专利名称：用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物复合材料的制 备方法，所属技术领域为材料、生物、物理、化学等学科的交叉学科领域。
背景技术：
于1991年被发现的碳纳米管是一类具有完美石墨结构的管形碳材料，直径 一般从几个纳米到几十个纳米。碳纳米管具有优良的导电性、电磁特性以及优 异的力学性能，优异的综合性能在生物医学领域引起了极大研究兴趣。然而， 工业上大规模合成的碳纳米管往往含有包括催化剂和各种无定形碳在内的各种 杂质，这些催化剂和无定形碳使得碳纳米管在生物医学领域中会造成潜在的细 胞毒性。而且，由于碳纳米管具有巨大的比表面积，相互之间存在十分强的团 聚作用，碳纳米管多以大量单根碳纳米管并排形成的束状形式存在，使得碳纳 米管几乎不溶于所有的溶剂，这极大地限制了碳纳米管的实际应用。此外非水 溶液分散和稳定化的碳纳米管不能直接在生物学环境下使用。因此，改善碳纳 米管在水溶液中的分散性、稳定性和生物相容性成为碳纳米管在生物医学领域 应用中的重要问题。
目前实现碳纳米管在水溶液中的分散性的方法有化学共价修饰和非共价修 饰方法两大类。非共价修饰方法通过两亲性聚合物或小分子聚集体对碳纳米管 的包裹而实现其溶解分散，这类方法所获得的碳纳米管溶解度小、稳定性差， 所使用的两亲性聚合物或小分子聚集体容易从碳纳米管脱落，对生物分子造成 潜在的毒性。化学共价修饰方法通过对碳纳米管的侧壁或开管后的端口进行共 价衍生，实现其溶解分散或有效剥离，用大分子对碳纳米管进行修饰能提高碳 纳米管溶解性。另一方面，Sawamoto禾B Matyjaszewski几乎同时独立地发现了 一种用过渡金属催化的"活性"可控自由基聚合即原子转移自由基聚合(ATRP)。 这种方法很快就成为国际上高分子化学的研究热点。此方法在对目标产物的控 制和维持较低的分子量分布指数方面大大优于传统聚合方法，还避免了传统方 法中对聚合环境的苛刻要求。已经有利用原子转移自由基聚合对碳纳米管进行 聚合物修饰改性的系列报道，所用的聚合物包括N， N-二甲基丙烯酰胺、N-异 丙基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸特丁酯、聚对氯甲基苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、 (甲基)、苯乙烯、丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯，这些接枝的疏水性的 聚合物的策略增进了碳纳米管在有机溶剂中的稳定性，但是在水溶液和生理环
境下的稳定性、分散性和生物相容性并没有得到解决，所有这些不利因素都极
大地限制了碳纳米管在生物医学领域的实际应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可应用于对碳纳米管进行磷酸胆碱基仿生聚合物 修饰，并显著改善碳纳米管水溶性、稳定性和生物相容性的方法。 包括如下步骤
1) 1重量份干燥的碳纳米管原料和O. 1 100重量份强氧化剂，以40 100 kHz超声波处理O. 1 100hr后，加热到20 200 。C，反应0. 5 100 hr，以 滤膜抽滤，反复洗涤多次至中性，0 180 'C真空干燥10 30hr后得到酸化的 碳纳米管；
2) 加入步骤l)所得酸化的碳纳米管1重量份和酰化剂1 100重量份，以 40 100 kHz超声波处理10 1000 min后，加热到20 200 °C，搅拌并回流下 反应O. 5 100hr，抽滤并反复洗涤除去酰化剂，得到酰化的碳纳米管；
3) 加入歩骤2)所得酰化碳纳米管1重量份和多元醇或多元胺1 50重量份， 密封，反复抽充氮气2 3次，以40 100kHz超声波处理10 1000min后，在 20 200 。C下反应1 20hr，抽滤，反复洗涤后，0 180 。C真空干燥，得到表
面带有羟基或胺基的碳纳米管；
4) 加入步骤3)所得表面带有羟基或胺基的碳纳米管1重量份和a -卤代酰卤 1 50重量份，密封，反复抽充氮气2 3次，以40 100 kHz超声波处理10 1000min后，在20 200 。C下反应1 20hr，抽滤，洗涤后，0 180 。C真空干 燥，得到表面带有引发基团的碳纳米管；
5) 加入O. 01 l重量份催化剂、0. 01 5重量份配体，再加入步骤4)所 得的表面带有引发基团的碳纳米管l重量份，溶剂O. 01 50重量份，密封后充 氩气或氮气l 100min，加入O. 01 80重量份2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆 碱或2-丙烯酰氧乙基磷酸胆碱单体，继续充氮气或氩气1 100min，在0 150 °C 下反应O. 01 1000hr后，停止反应，用水进行稀释，抽滤，洗涤，0 180 °C 真空干燥，得到聚合物聚合度为5 5000的水溶性碳纳米管。
所述的催化剂选自氯化亚铜、溴化亚铜、氯化亚铁或溴化亚铁。配体选自 2-联吡啶、四甲基乙二胺、五甲基.二乙基三胺或六甲基.三乙基四胺。溶剂选 自水、二甲基亚砜、N， N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯 烷酮、氯仿、二氯甲烷、二氯乙垸、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙腈、 丙醇、乙醇、甲醇或者含有这些溶剂的混合物。
