CN105288663A - 一种氧化石墨烯-金属富勒烯复合物、其制备方法及用途 - Google Patents

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崔荣丽
孙宝云
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Abstract

本发明提供了一种氧化石墨烯-金属富勒烯复合物，其包括氧化石墨烯以及通过π-π相互作用负载至所述氧化石墨烯表面的金属富勒烯。本发明还提供了所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备方法及其作为磁共振成像造影剂的用途。本发明提供的复合物通过π-π相互作用的方式，将金属富勒烯负载在氧化石墨烯表面，方法简单，无需复杂的表面修饰作用，具有更好的水溶性、稳定性、生物相容性以及弛豫性，非常适用作MRI造影剂。

Description

一种氧化石墨烯-金属富勒烯复合物、其制备方法及用途
技术领域
本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种氧化石墨烯-金属富勒烯复合物、其制备方法以及其作为磁共振成像造影剂的用途。
背景技术
金属富勒烯是一种很好磁共振成像造影剂，通常只有经过修饰进行水溶化后才能应用，例如，中国专利ZL03146028.3公开了一种金属富勒烯水合物，其可用作磁共振成像造影剂。但是，金属富勒烯碳笼表面的化学修饰会造成碳笼结构的不完整，易导致内嵌金属的泄露，从而造成肾纤维化等毒性和风险。
氧化石墨烯是具有较好水溶性、两亲性，比表面积大，可用作良好的药物载体，生物毒性低、相容性好。
发明内容
为进一步改善金属富勒烯作为磁共振成像造影剂的性能，本发明的目的之一是提供一种氧化石墨烯-金属富勒烯复合物。
本发明的另一目的是提供所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备方法。
本发明的另一目的是提供所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的用途。
本发明提供的氧化石墨烯-金属富勒烯复合物，包括氧化石墨烯以及通过π-π相互作用负载至所述氧化石墨烯表面的金属富勒烯。
其中，所述氧化石墨烯与所述金属富勒烯的质量比为1:0.01～10。
优选地，所述氧化石墨烯与所述金属富勒烯的质量比为1:0.02～5。
其中，所述金属富勒烯的通式为MC2n，M可以为能够使核磁成像的任意金属或金属化物，优选为表示稀土金属元素或稀土金属的氮化物；n表示30～50的整数，优选地，n表示30～41的整数。
更优选地，所述金属富勒烯包括但不限于GdC82、GdC60、Gd3NC80、LaC82、HoC82、LuC82中的一种或多种。
其中，所述氧化石墨烯与所述金属富勒烯可采用商业化产品，也可按照现有方法制备。
本发明提供的氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备方法为：将氧化石墨烯的水溶液和金属富勒烯的有机溶剂溶液混合自组装即得。
其中，所述有机溶剂可以为不与水互溶的非极性有机溶剂，包括但不限于甲苯、氯苯等。
其中，氧化石墨烯的水溶液和金属富勒烯的有机溶剂溶液可以为任意浓度，可根据所需的复合物中二者的质量比进行调整。为缩短制备时间，优选地可采用饱和溶液进行制备。
其中，氧化石墨烯和金属富勒烯的混合自组装时间也可根据溶液浓度、复合物中二者的质量比等进行调整。
本发明提供的氧化石墨烯-金属富勒烯复合物具有良好的水溶性、稳定性和生物相容性好，且具有良好的弛豫性，因此适用作磁共振成像(MRI)的造影剂。故，本发明还提供了以上技术方案所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物作为磁共振成像造影剂的用途。
本发明提供的氧化石墨烯-金属富勒烯复合物具有以下特点：
(1)通过π-π相互作用的方式，将金属富勒烯负载在氧化石墨烯表面，方法简单，无需复杂的表面修饰作用即可将金属富勒烯水溶化，使其用作造影剂成为可能。
(2)金属富勒烯表面没有官能团直接修饰在其碳笼表面，碳笼结构保持完整，不会导致内嵌金属物质的泄露，因而相对于表面经修饰的金属富勒烯而言具有更好的稳定性。
(3)氧化石墨烯生物毒性低，加之金属富勒烯不易产生金属物质泄露，因此本发明复合物的生物相容性更加优异。
(4)本发明提供的氧化石墨烯-金属富勒烯复合物还具有较高的弛豫性，非常适用作MRI造影剂。
附图说明
图1为本发明所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的结构示意图；
图2A-2D为实施例1所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物与氧化石墨烯的原子力显微镜(AFM)图像和图表；其中，图2A、2B分别表示氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的AFM图像和图表，图2C、2D分别表示氧化石墨烯的AFM图像和图表；
图3A-3B为实施例1所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物与氧化石墨烯的投射电子显微镜(TEM)图像；其中，图3A表示氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的TEM图像，图3B表示氧化石墨烯的TEM图像；
图4为氧化石墨烯(GO)和实施例1所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的紫外-可见光谱谱图；
图5为氧化石墨烯(GO)和实施例1所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的红外光谱谱图；
图6为氧化石墨烯(GO)和实施例1所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的水溶液外观图片；
