一种大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法
阅读：1016发布：2020-05-27
专利汇可以提供一种大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 碳 纳米管 功能化修饰技术领域，具体涉及一种 大豆分离蛋白 功能化修饰单壁 碳纳米管 的方法。该方法将大豆分离蛋白和经过混酸处理的 单壁碳纳米管 按一定的比例添加到 水 中，经特定的 温度 和超声处理后制得大豆分离蛋白与纯化的单壁碳纳米管的纳米 复合材料 ，所述复合材料是通过物理反应修饰 酸化 的单壁碳纳米管，通过超声作用，大豆分离蛋白在水中形成疏水端和亲水端，疏水端通过疏水作用 吸附 在疏水的单壁碳纳米管的表面，从而提高了单壁碳纳米管的 水溶性 ，作为新型难溶性药物的载体，不会对人体造成伤害。，下面是一种大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法专利的具体信息内容。
1.一种大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，包括如下步骤：
酸化处理：将单壁碳纳米管加入到浓硫酸与浓硝酸的混合溶液中，进行冷凝回流处理，冷却至室温，过滤，洗涤；
功能化修饰：将酸化处理后的单壁碳纳米管加入到水中，在0℃以下的温度下进行探头超声处理，加入大豆分离蛋白，继续探头超声，最后将混合溶液离心分离，将上清液进行冻干即可。
2.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述功能化修饰步骤中，加入大豆分离蛋白后的探头超声处理的功率均为100-500W，超声
2-5s，间歇1-3s。
3.根据权利要求2所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述功能化修饰步骤中，两次探头超声的时间均为30-60min。
4.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述冷凝回流的温度为70-85℃，冷凝回流的时间为4-8h。
5.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，以单壁碳纳米管的质量计，所述功能化修饰步骤中水的用量为20-40mL/mg。
6.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述单壁碳纳米管与大豆分离蛋白的质量比1:10-1:100。
7.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，以单壁碳纳米管的质量计，所述浓硫酸与浓硝酸的混合溶液的用量为2-5mL/mg。
8.根据权利要求7所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述浓硫酸与浓硝酸的体积比为2-4:1，优选的，二者体积比为3:1。
9.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述浓硫酸的浓度为90wt％以上，浓硝酸的浓度为63wt％以上。
10.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述离心分离的条件为转速8000-12000r/min，时间20-40min。
一种大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法
技术领域
背景技术
[0002] 单壁碳纳米管具有良好的跨膜特性和较高的比表面积，使得其能够轻易的进入细胞及负载大量的药物，所以单壁碳纳米管在生物医药领域有着重要的发展潜力和应用前景。但是由于单壁碳纳米管在水溶液中的溶解性较差，易发生团聚并沉淀，如果单壁碳纳米管穿过细胞膜进入细胞，会沉积在细胞中，最终导致组织发生病变。所以，未经处理的单壁碳纳米管对细胞是有毒性的，为了实现单壁碳纳米管在医学载药上的广泛应用，需要用表面活性剂对单壁碳纳米管进行功能化修饰，以改善其在水中的分散性，降低细胞毒性。
[0003] 目前，通常使用物理或化学的方法对单壁碳纳米管进行功能化修饰，以改善其在水中的分散性，而采用化学修饰的方法易破坏纳米管的共轭π-π系统，经化学修饰后产生的官能团会对细胞组织造成损害。因此，物理改性被认为是提高单壁碳纳米管在水中分散性的理想方法，其能够减少对单壁碳纳米管结构的破坏。
[0004] 例如，中国专利文献CN102464311A公开了一种亲水性碳纳米管复合结构的制备方法，其采用可溶性蛋白溶液浸润所述碳纳米管结构，使所述可溶性蛋白溶液充分渗透至所述碳纳米管结构内部，从而得到具有亲水性的碳纳米管结构。但是该专利文献中可溶性蛋白会渗入碳纳米管的内部结构，若将其作为药物载体会影响药物负载量，使得碳纳米管在医用载药应用方面受到限制。
发明内容
[0005] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的碳纳米管修饰后影响其负载量等缺陷，从而提供一种大豆分离蛋白功能修饰单壁碳纳米管的方法，利用大豆分离蛋白既亲水又亲油的特性，通过物理作用使大豆分离蛋白吸附在疏水的单壁碳纳米管表面进行修饰。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，包括如下步骤：
[0008] 酸化处理：将单壁碳纳米管加入到浓硫酸与浓硝酸的混合溶液中，进行冷凝回流处理，冷却至室温，过滤，洗涤；酸处理步骤不但能去除杂质，还能将单壁碳纳米管的尺寸变小，从而增加单壁碳纳米管在水中的分散性。
[0010] 进一步地，所述功能化修饰步骤中，加入大豆分离蛋白后的探头超声处理的功率均为100-500W，超声2-5s，间歇1-3s。
