一种多肽直接修饰的碳纳米材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多晶硅生产设备技术领域，具体涉及一种多肽直接修饰的碳纳米材料 及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 碳纳米材料具有特殊的理化性质，碳纳米材料（如碳纳米管，石墨烯，碳纳米颗粒 等）具有很强的光吸收性能，其表面经过生物功能化修饰后可被用在肿瘤的局部热成像， 光热治疗，光声成像以及荧光传感等方面。目前基于碳纳米材料的生物修饰主要有物理吸 附和共价偶联两种技术。
[0003] 物理吸附通过利用具有苯环共轭的分子（如有机染料探针）与电子丰富的碳 纳米材料之间n相互作用自组装而吸附到一起；这种方法简单方便，但是，由于此种组 装不是共价偶联，其稳定性容易受到溶液的PH，离子强度，盐浓度等因素的影响。
[0004] 共价偶联是目前对碳纳米材料生物修饰常用的技术，即将碳纳米材料首先进行化 学处理（如：氧化），让其表面具有活性基团，然后在通过一些经典的偶联技术（如：EDC活 化）将生物大分子（蛋白，核酸和多肽等）共价偶联到碳纳米材料的表面；该修饰方法稳定 性好，但是生物偶联过程会影响碳纳米材料的分散性以及生物分子的活性。
[0005] 因此，有必要提供一种生物修饰后材料的稳定性较好，且对碳纳米材料的分散性 影响小、对生物分子的活性影响小的生物修饰碳纳米材料的方法。
【发明内容】
[0006] 为克服上述现有技术的缺陷，本发明第一方面提供了一种多肽直接修饰的碳纳米 材料，所述多肽直接修饰的碳纳米材料具有较好的稳定性，多肽的活性和碳纳米材料的分 散性均没有明显改变。本发明第二方面提供了 一种多肽直接修饰的碳纳米材料的制备方 法，所述制备方法通过一步还原的方法，采用具有还原性质的多肽将表面处于氧化态的碳 纳米材料进行还原，直接将多肽偶联到碳纳米材料的表面。本发明第三方面提供了一种多 肽直接修饰的碳纳米材料的应用。
[0007] 第一方面，本发明提供了一种多肽直接修饰的碳纳米材料，所述多肽直接修饰的 碳纳米材料包括多肽分子和碳纳米材料，其中，所述多肽分子和碳纳米材料通过共价键相 连，所述多肽直接修饰的碳纳米材料为采用多肽分子还原氧化态的碳纳米材料所制得的产 物，其中，所述多肽分子含有还原性氨基酸，所述氧化态的碳纳米材料含有表面活性基团， 所述氧化态的碳纳米材料的表面活性基团为羧基、环氧基或羟基。
[0008] 优选地，所述氧化态的碳纳米材料为零维的氧化碳纳米材料。
[0009] 在此优选条件下，所述零维的氧化碳纳米材料由于其不具有空间取向性，多肽分 子与其作用时不受空间结构的影响。所以，多肽分子在所述零维的氧化碳纳米材料的表面 的分布是随机均匀的，从而使修饰后的碳纳米材料具有更稳定的性质。
[0010] 此外，与多维碳材料相比，零维的氧化碳纳米材料尺寸更均一，粒径只有几十纳 米，与多肽分子具有更好的尺寸相容性，由于尺寸相对更小，其将具有更好的细胞穿透能 力，在生物应用方面将具有更为明显的优势。
[0011] 进一步优选地，所述零维的氧化碳纳米材料为富勒烯。
[0012] 优选地，所述氧化态的碳纳米材料为氧化碳纳米颗粒。
[0013] 进一步优选地，本发明所述的氧化碳纳米颗粒由下述步骤制备：
[0014] 1)收集蜡烛灰；
[0015] 2)取出一定质量的蜡烛灰，加入等体积DMF溶剂和浓硝酸，在一定温度下回流反 应一段时间；
[0016] 3)将步骤（2)所得反应液通过梯度离心进行分离，收集黑褐色沉淀，并用一定体 积的水溶解沉淀后，超声分散处理，即得到含所述氧化型碳纳米颗粒的溶液。
[0017] 更进一步优选地，所述蜡烛灰为蜡烛的火焰上方未充分燃烧的黑色烟雾附着在瓷 砖上的黑色物质。
[0018] 更进一步优选地，所述梯度离心分离的步骤为：
[0019] a)低转速6000转/分，离心5分钟，将大尺寸的颗粒沉淀除去，收集上层黑色液体 并超声分散处理2小时；
[0020] b)用稀氢氧化钠溶液将步骤（a)所得黑色液体的pH值调节到中性，然后将液体经 过9000转/分，离心5分钟，进一步将尺寸相对较大的颗粒沉淀分离，收集上层黑褐色透明 液体；
