[发明专利]一种纳米石墨烯凝胶材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物纳米材料及生物医用领域，具体涉及一种纳米石墨烯凝胶材料及其制备方法和应用。本发明公开了一种纳米石墨烯凝胶材料及其制备方法，主要包括：将需要粉碎原料粉碎后，把粉碎后的纳米石墨烯与聚乙二醇、β‑环糊精进行超声、混匀，然后再向其加入海藻酸、丙二醇、乙基纤维素，磁力搅拌、分散均匀后移入振荡器摇床中振荡一定时间，即形成纳米石墨烯凝胶溶液；本发明制备方法简单、绿色环保，不会产生“三废”，成本低、耗时少。本发明还公开了所述的纳米石墨烯凝胶在提取血清中外泌体的应用，采用本发明所述的纳米石墨烯凝胶提取的人体血清中外泌体得率高、纯度高，而且成本低廉，便于下一步的实验研究。

技术领域

本发明属于生物纳米材料及生物医用领域，具体涉及一种纳米石墨烯凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。石墨烯及其衍生物已被广泛用于制储能材料、环境吸附材料、能量转换材料、催化材料及医学材料等领域。但因石墨烯的二维平面结构，其在干燥和材料处理过程中极易发生团聚和片层间的再堆积现象，从而大大降低石墨烯的比表面积，不利于石墨烯材料在新型领域中的应用。然而，石墨烯凝胶是一种三维多孔状宏观石墨烯结构体，具有密度小、比表面积大、导电性能好等优点，其在电学、环保、生物医药等领域都存在巨大的应用潜能。由于凝胶自身具有的特殊独特性能，凝胶的应用在生物医药领域越来越受到重视，尤其是在仿生生物材料的制备和生物药物的提取与释放两个领域。石墨烯纳米凝胶是一种多空疏松材料，并且表面带有大量的含氧基团，它可以与生物体中含有嘌呤类的物质在静电力和吸附作用相结合，并在一定条件下再进行脱附，从而可以用来提取生物体中的某些物质。目前，合成石墨烯凝胶的方法主要有化学气相沉积法、模板法、水热或溶剂热法、冷冻干燥法及超临界干燥法。化学气相沉积法和模板法合成过程相对复杂且耗时耗能，难以大规模合成石墨烯气凝胶；水热或溶剂热法受限于反应容器的限制，难以合成大尺寸的水凝胶，而且整个过程比较耗时；冷冻干燥法和超临界干燥法，虽然该法能够制得大尺寸凝胶，但干燥过程耗时长、成本高。所以探究一种工艺过程简单、成本低、耗时少的石墨烯凝胶合成方法是非常有必要的。

外泌体是一种直径为30-150nm包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡,是由活细胞选择性包装并释放，在人体液中含量丰富。外泌体内含有种类不同的脂质、核酸以及蛋白质等，这些物质能够随体液运输到特定的靶器官以及相关的靶细胞，从而发挥其相应的生物学功能。相关的研究也已经表明，外泌体在细胞间通讯以及生理和病理过程中均发挥着巨大的作用，例如其可参与到机体免疫应答、抗原提呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等方方面面，所以从人体液中提取出外泌体，用来研究其在细胞间通讯以及生理和病理过程中发挥的作用显得越来越重要。到目前为止，外泌体的提取主要包括以下几种方法：超速离心法、过滤离心法、密度梯度离心法、免疫磁珠法、试剂盒法和色谱法。但是每种方法都会存在一定的不足，超速离心法所获得的外泌体量多，但是纯度较低；过滤离心操作简单、省时，不影响外泌体的生物活性，但同样存在纯度不足的问题；密度梯度离心法虽然获得的外泌体纯度较高，但是获得的量较少且前期准备工作繁杂、耗时；免疫磁珠法可以保证获得的外泌体形态的完整，特异性高、操作简单、不需要昂贵的仪器设备，但是非中性pH和非生理性盐浓度会影响外泌体生物活性，不便进行下一步的实验和应用；试剂盒法外泌体的得率高，但是其共同点是外泌体的纯度太低，在获取外泌体的同时，也会得到许多血清中高丰度的蛋白质；色谱法分离得到的外泌体在电镜下观察大小均一，但是需要特殊的设备才能达到，应用范围不广泛。

发明内容

针对现有问题中存在的不足，本发明的目的是提供一种纳米石墨烯凝胶材料及其制备方法和应用。

本发明的纳米石墨烯凝胶材料，主要包括以下重量份的成分：纳米石墨烯材料35-80份、β-环糊精15-35份、聚乙二醇10-30份、海藻酸20-45份、丙二醇12-28份、乙基纤维素18-35份。