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石墨
载体
磁共振
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石墨烯为载体的钆类磁共振,石墨,载体,磁共振
- 内容简介：
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- 1 -开题报告题目：石墨烯为载体的钆类磁共振造影剂的构建- 2 -开 题 报 告 填 写 要 求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴） ，完成后应及时交给指导教师审阅。3开题报告字数应在 1500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇） ，文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献” 应按附件中参考文献“ 注释格式”的要求书写。4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008 年 11 月 26 日”。31. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）石墨烯是近几年材料，电子，机械，量子力学，医学等行业的研究热点。它早在 1976 年就曾被科学家在理论上提出过，但由于热力学的经典理论“热 力 学 涨 落 不 允 许 任 何 二 维 晶 体 在 有 限 温 度下 存 在 ”认为石墨烯在三维空间的的一个方向内上下没有物质阻碍它每个原子自由无规运动的物质，所以很快就会由于自身原子的运动而断键分解。但材料学家与理论物理学家的不同是，他们更注重实践，在 2004 年 Geim 小组 用特殊胶带将鳞状石墨一层层的剥离，在剥离的碎屑中，找到了曾经1只在理论上存在过的石墨烯，既只有一层的石墨片，并且证实石墨烯可以在普通条件下可以稳定存在，推翻了前面提到的经典热力学理论，为科学的进步埋下了新的里程碑，获得了 2010 年的诺贝尔物理学奖。用计算机电子模拟可算出石墨烯具有很强的力学、电学 、热学 和光学 性能以及65、 820很大的比表面积，但实际制备出的石墨烯都不是严格意义上的石墨烯，只能算层数较少的石墨片，电学、热学方面的性能只能达到半导体级别，故如何大规模生产高质量石墨烯一直是个难题，虽然生产的方法一直被改进，但目前为止还达不到要求。石墨烯的研究目前主要处于理论阶段，离实践还需要一定的过渡时间。石墨烯与金属、无机非金属、高分子材料复合都能提高主体材料的力学和电学性能，并可利用很大的比表面积作为小分子物质的载体。石墨烯内所有碳原子呈 sp2 杂化，每个碳原子中的一个 电子共同形成了一个共轭平面，比较稳定，既不亲水，也不亲油，很难和其他物质直接复合。石墨烯的衍生物氧化石墨烯（graphene oxide，GO）就克服了这一困难。在原始的制备石墨烯方法中，氧化还原法制备得到的中间产物氧化石墨烯，它是在石墨烯上带了环氧基、羧基、羰基等亲水基团，这些基团还可以作为石墨烯与其他材料复合中间的桥梁。若想通过氧化石墨烯制备石墨烯，需要加入还原剂。石墨烯在医学方面的研究热点有：癌症治疗，核医学诊断，药物运输，微生物检测，生物原件和细胞毒性 。上文提到石墨烯本身较稳定，不易与其他物质结合，故在医学方面，主要用氧1765、化石墨烯及其衍生物与药物复合。在核医学诊断方面传统增强 MRI 用水化钆二酰胺作为造影剂，增强 CT 和增强 MRI 主要应用在肿瘤诊断上。脑部和骨头上的占位性病变在 CT 和增强 CT 很难看出来，但 MRI 就能看出问题，为了更进一步确诊，还需通过增强 MRI 判断，若增强 MRI 成像清晰度越高，越有利于肿瘤的诊断和制定合适的治疗方案。 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1 本课题研究的主要内容本课题主要研究石墨烯的衍生物在核医学造影上的应用，以石墨烯衍生物为载体，利用石墨烯的超高比表面积，将传统钆类 MRI 造影剂复合在石墨烯上以提高成像清晰度，利于诊断和制定治疗方案。2.2 研究方案以天然鳞状石墨为原料，用 Hummers 法 制备氧化石墨烯；在 PH=12 的条件下，用 NaOH1980、和 Cl-CH COOH 将 GO 羧基化；将 carboxylation GO 负载 GdCl ；将上一步产物剩余的-COOH 与3 35NH -PEG 发生反应以增强 GO 的生物相容性。2具体方案：氧化石墨烯的制备：Hummers 法：1.准备原料：98%浓硫酸，天然鳞片石墨，无水硝酸钠，高锰酸钾，30%过氧化氢溶液，5%稀盐酸。2.制备：低温阶段：在干净烧杯中加入 98%浓硫酸，在低温下（0，冰浴）加入鳞状石墨、和无水硝酸钠（按 2:1 比例效果最佳） 、高锰酸钾混合，升温至 1015充分搅拌 30min，过程中用超声处理；中温阶段：升温至 35左右放在恒温水域中，搅拌 30min；高分阶段：搅拌中连续滴加去离子水，将温度控制在 100以内，连续搅拌 30min。用去离子水稀释，用 30%双氧水中和剩余氧化剂；用真空泵对混合悬液进行抽滤，并用 5%稀盐酸洗涤；将滤饼置于皿中，放入真空烤箱中干燥。将氧化石墨烯羧基化：1.原料准备：10%氢氧化钠溶液，5%稀盐酸，Cl-CH COOH。2. 实验部分：将前面获得的 GO 常温下置于烧瓶中用适量去离子水溶解，超3声处理 30min，用 10%氢氧化钠溶液将 PH 值调至 12，加入适量 Cl-CH COOH，充分搅拌、超声处理330min， ，用去离子水稀释，5%稀盐酸洗涤，蒸干。3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1 本课题的重难点如何制备高质量石墨烯一直是世界重难点，本实验中提高石墨烯的氧化程度，控制纳米石墨烯的尺寸以及羧基化是难点， carboxylation GO 与 Gd 的复合机理以及如何提高两者的复合程度是研3究重点。3.2 前期已开展工作已熟悉整个实验过程的机理、操作步骤、控制实验程度的细节和注意事项。