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碳纳米管(MWNTs)特殊的结构,使其在化学、力学、电学、光学等方面具备优良的性质,可以应用于电学、机械、化学和生物医学等领域。但是由于MWNTs几乎不溶于水和任何有机溶剂,分散性能极差,而且具有一定的细胞毒性,这又限制了其应用,因此必须对MWNTs进行功能化修饰,从而提高其分散性以及生物相容性。本文通过合成三种糖基表面活性剂来对MWNTs进行表面改性,一方面提高了碳纳米管在水中的分散性能,另一方面由于糖基表面活性剂是典型的绿色、低毒、刺激性小的表面活性剂,从而提高了MWNTs的生物相容性,降低了细胞毒性。
1.用N-十六烷基胺分别和乳糖酸、乳糖及麦芽糖反应,经过一步合成,分别制成十六烷基乳糖酸酰胺、十六烷基乳糖胺和十六烷基麦芽糖胺。将这三种糖基表面活性剂非共价包覆到多壁碳纳米管表面形成糖.碳纳米管复合体,用UV-is、XPS、Raman、TEM和HRTEM来表征。实验结果表明,三种糖基表面活性剂成功的包裹在MWNTs表面,而且有效地提高了MWNTs在水溶液中的分散性能。
2.选择一系列体积分数的甲醇、乙醇和异丙醇溶液做溶剂分别制备十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs、十六烷基乳糖胺-MWNTs、十六烷基麦芽糖胺-MWNTs复合体悬浮液,用紫外、XPS考察不同溶剂中糖基表面活性剂分散MWNTs的效果。结果表明随着有机溶剂体积分数的增大,三种糖基表面活性剂分散MWNTs的能力先增大后减小。每种醇都有一个最适浓度,对于十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs复合体而言,20％异丙醇分散效果最优,其次是30％乙醇,再次是25％的甲醇,水作溶剂效果最差；对于十六烷基乳糖胺-MWNTs而言,20％异丙醇分散效果最优,其次是10％的乙醇,再次是25％的甲醇,水做溶剂效果最差；对于十六烷基麦芽糖胺-MWNTs而言15％的甲醇分散效果最优,其次是20％乙醇,再次是15％的异丙醇,水作溶剂效果最差。
3.将三种糖基表面活性剂-MWNTs复合体与溶菌酶(LYZ)作用,用园二色谱研究了以不同溶液作溶剂制得的糖基表面活性剂-MWNTs复合体对IXZ二级结构的影响,并用CDpro软件计算LYZ二级结构的含量。结果发现:对于十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs复合体而言,20％异丙醇处理制得复合体引起LYZ二级结构的变化最大,α-螺旋保持率仍可达到77.7％；对于十六烷基乳糖胺-MWNTs复合体而言,同样20％异丙醇处理制得复合体对LYZ影响最大,α-螺旋保持率为83.8％；对于十六烷基麦芽糖胺-MWNTs复合体而言,15％甲醇制得的复合体对LYZ二级结构影响最大,α-螺旋保持率为79.2％,因此可以看出,这三种表面活性剂非共价键修饰后的MWNTs可以使蛋白二级结构保持在较高水平,具有较好的生物相容性。
4.将三种糖基表面活性剂-MWNTs复合体与牛血清蛋白作用,用园二色谱研究了以不同溶液作溶剂制得的糖基表面活性剂-MWNTs复合体对牛血清蛋白二级结构的影响,并用CDpro软件计算蛋白质二级结构的含量。结果发现:对于十六烷基乳糖酸酰胺.MWNTs复合体而言,20％异丙醇处理制得复合体引起BSA二级结构的变化最大,作用后α-螺旋可保持77.9％,其次是30％乙醇作溶剂得到的复合体与BSA的作用,α-螺旋保持率为82.5％；再次是25％甲醇作溶剂得到的复合体与BSA的作用,α-螺旋保持率为91.5％,而水作溶剂得到的复合物与BSA作用后,BSA的α-螺旋保持率为96.6％。这说明十六烷基乳糖胺-MWNTs复合物可引起BSA的二级结构发生变化,但BSA仍能保持大部分的活性。