[0011] 进一步地，所述功能化修饰步骤中，两次探头超声的时间均为30-60min。
[0012] 进一步地，所述单壁碳纳米管与大豆分离蛋白的质量比1:10-1:100。
[0013] 进一步地，所述冷凝回流的温度为70-85℃，冷凝回流的时间为4-8h。
[0014] 进一步地，以单壁碳纳米管的质量计，所述功能化修饰步骤中水的用量为20-40mL/mg。
[0015] 进一步地，所述浓硫酸与浓硝酸的体积比为2-4:1；优选的，二者的比例为3:1。
[0016] 进一步地，以单壁碳纳米管的质量计，所述浓硫酸与浓硝酸的混合溶液的用量为2-5mL/mg。
[0017] 进一步地，所述浓硫酸的浓度为90wt％以上，浓硝酸的浓度为63wt％以上。
[0018] 进一步地，所述离心分离的条件为转速8000-12000r/min，时间20-40min。
[0019] 上述方案中，所述的冷凝回流须在水浴或油浴的条件下进行；所述的过滤和洗涤须重复多次至中性。
[0020] 本发明技术方案，具有如下优点：
[0021] 1.本发明提供的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，首先利用混酸除去单壁碳纳米管中的杂质，缩小单壁碳纳米管的尺寸，再将酸化处理的单壁碳纳米管与大豆分离蛋白经超声混合，在水溶液中大豆分离蛋白通过与单壁碳纳米管之间的疏水作用在单壁碳纳米管表面进行修饰，大豆分离蛋白通过物理作用覆盖在单壁碳纳米管的表面，改善了单壁碳纳米管表面的亲水性，提高了在水中的分散性，同时药物负载量不受影响，整个过程无需发生化学反应，制备方法简单、无毒。
[0022] 2.本发明提供的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，修饰过程中通过对温度、超声等条件的控制，避免了单壁碳纳米管发生聚沉，最终改善单壁碳纳米管在水中的分散性。如果超声时间过短，碳纳米管分散不够均匀达不到最好的修饰效果；如果超声时间过长，也会影响大豆分离蛋白在单壁碳纳米管表面分布，最终影响其在水中的分散性；此外超声作用会使水溶液温度升高，温度升高会使分散均匀的碳纳米管极易发生聚集，影响分散效果，而且温度过高还会使大豆分离蛋白部分失活，使得修饰效果下降。
[0023] 3.本发明提供的大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管的方法，选用的大豆分离蛋白在功能化修饰过程中充当的是生物表面活性剂，大豆分离蛋白具有很好的表面结合和修饰活性，而且还具有高度的生物相容性以及很高的营养价值，所以大豆分离蛋白作为单壁碳纳米管的修饰材料，是无毒、安全的，可以广泛应用于医疗卫生领域。附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027] 图3是本发明实施例1经大豆分离蛋白修饰后单壁碳纳米管的透射电镜谱图。
具体实施方式
[0028] 实施例1
[0029] 将98％wt的浓硫酸溶液与69.8％wt的浓硝酸溶液按体积比为3:1进行混合，取100mL转移到三口烧瓶中。将50mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在80℃条件下冷凝回流并搅拌6小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到20ml超纯水中，在冰水浴条件下探头超声
40min。加入40mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，功率为300W，超声3s，间歇
2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
40min。加入40mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，功率为300W，超声3s，间歇
2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0030] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量：
[0031] 通过文献可以知道单壁碳纳米管在808nm处有紫外吸收峰，采用探头超声的办法将不同浓度酸化处理后的单壁碳纳米管分散均匀，用高效液相色谱仪测定不同浓度单壁碳纳米管的吸光度，根据吸光度和浓度绘制标准曲线，如Y＝kx+b。
[0032] 取上述上清液，采用高效液相色谱仪测定大豆分离蛋白与单壁纳米管复合纳米材料的吸光度，根据吸光度通过上述标准曲线测定单壁碳纳米管的含量。
[0033] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.41mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.96mg姜黄素。
[0034] 将实施例1修饰后的单壁碳纳米管进行X射线光电子能谱全局分析，从图1中可以看出修饰后单壁碳纳米管表面出现O1s，N1s，C1s和低强度S2p信号，很显然N，S元素都包含在大豆分离蛋白所含的N，S中，酸化后单壁碳纳米管中没有N，S元素，说明大豆分离蛋白覆盖在了单壁碳纳米管表面。
[0035] 将实施例1修饰后的单壁碳纳米管进行X射线光电子能谱C元素分析，从图2中可以看出单壁碳纳米管经大豆分离蛋白修饰后既没有新共价键的生成，也没有旧共价键的消失，说明大豆分离蛋白是通过物理作用吸附到单壁碳纳米管表面。
[0036] 将实施例1修饰后的单壁碳纳米管进行透射电镜扫描，从图3中可以看出单壁碳纳米管经大豆分离蛋白修饰后，单壁碳纳米管均匀分散在水中，没有发生聚沉。
[0037] 本发明实施例2-6所得修饰后的单壁碳纳米管进行上述测试，均能得到相似的谱图和一致的结论，以下不再赘述。