步骤l)中所述碳纳米管为催化热解、电弧放电、模板法或激光蒸发方法制
备的单壁或多壁碳纳米管，长径比为500 5000。步骤l)中所述强氧化剂为0.1 70wt^硝酸、1:100 100:1摩尔比硝酸和硫酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比高 锰酸钾和硫酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比高锰酸钾和盐酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比高锰酸钾和硝酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比过氧化氢和硫酸混 合溶液、1:100 100:1摩尔比过氧化氢和盐酸混合溶液或者1:100 100:1摩尔比 过氧化氢和硝酸混合溶液。步骤2)中所述酰化剂选自三氯化磷、五氯化磷、亚 硫酰氯、三溴化磷、五溴化磷或亚硫酰溴。步骤3)中所述多元醇或多元胺为乙 二醇、乙二胺、丙三醇、丙三胺、1， 2-丙二醇，1， 2-丙二胺、1， 3-丙二醇、1， 3-丙二胺、1， 4-丁二醇、1， 4-丁二胺、1， 2-丁二醇、1， 2-丁二胺、1， 3-丁二醇、 1， 3-丁二胺、丁三醇、丁三胺、聚乙二醇或聚乙二胺。步骤4)中所述a-卤代酰 卤为a-溴代丁酰溴、a-溴代异丁酰溴、a-溴代丙酰溴、a-氯代丁酰氯、a-氯代异丁酰氯或a -氯代丙酰氯。
本发明所得磷酸胆碱基聚合物修饰的碳纳米管产品在水生理环境中表现出 良好的溶解性、稳定性和高生物相容性。本发明提供的经磷酸胆碱聚合物保护 的碳纳米管作为生物纳米材料在药物缓释、基因传递、生物分子诊断和检测、 生物分子分离、生物传感器等领域中有着巨大的应用前景。
本发明的优点是
1、 经磷酸胆碱聚合物修饰的碳纳米管具有良好的生物相容性；
2、 经磷酸胆碱聚合物修饰的碳纳米管在宽pH范围和盐浓度下都具有优异 的分散性和稳定性；
3、 经磷酸胆碱聚合物修饰的碳纳米管化学结构稳定，能适应人体的内环境。
具体实施例方式
本发明公开了一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物复合材料的 制备方法。该方法将碳纳米管处理后使其表面带有特定引发基团；然后用原子 转移自由基聚合反应引发2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱单体聚合，得到聚 2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱接枝的碳纳米管，并对所得磷酸胆碱聚合物修 饰的碳纳米管进行水溶液和生理环境下的分散性、稳定性和血液相容性进行评 价。
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。 实施例1:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上
乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 在已装有磁力搅拌转子的lOOmL单颈圆底烧瓶中，加入2g干燥的碳纳 米管原料和20mL 60%重量比浓度浓硝酸，用40kHz超声波处理30 min后加热 到12(TC，搅拌并回流下反应24hr，用0.22 P m聚四氟乙烯微孔滤膜抽滤，用去 离子水反复洗涤多次至中性，8(TC真空干燥24hr后得到酸化的碳纳米管；
2) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤l)所得酸 化碳纳米管1.5g和亚硫酰氯8g，用40kHz超声波处理30min后，加热到60°C ， 搅拌并回流下反应24hr，抽滤并反复洗涤除去亚硫酰氯，得到酰化的碳纳米管；
3) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤2)所得酰 化碳纳米管2g和乙二醇25g,用翻口橡皮塞密封，反复抽充氮气三次，用40kHz 超声波处理30min后，在10(TC下反应24hr，抽滤除去未反应物和反应副产物， 反复用去离子水洗涤后，8(TC真空干燥，得到表面带有羟基的碳纳米管；
4) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤3)所得表 面带有羟基的碳纳米管l.lg和溴代异丁酰溴lg，用翻口橡皮塞密封，反复抽充 氮气三次，用40kHz超声波处理30min后，在20下反应10hr，抽滤除去未反应 物和反应副产物，反复用去离子水洗涤后，8(TC真空干燥，得到表面带有引发 基团的碳纳米管；
5) 在己装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.06gCuBr、 0.07g 配体PMDETA(五甲基.二乙基三胺)，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团 的碳纳米管lg,溶剂水5mL，密封后充氮气10min，加入MPC5g，继续充氮气 10min，在2(TC下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤，除去未 反应单体和催化剂等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得到物质 2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 所得产物在pH二l-13范围、0-2M盐浓度以及血浆中均具有良好的溶解性 和分散稳定性；