[0021] c)将步骤（b)所得黑褐色透明液体以13000转/分，离心10分钟，收集黑褐色沉 淀，并用一定体积的水溶解沉淀并定容，超声分散处理30分钟，即得到含所述氧化型碳纳 米颗粒的溶液。
[0022] 更进一步优选地，所述蜡烛灰为蜡烛的火焰上方未充分燃烧的黑色烟雾附着在瓷 砖上的黑色物质。
[0023] 在此优选条件下，能制得所述氧化碳纳米颗粒，所述氧化碳纳米颗粒包括零维的 氧化碳纳米材料。
[0024] 优选地，所述氧化态的碳纳米材料为氧化石墨烯。
[0025] 优选地，所述氧化态的碳纳米材料为氧化碳纳米管。
[0026] 优选地，所述还原性氨基酸为络氨酸、半胱氨酸、组氨酸或色氨酸。
[0027] 优选地，本发明采用的还原性氨基酸包括但不限于芳香族氨基酸。
[0028] 优选地，所述含有还原性氨基酸的多肽分子为含有5~40个氨基酸的多肽。
[0029] 优选地，所述含有还原性氨基酸的多肽分子为具有位点靶向性的多肽。
[0030] 优选地，所述含有还原性氨基酸的多肽分子为神经毒素多肽、RGD环肽或抗菌多 肽。
[0031] 进一步优选地，所述神经毒素多肽的氨基酸序列包括如SEQ ID NO: 1所示的氨基酸 序列。
[0032] 更进一步优选地，所述神经毒素多肽的氨基酸序列为如SEQ ID NO: 1所示。
[0033] 具体地，所述R⑶环肽为含有精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸三肽的环形多肽，其中， 所述精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸即Arg-Gly-Asp (RGD)。
[0034] 进一步优选地，所述RGD环肽为c (RGDfK)。
[0035] 具体地，所述 c (RGDfK)的 Pub Chem Commpound CID 号为 10196873。
[0036] 进一步优选地，所述抗菌多肽为乳酸链球菌素。
[0037] 更进一步优选地，所述乳酸链球菌素的Pub Chem Commpound CID号为16219761。
[0038] 优选地，多肽直接修饰的碳纳米材料的大小为30~60nm。
[0039] 本发明通过的多肽直接修饰的碳纳米材料利用具有还原性质的多肽来还原表面 处于氧化态的碳纳米材料，直接一步将多肽分子偶联到碳纳米材料表面。该偶联过程中，所 述还原性氨基酸与所述氧化态的碳纳米材料表面的活性基团之间通过氧化还原反应形成 共价键，相比物理吸附，所得的多肽修饰的碳纳米材料的稳定性更好。
[0040] 此外，相比传统的共价偶联技术，本发明不用经过生物分子的EDC活化、也不用对 碳纳米材料进行PEG等修饰，即可将多肽共价偶联到碳纳米材料的表面，所得的多肽修饰 的碳纳米材料的能比较好的保持多肽分子的生物活性，并大大降低生物修饰过程对碳材料 的尺寸、表面性质、水溶性等影响，从而降低生物修饰过程对碳纳米材料分散性的影响；因 此，本发明提供的多肽修饰的碳纳米材料的分散性和水溶性较好。
[0041] 第二方面，本发明提供了一种多肽直接修饰的碳纳米材料的制备方法，包括如下 步骤：
[0042] 1)取质量比为1~4 :1~20的多肽分子及表面处于氧化态的碳纳米材料，其中， 所述多肽分子含有还原性氨基酸，所述表面处于氧化态的含有表面活性基团，所述氧化态 的碳纳米材料的表面活性基团为羧基、环氧基或羟基；
[0043] 2)将所述表面处于氧化态的碳纳米材料加入缓冲液中，超声处理后，加入所述多 肽分子并混匀得到混合物；
[0044] 3)所得混合物在常温下搅拌反应8~24小时，反应所得产物用超滤离心管进行离 心、洗涤后，加入缓冲液并超声处理，得到所述多肽直接修饰的碳纳米材料。
[0045] 优选地，所述步骤（1)中，所述氧化态的碳纳米材料为零维的氧化碳纳米材料。
[0046] 进一步优选地，所述零维的氧化碳纳米材料为富勒烯。
[0047] 优选地，所述步骤（1)中，所述氧化态的碳纳米材料为氧化碳纳米颗粒。
[0048] 进一步优选地，本发明所述的氧化碳纳米颗粒由下述步骤制备：
[0049] 1)