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不一样的新型石墨碳纳米胶囊

时间:2016-07-02 14:28 点击:
      石墨也能做成纳米胶囊?据悉,瑞士科学家已经成功研制出了一种新型石墨碳纳米胶囊。更令人惊叹的是,这种新型纳米胶囊不仅有很好的水溶性,还能自发内聚疏水分子,并且只有当周围环境中的疏水分子浓度很低时才会将其释放。这为药物缓释治疗提供了一种新的解决方案。

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      众所周知,纳米胶囊可用于保护敏感性化妆品和食品,或将药物运抵靶标病灶并在特定条件下持续释放内含药物。而所谓的纳米胶囊,是一种类似于普通感冒药胶囊,具有壳/核结构特点且尺寸为纳米级别的金属、非金属以及有机物的包裹体。胶囊外壳通常是中空的泡状或球状物,加载的内核可以是食品或者药品,所以它主要起到一种保护和控制内含物释放的作用,在医药和食品方面运用比较广泛。

      瑞士科学家在Angewandte Chemie上发表的一篇论文显示,他们已经推出一种新品种的纳米胶囊——由三到四个石墨层组装的中空碳泡。(“空心碳纳米球:合成,化学功能化及水中装载类型”)。这些泡状物有很好的水溶性以及能自发内聚疏水分子,并且,只有当周围环境中疏水分子的含量很低时,疏水分子才会被释放。这些特性,对于需要持续释放的药物运输系统来说非常有利。

      基于纯碳的纳米胶囊因其惰性和生物相容性而备受瞩目,其中最有名的空心碳球就是富勒烯。它们的基本结构单元是类似于单层石墨的六边形蜂窝状,但是富勒烯太小不能做成胶囊。而其他较大的空心碳球往往含有较大孔洞、石墨结构含量过低、或者根本不能装载有机分子。

      在苏黎世联邦理工学院与Wendelin J. Stark共事的科学家们,目前已经开发出一种内部疏水而外部亲水的新型石墨碳纳米胶囊。这对那些不溶于水但是又必须通过体内水环境运送的药物而言,新型胶囊是一种理想的载体。

      新型胶囊的合成从用碳包覆的钴纳米颗粒开始。研究者们对这些颗粒进行处理后,使得带负电的聚合物链段可以在颗粒上生长。但由于新型胶囊存在钴纳米金属内核,所以聚合物链只是在泡泡表面增长。这些聚合物链不仅确保了新型胶囊具有高水溶性,并且能防止胶囊凝结在一起。在合成的最后阶段,用酸洗法洗脱金属内核。

      研究者们发现,当胶囊中载有罗丹明B时,会发生一个有趣的现象:疏水的荧光染料,竟然有悖于浓度梯度而自发聚集在泡泡内!这些泡泡就像是水中的油滴,因为在水中,低水溶性的物质会优先漂移进油相。

      此外,研究者们还发现,只有当外部的荧光染料浓度急剧减少时,它们才会从泡泡中被释放出来。这种加载和卸载过程即自动聚集与释放过程,显示出了一种意想不到的滞后现象。研究人员解释道,聚集在泡泡中的罗丹明B会形成一种类似于水包油乳状物的液滴。在这种形式下,染料处于一种相对稳定的状态。因此,染料的释放只发生在外部的荧光染料浓度比加载过程的预期浓度低得多的时候。

      这些可加载的纳米胶囊不仅具备稳定的机械性能,还可以形成长久稳定的乳状物。可以说,这种新型石墨碳纳米胶囊,为发展纳米运输系统提供了一种有趣的新方式。