从热分析数据可以估算出聚合物接枝量大概占总质量的20%。 实施例2:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上 乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 在已装有磁力搅拌转子的lOOmL单颈圆底烧瓶中，加入步骤l)所得酸 化碳纳米管1.5g和三氯化磷40g，用80kHz超声波处理180min后，加热到120 °C，搅拌并回流下反应2hr，抽滤并反复洗涤除去三氯化磷，得到酰化的碳纳米
3) 同实施例1;
4) 在已装有磁力搅拌转子的lOOmL单颈圆底烧瓶中，加入步骤3)所得表 面带有羟基的碳纳米管l.lg和溴代异丁酰溴30g，用翻口橡皮塞密封，反复抽 充氮气三次，用40kHz超声波处理24hr后，在2(TC下反应20hr，抽滤除去未反 应物和反应副产物，反复用去离子水洗涤后，16(TC真空干燥，得到表面带有引 发基团的碳纳米管；
5) :同实施例1;
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 实施例3:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上 乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤l)所得酸 化碳纳米管1.5g和五氯化磷6g，用120kHz超声波处理180min后，加热到120 °C，搅拌并回流下反应80hr，抽滤并反复洗涤除去五氯化磷，得到酰化的碳纳 米管；
3) 同实施例1;
4) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤3)所得表 面带有羟基的碳纳米管1.1g和氯代异丁酰溴6g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充 氮气三次，用40kHz超声波处理0.5hr后，在20'C下反应8hr，抽滤除去未反应 物和反应副产物，反复用去离子水洗涤后，IO(TC真空干燥，得到表面带有引发 基团的碳纳米管；
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.8g CuBr、 lg 配体PMDETA(五甲基.二乙基三胺)，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团 的碳纳米管lg，溶剂水5mL，密封后充氮气10min，加入MPC5g，继续充氮气 10min，在2(TC下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤，除去未
反应单体和催化剂等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得到物质
2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 实施例4:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上
乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 同实施例3;
3) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤2)所得酰 化碳纳米管2g和丙三胺6g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充氮气三次，用40kHz 超声波处理10hr后，在10(TC下反应24hr，抽滤除去未反应物和反应副产物， 反复用去离子水洗涤后，8(TC真空干燥，得到表面带有羟基的碳纳米管；
4) 同实施例1;
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.01gCuBr、0.02g 配体bpy(2-联吡啶)，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管lg，溶 剂水3mL，密封后充氮气10min，加入MPC15g，继续充氮气10min，在2(TC下 反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤，除去未反应单体和催化剂 等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得到物质2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 实施例5:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上 乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 同实施例2;
3) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤2)所得酰 化碳纳米管2g和l， 4-丁二醇6g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充氮气三次，用 40kHz超声波处理2hr后，在10(TC下反应24hr，抽滤除去未反应物和反应副产 物，反复用去离子水洗涤后，8(TC真空干燥，得到表面带有羟基的碳纳米管；
4) 同实施例1;
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.01gCuBr、 0.02g
配体bpy(2-联吡啶)，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管lg，溶 剂水3mL，密封后充氮气10min，加入MPC7.4g，继续充氮气10min，在50°C 下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤，除去未反应单体和催化 剂等，80。C真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得到物质2.0g。 红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。
实施例6:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上
乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤l)所得酸 化碳纳米管1.5g和三氯化磷100g，用40kHz超声波处理50min后，加热到75 °C，搅拌并回流下反应24hr，抽滤并反复洗涤除去亚硫酰氯，得到酰化的碳纳 米管；
3) 同实施例5;
4) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤3)所得表 面带有羟基的碳纳米管l.lg和溴代异丁酰溴6g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充 氮气三次，用80kHz超声波处理0.5hr后，在150。C下反应20hr，抽滤除去未反 应物和反应副产物，反复用去离子水洗涤后，5(TC真空干燥，得到表面带有引 发基团的碳纳米管；
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.01gCuBr、0.02g 配体四甲基乙二胺，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管lg，溶 剂乙醇3mL，密封后充氮气10min，加入MPC7.4g，继续充氮气10min，在50 n下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤，除去未反应单体和催 化剂等，20(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得到物质2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 实施例7:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上 乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用^11 法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC),则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 在已装有磁力搅拌转子的lOOmL单颈圆底烧瓶中，加入步骤l)所得酸
化碳纳米管1.5g和亚硫酰溴8g，用40kHz超声波处理30min后，加热到60。C， 搅拌并回流下反应24hr，抽滤并反复洗涤除去亚硫酰溴，得到酰化的碳纳米管；
3) 同实施例5;
4) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤3)所得表 面带有羟基的碳纳米管1.1g和溴代丁酰溴6g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充氮 气三次，用80kHz超声波处理0.5hr后，在15(TC下反应20hr，抽滤除去未反应 物和反应副产物，反复用去离子水洗涤后，5(TC真空干燥，得到表面带有引发 基团的碳纳米管；
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.025g CuCl、 0.9g 配体六甲基.三乙基四胺，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管 lg，溶剂氯仿6mL，密封后充氮气10min，加入MPC15g，继续充氮气10min， 在5(TC下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤，除去未反应单体 和催化剂等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得到物质2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 实施例8:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上 乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤l)所得酸 化碳纳米管1.5g和亚硫酰溴48g，用40kHz超声波处理30min后，加热到60°C, 搅拌并回流下反应24hr，抽滤并反复洗涤除去亚硫酰溴，得到酰化的碳纳米管；
