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单壁碳纳米管(SWNTs)独特的一维管状分子结构使其具有许多优良的物化性能。作为一种新型纳米材料,SWNTs不仅在能源、电子、IT及材料等领域取得了快速发展,近年来在生物医药领域也显示出潜在的应用前景。然而由于碳纳米管易于团聚,不能在水以及大多数有机溶剂中分散。要使SWNTs成功应用于生物医药领域,关键在于通过表面修饰赋予其优良的水溶性和生物相容性。
本文从分子设计的角度出发,利用聚乙二醇优异的水溶性和生物相容性,将含3,5-二(甲氧基聚乙撑氧基)苯甲醛通过[2+2]缩合反应,分别与二吡咯甲烷和5-(戊基)二吡咯甲烷,5-(十一烷基)二吡咯甲烷反应,合成了三种新型非离子型水溶性卟啉分子。在此基础上,采用非共价改性方法,利用卟啉环与SWNTs侧壁之间的π-π相互作用以及卟啉环外围疏水取代链与SWNTs间的疏水作用,成功制备了卟啉/SWNTs复合物,并初步考察了卟啉浓度对卟啉负载百分率和卟啉负载量的影响。
功能化后的SWNTs能够在水中均匀分散。紫外-可见光谱、荧光光谱、透射电镜的测试结果均表明非离子型水溶性卟啉分子与SWNTs之间存在强烈的相互作用。其中,含有柔性烷基取代链的meso-四取代卟啉分子因与SWNTs之间存在π-π和疏水双重相互作用,所形成的复合物在水中表现出更好的分散稳定性。这种既具有水溶性又具有生物相容性和良好稳定性的功能化SWNTs,在生物医药领域具有潜在的应用前景。