[发明专利]镧系金属负载碳纳米材料水溶性衍生物的合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，特别是一种镧系金属负载碳纳米材料水溶性衍生物的合成方法及其应用。

背景技术

近年来碳纳米材料在作为药物载体上的应用越来越广泛。在纳米材料中，包括富勒烯、碳纳米管和氧化石墨烯在内的碳纳米材料一直是近年来国际科学的前沿领域之一。碳纳米管(CNTs)以其独特的电学、力学、光学和热力学性质引起了各学科的广泛关注。巨大的比表面积(～2600m²/g)、超高的机械强度、较低的密度、出众的化学和热稳定性和富电子等特性、独特的跨膜能力以及大离域π键，可以与许多生物医药分子之间形成较强的π-π键相互作用，使其在生物医药领域具有巨大的应用潜力。

近年来氧化石墨烯的研究在全世界科学家的共同努力下也取得了巨大进展。氧化石墨烯表面由于存在大量的含氧官能团，表面呈现为极性，因而亲水性较强，另外由于这些官能团的存在使得大量的sp²杂化的碳原子转化为sp³杂化的碳原子，从而使大量的分子，特别是那些具备一定功能性的有机小分子都可以通过化学反应接枝到氧化石墨烯的表面上。又由于氧化石墨烯是单原子层结构，比表面积大，非常适合做药物载体。据报道，氧化石墨烯也具有良好的热性能。

核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging， NMRI)技术是近20年来兴起的一种新的影像学检查方法.在临床诊断中，利用核磁成像增强剂，可以缩短扫描时间并获得更清晰的图象。作为药物应用于人体的MRI造影剂以及核磁探针除了应满足药物的基本要求及水溶性好和自身有足够的稳定性外，还应满足以下特性: (1)高弛豫率；(2)靶向性，减少在非病灶部位的非特异吸附; (3)毒副作用低; (4)在体内有适当的存留时间，而又易于从体内排除等。

镧系元素（lanthanide element）是元素周期系ⅢB族中原子序数为57～71的15种化学元素的统称。由于镧系元素都是金属，所以又称镧系金属。包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。镧系金属具有银白色或灰色光泽，质地比较软，具有延展性，活泼性很强。镧系金属4f电子结构决定了该金属及其化合物的磁学性质。物质的磁性是由不成对电子产生的，外层不成对电子数愈多，其磁矩和磁化率愈大。除La(4f⁰)和Lu(4f¹⁴)之外都是顺磁离子，可以用于核磁成像。以钆（Gd）为例： Gd（Ⅲ）的碳纳米材料其弛豫速率明显提高，负载Gd（Ⅲ）后其t1由原来的2014·7 ms缩短为270·1 ms。为获得高弛豫率的磁共振造影剂，利用纳米载体技术，通过在纳米载体表面偶联带有大量氨基基团的高分子，提供更多Gd（Ⅲ）负载位点， ，限制Gd（Ⅲ）的旋转，增强Gd（Ⅲ）衍生物的刚性来提高弛豫效率。

目前将镧系金属负载在碳纳米管上得到镧系金属碳纳米管水溶性衍生物及其作为磁共振造影剂在肿瘤治疗中的应用尚未见报道，因此，本发明的研制成功具有统计学上的意义和实际的临床意义。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种镧系金属负载碳纳米材料水溶性衍生物的合成方法及其应用，可有效解决镧系金属负载碳纳米管水溶性衍生物的制备及治疗肿瘤磁共振造影剂的问题。

本发明解决的技术方案是，由以下步骤实现：

1）将碳纳米材料35-45mg加入混酸35-45mL中，加入氧化剂过氧化氢3.5-4.5mL，在功率为300～400W超声反应1h后，抽滤除去液体得滤物，滤物水洗至中性，得碳纳米管羧基化产物；

所述的碳纳米材料为碳纳米管或氧化石墨烯；所述的混酸是硫酸和硝酸以体积比3︰1混合在一起组成的混合酸；

2）将碳纳米材料羧基化产物45-55mg与氨化试剂18-22mL、N,N'-二环己基碳二亚胺（DCC）0.9-1.1g混合，超声分散均匀后，加热至120℃，在100r/min搅拌回流反应48h，反应完成后，抽滤，得滤物，滤物用有机溶剂无水乙醇洗涤至中性，在40-80℃真空干燥24-56h，得碳纳米材料氨基化产物；

所述的氨化试剂为乙二胺、1,3-丙二胺、1,6-己二胺中的一种；