3) 同实施例5;
4) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤3)所得表 面带有羟基的碳纳米管l.lg和溴代丁酰溴50g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充 氮气三次，用80kHz超声波处理0.5hr后，在5(TC下反应20hr，抽滤除去未反 应物和反应副产物，反复用去离子水洗涤后，IO(TC真空干燥，得到表面带有引 发基团的碳纳米管；
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.025g CuCl、 0.9g 配体六甲基.三乙基四胺，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管 lg，溶剂甲醇和乙醇的混合溶剂(l:l)10mL，密封后充氮气10min，加入MPC15g， 继续充氮气10min，在5(TC下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗
涤，除去未反应单体和催化剂等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管,
得到物质2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。 实施例9:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上
乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 同实施例2;
3) 在已装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤2)所得酰 化碳纳米管2g和聚乙二醇80g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充氮气三次，用40kHz 超声波处理10hr后，在10(TC下反应24hr，抽滤除去未反应物和反应副产物， 反复用去离子水洗涤后，8(TC真空干燥，得到表面带有羟基的碳纳米管；
4) 同实施例8
5) 在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.025gCuCl、 0.9g 配体六甲基.三乙基四胺，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管 lg，溶剂水和乙醇的混合溶剂(4:l)8mL，密封后充氮气10min，加入MPC15g， 继续充氮气10min，在5(TC下反应20hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗 涤，除去未反应单体和催化剂等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管， 得到物质2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。
实施例10:
以催化热解法制备的多壁碳纳米管为最初原料，经过酸化，酰化后，接上
乙二醇，再与溴代异丁酰溴反应，用ATRP法接枝聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基 磷酸胆碱(MPC)，则得到高生物相容性的水溶性碳纳米管。
1) 同实施例1;
2) 同实施例2;
3) 在己装有磁力搅拌转子的100mL单颈圆底烧瓶中，加入步骤2)所得酰 化碳纳米管2g和聚乙二醇80g，用翻口橡皮塞密封，反复抽充氮气三次，用40kHz 超声波处理10hr后，在IO(TC下反应24hr，抽滤除去未反应物和反应副产物， 反复用去离子水洗涤后，8(TC真空干燥，得到表面带有羟基的碳纳米管；
4) 同实施例1 5)在已装有磁力搅拌转子的50mL单颈圆底烧瓶中，加入0.025g CuCl、 0.9g 配体六甲基.三乙基四胺，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管 lg，溶剂N， N-二甲基乙酰胺2mL，密封后充氮气10min，加入MPC50g，继续 充氮气10min，在12(TC下反应500hr后，停止反应，以水稀释后，抽滤，洗涤， 除去未反应单体和催化剂等，8(TC真空干燥，得到PMPC接枝的碳纳米管，得 到物质2.0g。
红外、核磁的数据表明所获得的产物具有预期的结构。
权利要求
