碳纳米管论文：碳纳米管 化学修饰 水分散性 蛋白吸附 生物相容性.doc

碳纳米管论文：水溶性碳纳米管的合成、性质及生物效应研究【中文摘要】碳纳米管自发现以来,由于其特殊的力学、电学、光学和生物效应受到了广泛的关注。近年来,碳纳米管在生物医用方面的应用得到了广泛关注和快速发展。然而,碳纳米管在水和其他有机溶剂中难以分散,与各种细胞和生物体作用的毒性和机理尚不明确,都限制了它在生物医用领域的进一步应用。通过化学或物理的方法对碳管进行修饰,利用特定的基团修饰或包裹碳纳米管,并实现其功能化成为解决这一问题的有效途径之一。出于对这些问题的考虑,我们提出利用磷酰胆碱(phosphoryl choline,PC)和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)来修饰碳纳米管,对修饰产物进行细致的生物效应研究,从蛋白、细胞到整个生物体各个层次,充分考察其生物相容性和安全性,以此来研究化学修饰与碳纳米管的生物相容性之间的关系和影响规律,并获得具有明确生物相容性的碳管修饰产物。在此基础上,进一步比较几种不同修饰对于碳纳米管水溶性和生物效应的影响,探究修饰本身在其中发挥的具体作用。研究主要分为三个部分：(1)利用PC和PEG基团修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)的表面,以获得水分散性良好的MWCNTs修饰物(MWCNT-PC,MWCNT-P.【英文摘要】Since carbon nanotube (CNT) was discovered, it has attracted worldwide attention and enormous interests because of its unique mechanical, electrical, optical and biomedical properties. In recent years, its potential in biological and biomedical application has been rapidly explored. However, the lack of solubility of CNTs in aqueous media and unclear toxicity for organism are two main barriers for their biomedical application. Using physical and chemical modification and functionalization is one of the effe.【关键词】碳纳米管 化学修饰 水分散性 蛋白吸附 生物相容性【英文关键词】carbon nanotubes modification dispersibility protein adsorption biocompatibility【目录】水溶性碳纳米管的合成、性质及生物效应研究目录3-5中文摘要5-7Abstract7-8第一章 绪论9-42引言9-111. CNTs的修饰和改性11-251.1 共价修饰11-171.1.1 小分子化合物修饰的水溶性CNTs12-131.1.2 高分子修饰的水溶性CNTs13-161.1.3 生物分子修饰的水溶性CNTs16-171.2 非共价修饰17-251.2.1 表面活性剂17-181.2.2 聚合物18-191.2.3 芳香环化合物19-211.2.4 生物大分子21-252. CNTs的生物安全性评价25-322.1 CNTs毒性的体内(in vivo)实验研究25-272.1.1 呼吸系统毒性研究25-262.1.2 其他体内毒性及CNTs组织分布26-272.2 CNTs毒性的体外(in vitro)实验研究27-322.2.1 CNTs对上皮细胞毒性272.2.2 CNTs对巨噬细胞毒性研究272.2.3 CNTs的细胞毒性机理和影响因素27-323. 本论文的目的、研究内容和创新之处32-343.1 主要目的323.2 主要研究内容32-333.3 本论文的创新之处33-344 参考文献34-42第二章 碳纳米管的修饰、表征和水分散性研究42-591. 前言42-432. 实验部分43-472.1 主要材料和试剂43-442.2 主要表征技术与仪器44-452.3 MWCNTs修饰物的合成45-472.3.1 MWCNT的羧基化45-462.3.2 MWCNT的酰氯和酰胺化462.3.3 MWCNT-PC的制备462.3.4 MWCNT-PEG和MWCNT-PEG-PC的制备46-472.4 不同环境中三种MWCNT修饰物水分散性检测473. 结果与讨论47-573.1 红外光谱分析(FTIR)47-483.2 核磁共振氢谱(1H NMR)48-493.3 X射线光电子能谱(XPS)49-503.4 热重分析(TGA)50-513.5 透射电子显微镜(TEM)表征513.6 不同环境下几种MWCNT修饰物的水分散性研究51-574. 本章小结57-585. 参考文献58-59第三章 水溶性碳纳米管的蛋白吸附与体外细胞毒性59-811. 前言59-602. 实验部分60-652.1 主要材料、试剂和仪器60-612.2 实验方法和步骤61-652.2.1 考马斯亮蓝法测蛋白浓度61-632.2.2 MWCNTs修饰物蛋白吸附的定量分析63-642.2.3 细胞培养与毒性评价64-652.2.4 统计学方法653. 实验结果与讨论65-773.1 蛋白吸附的定量分析65-753.1.1 不同蛋白在MWCNTs表面吸附量和吸附机理的差异65-733.1.2 PC和PEG基团的抗蛋白吸附作用73-753.2 细胞毒性评价(WST-8检验)75-774. 本章小结77-785. 参考文献78-81第四章 水溶性碳纳米管的大鼠体内急性毒性评价和其他生物效应81-971. 前言81-822. 材料、仪器和实验方法82-832.1 染毒方法和实验动物处理82-832.1.1 脏器系数测定82-832.1.2 血生化和血常规检测832.1.3 组织病理学观察832.1.4 透射电镜(TEM)观察832.2 统计学方法833. 结果和讨论83-933.1 染毒