碳纳米管是一种具有完美石墨结构的空心管,这种独特的结构与尺寸赋予了碳纳米管优异的力学强度和弹性,以及理想的导电和导热性能。当把碳纳米管的独特物理性能与生物分子的特异识别功能相结合时,碳纳米管有可能在任何纳米尺度的生物医学装置和器件上充当最基本的电子或光学结构元件,进行体内疾病探测、诊断及靶向治疗。本项目拟以碳纳米管在血液循环系统中微型生物医学装置上的应用为最终目的,根据血浆蛋白分子的特点,选择不同
本项目首先采用混合强酸结合超声处理的方法对多壁碳纳米管进行表面氧化处理,得到了浓度在一定范围内可控、分散状态稳定的多壁碳纳米管/水悬浮液,并确定了影响碳纳米管在水中分散程度的关键因素是其表面氧化程度。在此基础上,通过X-光吸收光谱、扫描电镜、SDS-凝胶电泳、荧光光谱分析方法、酶联免疫分析等方法研究了碳纳米管对蛋白质分子的作用及可能机理,确定碳纳米管可以通过物理吸附和化学连接方法结合蛋白质分子,并保持蛋白质分子的免疫原性;同时,碳纳米管可以将所载蛋白运送到细胞中,在一定浓度下具有安全性。在本项目上述两方面研究的基础上,将稳定分散在水溶液中的碳纳米管与来自人肝癌细胞H22的肿瘤蛋白分子连接,在皮下种植人肝癌细胞H22的小鼠模型上研究载肿瘤抗原蛋白的碳纳米管对免疫系统的作用,研究发现,载蛋白碳纳米管制剂可以提升免疫系统对肿瘤抗原的特异性识别能力和杀伤能力;与生物免疫方法联合应用,可将肿瘤的治愈率从33%提高到54%。此项研究所取得的进展显示了碳纳米管在抗肿瘤免疫治疗方面重要的理论研究意义和临床应用价值。