已熟读有关石墨烯及其衍生物的各方面知识，并已做好了各方面充分的准备。4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第 12 周 前期准备工作，查阅相关文献，熟悉必要的实验操作过程；第 3 周 开题答辩；第 47 周 完善设计方案，准备材料，进行试验；第 8 周 完成中期报告，中期答辩；第 910 周 制备石墨烯造影剂；第 1112 周 产物的鉴定与测定，构效关系总结；第 1314 周 整理实验结果并写出完整的毕业论文；第 15 周 毕业答辩。6注：1. 正文：宋体小四号字，行距 22 磅。2. 开题报告由各系集中归档保存。参考文献1 Zhu H W,Wei J Q,Wang K L,et al.Applications of carbon materials in photovoltaic solar cells.Sol Energ Mat Sol C,2009,93:146114702 Robertson J.Diamond-like amorphous carbon.Mater Sci Eng R, 2002 , 37:1292813 Geim A K，Novoselov K S.The rise of grapheme.Nature Mater , 2007, 6:1831914 Wallace P R.The band theory of grathite.Phys Rev,1947,71:6226345 Novoselov K S,Geim A K, Morozov S V,et al.Two-dimensional gas of massless diracfermions in grapheme.Nature,2005, 438:1972006 Zhang Y B,Tan Y W,Stormer H L,et al. Experimental observation of the quantum hall effect and berrys phase in grapheme. Nature, 2005, 438:2012047 Bolitin K I,Sikes K J,Jiang Z,et al.Ultrahigh electron mobility in suspended grapheme.Solid State Commun,2008,146:3513558 Kim K S,Zhao Y,Jang H,et al.Large-scale pattern growth of grapheme films for stretchable transparent electrodes. Nature, 2009, 457:7067109 Son Y W,Cohen M L,Louie S G.Half-metallic grapheme nanoribbons. Nature,2006,444:34734910 Hummers W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide.J Am Chem 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见：系主管领导： 年 月 日- 1 -Soc,1958,80:133911 Novoselov K S，Geim A K，Morozov，et al Electric field effect in atomically thin carbon filmsJScience，2004，306: 66666912 TANG Z W，wu H，CORT Z R，et a1Constraint of DNAon functionalized graphene improves its biostability and speCificity JSmall，2010，6：1205120913 YANG K，ZHANG S，ZHANG G X，et a1Graphene inmice：uhrahigh in vivo tumor uptake and efficient photothermal therapyJNano Lett，2010，10：3318332314 杨永刚，陈成猛，温月芳，杨全红，王茂章。氧化石墨烯及其聚合物的复合A。新型炭材料，2008,9：19320015 Liming Zhang,Jingguang Xia,Qinghuan Zhao,Liwei Liu,and Zhijun Zhang et al.Functional Graphene Oxide as a Nanocarrier for Controlled Loading and Targeted Delivery of Mixed Anticancer DrugsC. Small. 2010.6.537544 16 Jaeyun Kim,Yuanzhe Piao and Taeghwan Hyeon,et al.Multifunctional nanostructured materials for multimodal imaging,and simultaneous imaging and therapy.CChem.Soc.Rev,2009,38,37239017 Xiaoming Sun,Zhuang Liu,Kevin Welsher,Joshua Tucker Robinson,Andrew Goodwin,Sasa Zaric,and Hongjie Dai.Nano-Graphene Oxide for Cellular Imaging and Drug DeliveryC.Nano Res.2008,1.20321218 傅玲，刘洪波，邹艳红，李波。Hummers法制备氧化石墨时影响氧化程度的工艺因素研究A。Carbon，2005,4：101419 Long Zhang,Jiajie Liang,Yi Huang,Yanfeng Ma,Yan Wang,Yongs
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