药物载体材料功能化纳米氧化石墨烯的制备及工艺优化

发布时间：2020-11-08 11:06

　　 功能化纳米氧化石墨烯(functionalized nano-graphene oxide,FNGO)具有非常高的比表面积和大量的的含氧官能团,例如:羟基、羧基、环氧基等,使其可以进行分子负载和生物共轭,具有良好的药物/基因递送能力。目前针对功能化纳米氧化石墨烯的载药应用研究还需深入探索。因此,本论文采用分阶段高温反应的Hummers法制备功能化纳米氧化石墨烯水分散液,通过透明质酸和聚乙二醇对氧化石墨烯的修饰来验证其良好的可修饰性,进一步采用离心技术对功能化纳米氧化石墨烯进行尺寸分离。本论文的研究内容包括以下三部分:(1)以Hummers法为基础实验方案,结合浓硫酸、高锰酸钾、硝酸钠在加热下对石墨粉的氧化处理,调控反应温度和时间,得到了一种六阶段加热反应方法;由于前期加热反应时间充分,将反应体系加水而产生瞬间高温(操作缓慢、比较危险)步骤改进为冰浴降温至20℃后加去离子水冰块;通过600 w探针超声得到少层、分散性良好的功能化氧化石墨烯。研究结果表明:改进的实验方案得到的氧化石墨烯厚度小于1纳米,粒径集中分布几十纳米到几百纳米之间,具备羟基、羧基、环氧基等官能团,可不通过常用的羧基化而直接对其行化学修饰;改进的实验方案大大降低了因快速加热和迅速升温所导致的不安全性和不确定性,为功能化纳米氧化石墨烯药物载体的产业化提供了一定的依据。(2)对所制备的功能化纳米氧化石墨烯载体进行化学修饰,常用透明质酸(Hyaluronic acid,HA)和聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)对功能化纳米氧化石墨烯载体进行枝接。研究结果表明:透明质酸通过碳二亚胺法成功与制备的功能化纳米氧化石墨烯化学连接,得到的功能化纳米氧化石墨烯-透明质酸化合物(FNGO-HA)相比于FNGO在生理盐水中有更好的稳定性;功能化纳米氧化石墨烯与聚乙二醇之间形成酰胺键,得到的功能化纳米氧化石墨烯-聚乙二醇化合物(FNGO-PEG)比FNGO-HA在0.2MPBS缓冲液中的稳定性更好。(3)采用差速离心法、蔗糖密度梯度离心和甘油密度梯度离心对FNGO水分散液进行分离,采用原子力显微镜观察离心后的样品并做尺寸分布统计。使用差速离心法得到了平均粒径为52.06 nm的FNGO,在蔗糖密度梯度离心得到了平均粒径分别为59.68、69.75、76.96、102.69、155.64和199.30 nm的FNGO,在甘油密度梯度离心下得到了平均粒径分别为52.14、61.30、82.46和103.31nm的FNGO。
【学位单位】：昌吉学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ127.11;TQ460.1;TB383.1
【部分图文】：

它吸取了 Ruess 和 Scholz–Boehm 模型的逻辑并巩固了碳网的 Scholz–Boehm 模型的基本框架，并给结构上添加了 1,3-醚，延伸了除此之外，仍有众多科研工作者推出了许多氧化石墨烯的化学结构。幸的是，截至目前，氧化石墨烯精准的结构仍保留争议，主要原因是品间差异和氧化程度，氧化石墨烯非晶态和非化学计量属性限制了主率，例如固体核磁和红外光谱。

图 1.2 三种常用 GO 制备方案Fig. 1.2 Three common GO preparation schemes化石墨烯载体在生物医学中的应用来，伴随着石墨烯的浪潮，氧化石墨烯由于其独特的物理化学特性，在诸大进展，这其中就包括生物医药应用。氧化石墨烯具备巨大的比表面积、官能团、近红外吸收、可生长无机纳米粒子等独特性质，使得其能作为新送药物和基因，通过纳米技术能实现多模态诊疗。7 年刘庄[45]等人采用功能化纳米氧化石墨烯（GO）负载非水溶性抗癌药物墨烯在水中分散性很好，但是在磷酸盐缓冲液、细胞介质和血清中容易发等人通过对氧化石墨烯修饰两亲性性分子聚乙二醇（PEG）改善其在生理散效果，并通过非共价键负载疏水性 7-乙基-10-羟基喜树碱（SN38）（能链断裂，阻止 DNA 复制和 RNA 合成），得到的 NGO-PEG-SN38 复合物具散性，并保持了纯 SN38 的高效抑制肿瘤能力，其毒性高出伊立替康（CP认可的 SN38 前药，被用于结肠癌治疗）2-3 个数量级。2014 年 Wu H[46]等

π-π 相互作用首先负载 DOX，再通过氢键作用使 HA 包覆在 GO-DOX 得DOX 具有靶向性和 pH 响应释药功能，如图 1.3 为其所制备的 GO、GO-DDOX 原子力显微镜图片。Feng L[47]等人合成了具有多重智能 pH 响G-DA/DOX，NGO-PEG-DA/DOX 在肿瘤组织弱酸性的环境内表面电势由 ， 相 对 于 表 面 电 势 为 正 且 不 会 在 弱 酸 性 条 件 下 发 生 电 势 反 G-SA/DOX，NGO-PEG-DA/DOX 更容易被肿瘤细胞摄取，NGO-PEG-DA酶体内更低的 pH 下可以迅速释放 DOX。研究表明，NGO-PEG-DA/DOX胞具有比单纯 DOX 更强的杀伤能力，如图 1.4 为 NGO-PEG-DA/DOX 的及原子力显微镜图片。2013 年 Hou C[48]等人合成了水分散氧化亚铜-氧化（Gu2O-GO），Gu2O-GO 在可见光下能够产生活性氧，在近红外光下能疗，相对于能够杀死正常细胞和癌细胞的光热治疗，在可见光下进行的光选择性杀死癌细胞。Kooti M[49]等人采用氧化石墨烯负载铁钴氧体和纳米丙沙星，药物递送体系可以粘附在细菌细胞壁上造成不可逆的损伤，并在放环丙沙星，能够有效抗菌。
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本文编号：2874697