[发明专利]一种药物载体专用纳米石墨烯材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及药物载体技术领域，具体涉及一种药物载体专用纳米石墨烯材料及制备方法。

背景技术

开发新的和有效的药物输送系统,以改善治疗药物的治疗概况和疗效是现代医学所面临的关键问题之一。纳米科学和纳米技术的进步,使得新的纳米材料得以合成,促进了许多新药物输送系统的发展。

近年来石墨烯的发现引起了人们日益增加研究关注，来探索这种新材料在药物输送方面的应用。石墨烯是碳原子SP2杂化堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构，自从2004年被发现以来，它已经引起了整个科学界的巨大兴趣。由于其独特的化学结构和几何结构,石墨烯具有非凡的物理化学性质,在生物医药领域，作为一种新的生物材料石墨烯及其复合物在广泛的应用范围上提供了令人兴奋的机遇，包括新一代生物传感器、药物输送载体、细胞和生物成像探针。由于石墨烯具有单原子层结构，其比表面积很大，非常适合用作药物载体。石墨烯的制备方法主要有石墨层间化合物途径、氧化石墨还原途径、微机械剥离途径、沉积生长途径等。

石墨插层复合物(GICs)是一种以天然鳞片石墨为原料，石墨层与层之间插入一些非碳质的原子、分子、离子甚至原子团后形成的一种新的层状化合物。等离子刻蚀技术被广泛应用于微电子、微光学、微机械等加工领域。等离子刻蚀的刻蚀线可以达到纳米级别，刻蚀出的图案可以精确到纳米。其在微电子领域的成功应用，使研究人员渴望利用其刻蚀剥离出石墨烯。化学气相沉积法(Chemicalvapordeposition)是应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的方法。其生产工艺十分完善，也成为了研究人员制备石墨烯的一条途径。以上的这些方法尽管可以得到品质很好的石墨烯，但是不能大批量制备石墨烯，而氧化还原法为人们制备大量单层石墨烯提供了可能，且这种方法成本低廉。石墨常用的氧化方法主要有3种:Standenmaier法、Brodie法、Hummers法，其过程是用浓盐酸、浓硝酸以及过量的氯酸钾等强氧化剂使鳞片石墨充分氧化，氧化石墨片层间和边沿有大量的含氧基团，氧化石墨经过适当的超声波震荡处理极易在水溶液或者有机溶剂中分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯通过水合肼等还原剂还原后得到石墨烯溶液。

尽管氧化石墨烯可以分散在水中，但很难分散在含离子的溶液如PBS中。此外，氧化石墨烯还原后的石墨烯是由苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其他介质(如溶剂等)的相互作用较弱，并且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，使其容易产生团聚并难溶于水，这给石墨烯的进一步研究和应用造成了极大的困难，特别是石墨烯在生物医药领域的应用。在生物医药领域应用的石墨烯往往需要在生理环境中使用。

现有工艺通常采用水合肼、维生素C、蛋白质、半乳糖、葡萄糖等试剂还原氧化石墨烯，但在还原过程中，大量表面官能团被还原，导致材料团聚，难以在溶液中分散，限制了还原石墨烯的广泛应用，尽管目前有众多研究者开发了很多方法以提高还原石墨烯的溶液分散性，但这些方法大多存在工艺复杂，可控性差，成本高等问题。

针对上述技术缺陷，本发明提供了一种药物载体专用纳米石墨烯材料及制备方法，用于提高纳米石墨烯的水溶性和生理稳定性。

发明内容

本发明旨在提供一种药物载体专用纳米石墨烯材料及制备方法，其工艺简单、还原度可控，且制备的还原石墨烯水溶性良好、可稳定分散溶剂范围宽、生理稳定性好，从而克服了现有技术中的不足。本发明进一步保护通过本发明制备方法制备所得的纳米石墨烯材料。

为实现上述发明的目的，本发明采用了如下技术方案：

先将鳞片石墨经过HUMMMERS法氧化之后，得到氧化石墨,再经过微机械超声剥离得到单层的纳米级氧化石墨烯，然后利用脂肪醇聚氧乙烯醚对其进行改性，得到改性后的氧化石墨烯，以增加其水溶性和分散性，在利用氰酸酯修饰的双亲性聚合物将改性的氧化石墨烯还原为石墨烯，最终得到具有优异水溶性和生理稳定性的纳米石墨烯。

更进一步地，本发明的具体实施步骤为：

（1）取鳞片石墨，然后加入一定量的浓硫酸，混合，再加入一定量的钾强氧化剂，水浴30-40℃，间歇搅拌4-12小时后停止反应，随后加入一定量的水，使体系升温至60～80℃，并保持30～60分钟，再加入双氧水，搅拌，水洗去除体系中的各种离子，直至pH值达到4～5，得到氧化石墨母液；各反应物间的质量比为强氧化酸∶含钾强氧化剂∶双氧水∶石墨＝10～30∶3～6∶1～2∶1。