[发明专利]一种磁性荧光双功能氧化石墨烯纳米复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料和生物医药技术领域，具体涉及一种可用作靶向药物载体的磁性荧光双功能氧化石墨烯纳米复合材料及制备方法。

背景技术

在生物医学领域应用较多的石墨烯衍生物主要是功能化的氧化石墨烯，近年来，将金属纳米粒子、磁性纳米粒子负载到氧化石墨烯表面制备复合材料，并探索其在材料、化学、生物医学等领域应用的研究发展迅速。目前国内外已有的关于其在生物医学方面的应用主要用于生物成像、生物检测、肿瘤治疗和药物载体方面，这些研究都取得了可喜的成果。氧化石墨烯作为药物载体的研究方面：首先石墨烯具有超高的比表面积和π电子共轭体系。氧化石墨烯可以通过π-π堆积和氢键作用负载药物，并且可以以极细小颗粒态悬浮于水溶液或生理环境体系。研究表明，氧化石墨烯可被细胞吸收而没有明显的细胞毒性，对一些芳香类的小分子药物具有超强的吸附能力，有机分子对其表面功能化的氧化石墨烯作为药物载体时具有其他材料无可比拟的超高载药率，抗癌药物阿霉素在石墨烯上的载药率高达400%，远高于一般纳米材料载体，同时，功能化的氧化石墨烯水溶性好并有良好的生物安全性，非常适合做药物载体。虽然从已报道的少量研究结果可以看出，石墨烯氧化物作为药物载体是可行的，其载药量和可控性具有显著优势，但是目前利用石墨烯氧化物制备靶向药物载体的研究还相对很少，因此有必要加大此项研究力度，早日实现氧化石墨烯基药物载体在实际中的应用。

将磁性纳米颗粒装载到石墨烯表面制备的磁性靶向药物载体，在实际疾病治疗中具有极大的应用潜力。关于磁性纳米粒子改性石墨烯的研究已有少量报道，这些磁性纳米颗粒/石墨烯复合材料有望在磁靶向载药，生物分离，磁共振成像，以及在去除污水中稠环污染物等领域获得广泛的应用。以上研究中，所用磁性粒子都为实心Fe₃O₄纳米颗粒，其中磁性粒子在复合材料中仅起到使材料具有磁性能的作用，而纳米粒子的结构在复合材料中并未体现出明显的作用。如果将磁性粒子做成介孔结构，然后将其负载到氧化石墨烯表面，就可以将介孔材料的高负载性、Fe₃O₄纳米颗粒的磁性能与石墨烯良好的生物相容性和极大比表面积相结合，制备既具有磁靶向性，又具有高载药量和低毒性及良好生物相容性的复合靶向药物载体。量子点( QDs ) 是指半径小于或接近激子波尔半径的半导体纳米晶，由于受光照射能激发出可见荧光，是一种新型的荧光材料。荧光量子点具有良好的化学稳定性，并且其荧光峰位置可随量子点的物理尺寸和化学成分进行调控，因而有望取代传统的有机染色剂而在生物荧光成像、生物大分子识别及其检测等方面得到广泛的应用。量子点用作荧光标记物示踪观察活细胞或组织的结构与活动乃至进行动物活体成像以及用于追踪药物颗粒在体内的走向和作用的研究已有大量报道。 这些报道中所用的量子点大多采用胶体化学方法在有机体系中合成，因此得到的量子点水溶性差，并且合成的量子点组成主要是Cd的氧族元素二元化合物及其核壳结构。Cd是一种有剧毒的重金属元素，含Cd量子点在生物标记过程中容易释放Cd²⁺而损伤生物体。虽然含镉量子点的制备和结构、性能检测已经非常成熟，而且大量研究已经表明采用表面修饰技术或水相合成方法可以大大改善含Cd量子点的稳定性和安全性，但是依然不能完全消除这类量子点在使用过程中会分解出游离Cd²⁺的可能性，因此含镉量子点的生物安全性仍然没有得到根本的解决。因此，从生物安全性和应用角度来说，积极开展低毒性或生物兼容性量子点材料的制备、结构和性能的研究将成为未来量子点材料的发展方向。目前，应用于生物荧光检测的低毒性或生物兼容性量子点主要是ZnS、ZnSe和ZnO量子点。ZnO作为生物荧光标记的量子点，较含有Cd的量子点的生物毒性较小，对于被测试的动物和测试研究者来说，都十分安全。作为安全无毒、价廉物美的一种新型发光材料，ZnO量子点在基础研究和实际应用两方面，都有十分重要的价值。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用作靶向药物载体的磁性荧光双功能氧化石墨烯纳米复合材料及制备方法。