光分光光度计36-37
• 3.4.3 傅立叶变换红外光谱分析（FTIR)37
• 3.4.4 原子力显微镜（AFM）37
• 3.5 结果与讨论37-48
• 3.5.1 氧化石墨烯的尺寸分级的表征37-41
• 3.5.2 酯化反应制备不同粒径GO—PEG的 表征41-44
• 3.5.3 羧基化氧化石墨烯的表征44-45
• 3.5.4 酰胺反应制备GO—PEG的表征45-47
• 3.5.5 细胞存活率实验分析47-48
• 3.5.6 细胞形态学实验分析48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 叶酸接枝氧化石墨烯的制备及对细胞毒性的研究49-60
• 4.1 前言49-50
• 4.2 主要实验数据及仪器50-51
• 4.2.1 实验试剂50
• 4.2.2 实验仪器50-51
• 4.3 实验方法51-52
• 4.3.1 叶酸接枝氧化石墨烯的制备51
• 4.3.2 细胞形态学研究51
• 4.3.3 MTT法测量GO-FA以及GO溶液对MCF—7的细胞毒性实验51
• 4.3.4 材料以及细胞的荧光染色51-52
• 4.4 表征手段52-53
• 4.4.1 傅立叶变换红外光谱分析（FTIR)52
• 4.4.2 紫外表征52
• 4.4.3 原子力显微镜52
• 4.4.4 倒置荧光显微镜52-53
• 4.5 结果与讨论53-59
• 4.5.1 红外分析53-54
• 4.5.2 紫外分析54
• 4.5.3 GO-FA形貌分析54-55
• 4.5.4 细胞形态学分析55-57
• 4.5.5 细胞存活率分析57-58
• 4.5.7 GO-FA载体靶向性分析58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 全文总结60-61
• 参考文献61-71
• 攻读硕士学位期间的科研成果71-72
• 致谢72

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