專利名稱：磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用化學接枝的方法在氧化石墨烯上修飾親水性結(jié)構(gòu)以獲得具有良好分散性的氧化石墨烯及其制備方法，具體涉及一種磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯及其制備方法，屬于納米技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2004年，英國科學家發(fā)現(xiàn)了由碳原子以sp2雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體石墨烯(Graphene)。其基本結(jié)構(gòu)單元為有機材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán),是目前最理想的二維納米材料。完美的石墨烯具有理想的二維晶體結(jié)構(gòu)，它由六邊形晶格組成，從結(jié)構(gòu)上看，石墨烯的碳基二維晶體是形成sp2雜化碳質(zhì)材料的基元。在近幾年時間里，各個學科領(lǐng)域都表現(xiàn)出對石墨烯的強烈關(guān)注，也將石墨烯的可能應(yīng)用拓展到了各行各業(yè)，如感應(yīng)器、石墨紙材料、場效應(yīng)管、以及生物醫(yī)用領(lǐng)域等，對石墨烯的研究極大地推進了整個納米科技的發(fā)展。然而，石墨烯不溶解、極易團聚的特性也使其研究和應(yīng)用受到了很大的限制。對石墨烯進行化學改性，在保持其原有性能的基礎(chǔ)上賦予其可溶性成了一個廣受重視的研究方向。氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的準二維固體，因含有許多極性基團如_C00H、-0H、環(huán)氧基團等，可使其在純水中得到很好的分散，但是，在鹽溶液及細胞培養(yǎng)液中分散性卻較差，這使得它在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用得到限制，為了改變這一狀況，需要對氧化石墨進行進一步的修飾。在現(xiàn)有的研究文獻中，使氧化石墨烯在鹽溶液及細胞培養(yǎng)液中分散的基本方法是在氧化石墨烯上以共價鍵連接親水性基團。Liu等(LiuZ. et al. ,PEGylated NanographeneOxide for Delivery of Water-Insoluble Cancer Drugs. Journal of the AmericanChemical Society, 2008, 130 (33) : 10876-7)將六臂聚乙二醇(PEG)接枝到氧化石墨烯上，得到的氧化石墨烯接枝聚乙二醇(GO-PEG)能在PBS、細胞培養(yǎng)液和血清中很好地分散。Zhang等(Zhang S. et al. , In vitro and in vivo behaviors of dextran functionalizedgraphene. Carbon, 2011，49(12) :4040-9)將葡聚糖(dextran)接枝到氧化石墨上，形成GO-DEX復合物，大大增進了氧化石墨烯在鹽溶液中的分散性，通過細胞實驗，發(fā)現(xiàn)復合物的毒性較氧化石墨烯的毒性小，在藥物載體方面有良好的應(yīng)用前景。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?01010187469. 2的專利文件公開了一種親水性石墨烯的制備方法，將石墨烯與六次甲基四胺反應(yīng)得到水分散性的石墨烯。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?01010251395. 4的專利文件公開了一種共價功能化石墨烯及其制備方法，將氧化石墨烯與含疊氮基物質(zhì)反應(yīng)得到基于疊烯化學的共價修飾的功能化石墨烯材料，可以使多種官能團(如羥基、羧基、氨基、溴基、長鏈烷基)和高聚物(如聚乙二醇和聚苯乙烯)共價連接到石墨烯上，具有良好的溶劑分散性。中國發(fā)明專利申請?zhí)?01010535177. 3的專利文件公開了一種生物相容性石墨烯的制備方法，將氧化石墨烯溶液與含巰基類的氨基酸及其衍生物反應(yīng)，得到可以穩(wěn)定分散于水溶液中，表現(xiàn)出良好生物相容性的材料。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?01010530369. 5的專利文件公開了一種在石墨烯表面接枝聚合物的方法，將石墨烯或氧化石墨烯分散在溶劑中，加入乙、烯基單體，通氮氣下加入引發(fā)劑，加熱反應(yīng)并經(jīng)后處理后得到多種聚合物接枝的石墨烯，其權(quán)利要求的乙烯基單體包括苯乙烯、苯乙烯磺酸納、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸、4-乙烯基吡唆、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡咯烷酮或丙烯腈。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?01110044749. 2的專利文件公開了一種水溶性石墨烯的制備方法，將氧化石墨與考馬斯亮藍作用，再加入還原劑反應(yīng)，獲得水溶性石墨烯，其溶解度可以達到1-1. 5mg/mL。以上接枝氧化石墨烯的方法中都不涉及本發(fā)明申請中的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯，其特征在于，其具有如下式(I)所示的結(jié)構(gòu)式
2.一種磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)氧化石墨烯的活化預(yù)處理取氧化石墨烯的水分散液，加入水溶性氧化還原引發(fā)體系，然后在惰性氣體的氛圍中，利用超聲波振蕩處理0. l_8h，處理溫度為0° C-90° C，所述的水溶性氧化還原引發(fā)體系加入的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的0. 1%_50%，得到活化的氧化石墨烯分散液； (2)活化的氧化石墨烯與磷酰膽堿結(jié)構(gòu)接枝向步驟(I)中所述的氧化石墨烯分散液中加入磷酰膽堿結(jié)構(gòu)的可聚合化合物的水溶液，在空氣或者惰性氣體的氛圍中進行接枝聚合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為0° C-100。C，反應(yīng)時間為0. l_24h，且含有磷酰膽堿結(jié)構(gòu)的可聚合化合物的加入的質(zhì)量與氧化石墨烯的質(zhì)量比為1-1000:100，然后將反應(yīng)后的混合物進行分離純化后，干燥得到目標產(chǎn)物磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，水溶性氧化還原引發(fā)體系包括氧化劑和還原劑中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，所述的氧化劑包括過硫酸鹽、氫過氧化物、高錳酸鹽、四價鈰鹽中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，所述的還原劑包括二價鐵鹽、亞銅鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、醇、胺、醛、酸、糖中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，所述的水溶性氧化還原引發(fā)體系加入的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的1%-10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，所述的含有磷酰膽堿結(jié)構(gòu)的可聚合化合物的加入的質(zhì)量與氧化石墨烯的質(zhì)量比為50-500:100。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體為氮氣或者氬氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，在步驟(I)中預(yù)處理完成后還具有進行純化處理的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯的制備方法，其特征在于，步驟(I)和步驟(2)所述的純化為離心、過濾、洗滌、半透膜透析中的任一種純化方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯及其制備方法，所述的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯為一種通過化學接枝的方式將至少一個含有磷酰膽堿結(jié)構(gòu)的齊聚物連接到氧化石墨烯片層上。本發(fā)明提供的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯由于化學接枝了親水的磷酰膽堿結(jié)構(gòu)，在水、鹽水、細胞培養(yǎng)液中分散性良好而且穩(wěn)定，可在室溫下長期放置不出現(xiàn)沉淀。磷酰膽堿結(jié)構(gòu)是生物體內(nèi)固有的一類化合物如磷脂中的一部分，因此磷酰膽堿結(jié)構(gòu)修飾的氧化石墨烯有可能具有生物相容性，具有在生物醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用的可能。其制備過程簡便、可靠，易于實現(xiàn)。
文檔編號C01B31/04GK102674336SQ201210178798
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者劉愚, 張弢, 蔣正生 申請人:南京大學