[发明专利]一种氨基酸修饰的金属富勒烯水溶性纳米颗粒及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨基酸修饰的金属富勒烯水溶性纳米颗粒及其制备方法与应用，属于纳米材料领域。

背景技术

自1985年Kroto等人发现C₆₀以来，富勒烯极大地推动了纳米科技的发展。随着富勒烯工业生产的迅速发展以及基于富勒烯材料的纳米技术大量涌现，人们对于富勒烯及其衍生物效应给予了极大的关注。富勒烯和内嵌金属富勒烯由于其独特的结构和化学物理性质，在生物医学领域有非常广泛的应用。现有的研究结果表明，富勒烯/金属富勒烯具有抗病毒作用、抗氧化活性和细胞保护作用、抗菌活性、药物/基因输运载体、磁共振成像和抑制肿瘤生长等多方面的特性。但是由于富勒烯自身在水中难以溶解，这在很大程度上制约了其在生物领域的应用。目前主要通过亲水性高分子材料，如PEG、PVP等包覆或在碳笼表面修饰亲水性基团，如羟基、氨基等增加其在水中的溶解度。

目前，在金属富勒烯碳笼表面修饰氨基酸可以在碳笼上引入羧基等官能团，作为后续生物应用的中间体，而且据报道其本身也是一种良好磁共振成像造影剂。目前在碳笼表面修饰氨基酸的方法主要是用富勒烯的甲苯溶液与氨基酸的碱性水溶液进行反应，反应过程中用到有机溶剂不符合简单经济、绿色环保的主旨。因此，开发一种绿色环保、简单易行的制备氨基酸修饰的富勒烯水溶性纳米颗粒具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种氨基酸修饰的金属富勒烯水溶性纳米颗粒及其制备方法与应用，本发明纳米颗粒能溶于水，其制备方法简单、绿色环保。

本发明提供的氨基酸修饰的金属富勒烯水溶性纳米颗粒，它的结构通式为metallofullerene-(OH)_x(Amino Acid)_y；

其中，metallofullerene为金属富勒烯；

0≤x<50；0≤y<20；

Amino Acid为水溶性氨基酸。

上述结构通式表示羟基和水溶性氨基酸均连接于金属富勒烯上。

上述的纳米颗粒中，所述金属富勒烯包括；M@C_2n、M₂@C_2n、MA@C_2n、M₃N@C_2n、M₂C₂@C_2n、M₂S@C_2n、M₂O@C_2n和M_mA_3-mN@C_2n中的至少一种；其中，M、A均为金属元素，所述M、A均选自Sc、Y和镧系金属元素中的至少一种，30≤n≤60，0≤m≤3，且n、m均为整数；

所述水溶性氨基酸为丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、精氨酸、赖氨酸和天门氨酸中的至少一种。

本发明中，镧系金属元素为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)；

所述稀土金属具体可为Gd，所述金属富勒烯具体可为Gd@C₈₂、Gd₃N@C₈₀。

上述的纳米颗粒中，所述纳米颗粒的水合粒径可为1～1000nm，具体可为10～300nm。

本发明还提供了上述的纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：将所述水溶性氨基酸的碱溶液与所述金属富勒烯混合，进行亲核加成反应，即得到所述氨基酸修饰的金属富勒烯水溶性纳米颗粒。

本发明中，所述金属富勒烯是用高效液相色谱结合富勒烯/内嵌金属富勒烯专用色谱柱Buckyprep/Buckyprep-M纯化得到的。

本发明制备方法同样适用于空心富勒烯，即将所述金属富勒烯用空心富勒烯替换进行反应；所述空心富勒烯包括C₆₀或C₇₀。

上述的制备方法中，所述水溶性氨基酸的碱溶液中碱的质量分数可为10～50％，具体可为14％或10～30％；所述水溶氨基酸与所述碱的摩尔比可为1：1～10，具体可为1：2或1：1～8；所述水溶性氨基酸的碱溶液使用的碱溶液具体可为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；

所述水溶性氨基酸与所述金属富勒烯的摩尔比可为1～1000：1，具体可为1000：1或50～1000：1。