1.一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)1重量份干燥的碳纳米管原料和0.1～100重量份强氧化剂，以40～100kHz超声波处理0.1～100hr后，加热到20～200℃，反应0.5～100hr，以滤膜抽滤，反复洗涤多次至中性，0～180℃真空干燥10～30hr后得到酸化的碳纳米管；2)加入步骤1)所得酸化的碳纳米管1重量份和酰化剂1～100重量份，以40～100kHz超声波处理10～1000min后，加热到20～200℃，搅拌并回流下反应0.5～100hr，抽滤并反复洗涤除去酰化剂，得到酰化的碳纳米管；3)加入步骤2)所得酰化碳纳米管1重量份和多元醇或多元胺1～50重量份，密封，反复抽充氮气2～3次，以40～100kHz超声波处理10～1000min后，在20～200℃下反应1～20hr，抽滤，反复洗涤后，0～180℃真空干燥，得到表面带有羟基或胺基的碳纳米管；4)加入步骤3)所得表面带有羟基或胺基的碳纳米管1重量份和α-卤代酰卤1～50重量份，密封，反复抽充氮气2～3次，以40～100 kHz超声波处理10～1000min后，在20～200℃下反应1～20hr，抽滤，洗涤后，0～180℃真空干燥，得到表面带有引发基团的碳纳米管；5)加入0.01～1重量份催化剂、0.01～5重量份配体，再加入步骤4)所得的表面带有引发基团的碳纳米管1重量份，溶剂0.01～50重量份，密封后充氩气或氮气1～100min，加入0.01～80重量份2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱或2-丙烯酰氧乙基磷酸胆碱单体，继续充氮气或氩气1～100min，在0～150℃下反应0.01～1000hr后，停止反应，用水进行稀释，抽滤，洗涤，0～180℃真空干燥，得到聚合物聚合度为5～5000的水溶性碳纳米管。
2. 根据权利要求1所述的一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物 复合材料的制备方法，其特征在于所述的催化剂选自氯化亚铜、溴化亚铜、氯 化亚铁或溴化亚铁。
3. 根据权利要求1所述的一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物 复合材料的制备方法，其特征在于所述的配体选自2-联吡啶、四甲基乙二胺、 五甲基.二乙基三胺或六甲基.三乙基四胺。
4. 根据权利要求1所述的一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物复合材料的制备方法，其特征在于所述的溶剂选自水、二甲基亚砜、N， N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、氯仿、二氯甲烷、二氯 乙垸、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙腈、丙醇、乙醇、甲醇或者含有 这些溶剂的混合物。
5. 根据权利要求1所述一种水溶性和高生物相容性的碳纳米管的制备方法， 其特征在于步骤l)中所述碳纳米管为催化热解、电弧放电、模板法或激光蒸发 方法制备的单壁或多壁碳纳米管，长径比为500 5000。
6. 根据权利要求1所述一种水溶性和高生物相容性的碳纳米管的制备方法， 其特征在于步骤l)中所述强氧化剂为O.l 70 wt^硝酸、l:100 100:l摩尔比硝 酸和硫酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液、1:100 100:1 摩尔比高锰酸钾和盐酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比高锰酸钾和硝酸混合溶 液、1:100 100:1摩尔比过氧化氢和硫酸混合溶液、1:100 100:1摩尔比过氧化 氢和盐酸混合溶液或者1:100 100:1摩尔比过氧化氢和硝酸混合溶液。
7. 根据权利要求1所述一种水溶性和高生物相容性的碳纳米管的制备方法， 其特征在于歩骤2)中所述酰化剂选自三氯化磷、五氯化磷、亚硫酰氯、三溴化 磷、五溴化磷或亚硫酰溴。
8. 根据权利要求1所述一种水溶性和高生物相容性的碳纳米管的制备方法， 其特征在于步骤3)中所述多元醇或多元胺为乙二醇、乙二胺、丙三醇、丙三胺、 1， 2-丙二醇，1， 2-丙二胺、1， 3-丙二醇、1， 3-丙二胺、1， 4-丁二醇、1， 4-丁二胺、1， 2-丁二醇、1， 2-丁二胺、1， 3-丁二醇、1， 3-丁二胺、丁三醇、丁三 胺、聚乙二醇或聚乙二胺。
9. 根据权利要求1所述一种水溶性和高生物相容性的碳纳米管的制备方法， 其特征在于步骤4)中所述a-齒代酰卤为a-溴代丁酰溴、a-溴代异丁酰溴、a-溴代丙酰溴、a-氯代丁酰氯、a-氯代异丁酰氯或a-氯代丙酰氯。
全文摘要
本发明公开了一种用于血液环境的碳纳米管-磷酸胆碱基聚合物复合材料的制备方法。该方法将碳纳米管处理后使其表面带有特定引发基团，然后用原子转移自由基聚合反应引发2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱单体聚合，得到聚2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱接枝的碳纳米管。这种方法简单易行，可控性强，所得磷酸胆碱聚合物保护的碳纳米管在水生理环境中表现出良好的溶解性、稳定性和高生物相容性。本发明提供的经磷酸胆碱聚合物保护的碳纳米管作为生物纳米材料在药物缓释、基因传递、生物分子诊断和检测、生物分子分离、生物传感器等领域中有着巨大的应用前景。
文档编号C01B31/00GK101181988SQ20071015655
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月8日 优先权日2007年11月8日
发明者徐建平, 沈家骢, 竺磊泽, 剑 计, 桥 金 申请人:浙江大学