图7为使用实施例1所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的造影剂后所得的磁共振成像(MRI)图像；
其中，附图标记说明如下：
1、氧化石墨烯；2、金属富勒烯。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将进一步描述本发明的示例性实施例的技术方案。
实施例1氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备
1、氧化石墨烯制备
根据Hummer方法：石墨(0.25g)加入到0℃浓硫酸(11毫升)中，搅拌下，逐渐加入KMnO4(0.75g)，控制温度低于20℃，搅拌4h，进行低温反应；之后升温到35℃，继续搅拌30分钟，进行中温反应；然后慢慢加超纯水(12毫升)，进行高温反应，保持溶液温度低于100℃，搅拌30分钟之后，加入超纯水(30毫升)。然后，加入30％的过氧化氢(2毫升)，去掉未反应的KMnO4，溶液的颜色变成亮黄色。得到的产物用(150毫升10wt％)HCl和去离子水洗涤，除金属离子和SO4 2-。
将上面制备的产物加入超纯水，利用超声分散，超声100分钟，14000rpm离心50分钟，收集上层悬浮液，所得的氧化石墨烯片层尺寸约200nm，单层厚度约为1nm。
2、氧化石墨烯-金属富勒烯复合物制备
(1)氧化石墨烯水溶液(30毫升，0.1mg/mL)和GdC82甲苯溶液(30毫升，0.02mg/mL)加入到锥形烧瓶中室温下搅拌10分钟。
(2)离心后去除GdC82甲苯溶液。
(3)获得GO-GdC82杂化物的水溶液，再采用去离子水洗涤3次，干燥后得到氧化石墨烯-金属富勒烯复合物。
所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的AFM图像如图2A、2B所示，对比未复合的氧化石墨烯的AFM图像(图2C和2D)来看，氧化石墨烯上负载有金属富勒烯，二者形成了复合物，且氧化石墨烯层的厚度约为1nm，金属富勒烯层的厚度约为1nm。
所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的TEM图像如图3A所示，对比未复合的氧化石墨烯的TEM图像(图3B)来看，氧化石墨烯上负载有金属富勒烯，二者形成了复合物。
所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的紫外-可见光谱图和红外光谱图分别如图4、图5所示。
所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物水溶液外观如图6所示，澄清透明，说明该复合物具备良好的水溶性，放置1个月后也没有沉淀，依然澄清透光。
采用所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物作为MRI造影剂，所得图像如图7所示，说明其具有很好的MRI增强效果，可作为一种非常具有发展潜力的MRI造影剂。
实施例2氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备
1、氧化石墨烯制备
同实施例1。
2、氧化石墨烯-金属富勒烯复合物制备
除将金属富勒烯替换为GdC60的氯苯溶液(30毫升，0.002mg/mL)之外，其余步骤同实施例1。
所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物具备良好的水溶性和稳定性，且具备良好的弛豫性，MRI增强效果好。
实施例3氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备
1、氧化石墨烯制备
同实施例1。
2、氧化石墨烯-金属富勒烯复合物制备
除将金属富勒烯替换为LaC82的甲苯溶液(30毫升，0.5mg/mL)之外，其余步骤同实施例1。
所得氧化石墨烯-金属富勒烯复合物具备良好的水溶性和稳定性，且具备良好的弛豫性，MRI增强效果好。
虽然为了说明本发明，已经公开了本发明的优选实施方案，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离权利要求书所限定的本发明构思和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改、添加和替换。

Claims (8)

1.一种氧化石墨烯-金属富勒烯复合物，其特征在于，包括氧化石墨烯以及通过π-π相互作用负载至所述氧化石墨烯表面的金属富勒烯。
2.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述氧化石墨烯与所述金属富勒烯的质量比为1:0.01～10。
3.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，所述氧化石墨烯与所述金属富勒烯的质量比为1:0.02～5。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合物，其特征在于，所述金属富勒烯为MC2n，其中，M表示稀土金属或稀土金属的氮化物，n表示30～50的整数。
5.根据权利要求4所述的复合物，其特征在于，所述金属富勒烯选自GdC82、GdC60、Gd3NC80、LaC82、HoC82、LuC82中的一种或多种。
6.权利要求1-5任一项所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物的制备方法，其特征在于，将氧化石墨烯的水溶液和金属富勒烯的有机溶剂溶液混合自组装即得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自甲苯或氯苯。
8.权利要求1-5任一项所述氧化石墨烯-金属富勒烯复合物作为磁共振成像造影剂的用途。
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