[发明专利]富勒烯嵌入的二氧化硅纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料制备技术和特种材料技术领域，具体涉及一种富勒烯嵌入的介孔二氧化硅纳米复合材料及其制备方法和应用。具体是先构建由环己烷、聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX‑100)、正己醇与水溶液组成的反相微乳液体系，之后将C₇₀富勒烯包封在二氧化硅纳米粒子的核中，即得富勒烯嵌入的二氧化硅纳米材料。其制备方法简单、原料来源丰富、适用范围广。且制备的纳米粒子粒径小、比表面积高、负载量高、生物相容性好。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术和特种材料技术领域，具体涉及一种C₇₀富勒烯嵌入二氧化硅的纳米复合材料的制备方法和应用。

背景技术

富勒烯是一种新型含碳纳米材料，因其独特的结构和物理化学性质在生物、医学、超导、光学及催化等多领域有着极为广阔的应用前景。同时，富勒烯及其衍生物具有抗氧化活性、细胞保护作用、抗菌活性、抗病毒作用、载带药物和肿瘤治疗等活性，因此，在生物和医学领域应用广泛。但是，富勒烯本身难以直接溶于生物友好介质中，且制备过程中残存的有机溶剂容易引起生物毒性，通常需要对其进行合适的化学修饰来进一步改善其生物活性。

改善富勒烯水溶性的方法主要有以下3种：(1)超声制备富勒烯水溶胶；(2)制备富勒烯的水溶性包结物；(3)在富勒烯碳笼表面结合水溶性基团，合成富勒烯衍生物。目前，较好的解决方案是在富勒烯碳笼表面加上多个强极性基团，如—OH、—COOH和—NH₂等，合成水溶性较好的富勒烯衍生物的同时赋予富勒烯新的物理化学性质。但是在富勒烯的化学修饰反应中极易形成附加衍生物，难以做到选择性合成，这为之后的分离纯化造成了较大的困难。因此，有必要寻求一种简单有效的方法来改善富勒烯的水溶性。

二氧化硅分布广泛，具有良好的生物相容性。介孔二氧化硅材料是一种具有高比表面积、大孔容量、形貌和尺寸可控的新型无机生物材料，介孔二氧化硅纳米材料兼具了介孔材料和纳米材料的双重特性，具有非常高的化学稳定性、生物相容性、合成方便和成本低廉等特点，除了在传统的介孔材料应用领域外，在其他领域如生物医药和基因工程等方面也显示了极大的应用前景。

本发明通过反相微乳液法将富勒烯(C₇₀)嵌入介孔二氧化硅基质的中心以形成水溶性良好的纳米复合材料。所述的纳米复合材料具有介孔结构，其比表面积大，生物相容性好且稳定性高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一类富勒烯嵌入的介孔二氧化硅纳米复合材料。所述纳米复合材料是通过反相微乳液法将富勒烯(C₇₀)包封在二氧化硅纳米粒子的核中制备形成的。得到的纳米复合材料具有良好的生物相容性，是一个良好的载体平台，在药物传输、细胞成像、活体成像等领域具有良好的应用前景，且能够用于癌症和肿瘤治疗领域。

本发明的具体技术方案如下所述：

一种C₇₀富勒烯嵌入的介孔二氧化硅纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将表面活性剂、助表面活性剂、环己烷、去离子水以一定的体积比混合在一起，形成反相微乳液；

(2)将C₇₀富勒烯溶解在甲苯溶液里并加入到上述反相微乳液中，之后添加氢氧化铵和四乙氧基硅烷，在室温下反应40-50h；

(3)加入乙醇以停止反应，所得产物用乙醇离心洗涤三次以获得富勒烯嵌入的二氧化硅纳米材料。

进一步地，上述制备方法的步骤(1)中的表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)，助表面活性剂为正己醇，且表面活性剂、助表面活性剂、环己烷、去离子水的体积比为5： 2.5：50：1；

进一步地，上述制备方法的步骤(2)中的C₇₀富勒烯结构式如下：