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21世纪是纳米科学和生命科学的世纪。将磁性纳米材料和碳纳米材料有效的结合并应用到医学和生命科学领域,将对抵抗疾病、提高人们生存质量具有重大意义。本研究采用了共沉淀法、物理沉积法和化学偶联法分别制备了Fe3O4纳米粒子、磁性碳纳米管复合物、磁性石墨烯和磁性碳纳米管/石墨烯复合物。利用振动样品磁强计、透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪和热重分析仪等仪器对产物的结构和形貌进行了分析表征,并对其载药性能进行了研究。 利用共沉淀法制备了粒径分别为6nm、10nm和12nm的超顺磁性Fe3O4纳米粒子,其磁饱和强度分别为69.25emu/g、101.24emu/g和66.53emu/g。利用改性的碳纳米管,采用物理沉积法合成了三种磁性碳纳米管复合物(CNTs-Fe3O4),其磁饱和强度分别为7.52emu/g、16.50emu/g和16.05emu/g。以广谱抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)为模版,CNTs-Fe3O4(S1)药物负载与释放实验结果表明:当5-FU初始浓度为0.5mg/mL时,经过72h,5-FU的负载量为0.23mg/mg;在37℃条件下释放8h,5-FU释放率分别为40.08％(pH=4.0)和17.47%(pH=6.9)。选择HepG2肝癌细胞作为研究对象,体外实验发现:碳纳米管具有“尖端识别”功能。在0.5h,CNTs-Fe3O4与细胞膜接触,通过非特异性吞噬进入细胞体内;3h后,进入细胞内的CNTs-Fe3O4量增加。 采用常温碱性剥离法,制备了水溶性石墨烯。红外光谱分析显示所制备的石墨烯具有羧基基团。当pH=6.5时,其Zeta电位值为-40.05mV;在弱酸、中性和碱性条件下,石墨烯水溶液具有稳定的分散性。利用化学偶联法制备了磁性石墨烯复合物(G@Fe3O4),其磁饱和强度为23.10emu/g。以5-FU为模版,药物负载与释放实验结果表明:当5-FU初始浓度为0.5mg/mL时,经过72h,5-FU的负载量为0.35mg/mg;在37℃条件下释放8h,5-FU释放率分别为54.72%(pH=4)和14.74%(pH=6.9)。体外实验发现:在3h,G@Fe3O4与细胞膜接触,通过非特异性吞噬进入细胞内;10h后进入细胞质的G@Fe3O4增加,并逐渐靠近细胞核。 利用物理沉积法方法分别制备了两种磁性碳纳米管/石墨烯复合物(G1,G2),其磁饱和强度分别为19.82emu/g和6.56emu/g。药物负载实验结果表明:当5-FU初始浓度为0.5mg/mL时,经过72h,5-FU的负载量分别为0.27mg/mg和0.09mg/mg。以G1为药物载体,药物释放实验结果表明:在37℃条件下释放8h,5-FU释放率分别为58.5%(pH=4)和15.9%(pH=6.9)。体外实验发现:G1能够在0.5h内以非特异性吞噬方式进入HepG2细胞,并随着时间的增加,G1进入细胞量增加,并逐渐靠近细胞核。 以正常肝细胞Chang Liver和HepG2为研究对象,MTT检测结果表明:G1和G@Fe3O4两种复合材料对Chang Liver细胞没有毒性;在浓度5-80μg/mL浓度范围内,Chang Liver细胞的存活率分别大于100%和98%。磁性碳纳米管/石墨烯负载5-FU(G1-5-FU)对HepG2的MTT研究,结果显示,药物载体浓度与HepG2细胞存活率相关,当浓度为80μg/mL时,HepG2细胞24h存活率为28.38%,G1-5-FU的IC50值为7.50μg/mL,G1-5-FU有效缓释释放5-FU药物。