[0038] 实施例2
[0039] 将98％wt的浓硫酸溶液与69.8％wt的浓硝酸溶液按体积比为3:1进行混合，取250mL转移到三口烧瓶中。将100mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在80℃条件下冷凝回流并搅拌6小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到20ml超纯水中，在冰水浴条件下探头超声
40min。加入30mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，功率为400W，超声3s，间歇
2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
40min。加入30mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，功率为400W，超声3s，间歇
2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0040] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0041] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.38mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.97mg姜黄素。
[0042] 实施例3
[0043] 将98％wt的浓硫酸溶液与69.8％wt的浓硝酸溶液按体积比为3:1进行混合，取150mL转移到三口烧瓶中。将70mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在80℃条件下冷凝回流并搅拌6小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到40ml超纯水中，在冰水浴条件下探头超声
40min。加入50mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，功率为350W，超声3s，间歇
2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
40min。加入50mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，功率为350W，超声3s，间歇
2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0044] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0045] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.32mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.93mg姜黄素。
[0046] 实施例4
[0047] 将98％wt的浓硫酸溶液与69.8％wt的浓硝酸溶液按体积比为2:1进行混合，取120mL转移到三口烧瓶中。将55mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在70℃条件下冷凝回流并搅拌8小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到22ml超纯水中，在-4℃条件下探头超声40min，两次探头超声功率均为500W，超声2s，间歇1s。加入10mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min。将混合溶液在8000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0048] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0049] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.36mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.94mg姜黄素。
[0050] 实施例5
[0051] 将90％wt的浓硫酸溶液与67％wt的浓硝酸溶液按体积比为4:1进行混合，取200mL转移到三口烧瓶中。将60mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在85℃条件下冷凝回流并搅拌8小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到20ml超纯水中，在-10℃条件下探头超声40min，两次探头超声功率均为200W，超声5s，间歇3s。加入100mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min。将混合溶液在12000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0052] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0053] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.42mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.95mg姜黄素。
[0054] 实施例6
[0055] 将95％wt的浓硫酸溶液与63％wt的浓硝酸溶液按体积比为2:1进行混合，取250mL转移到三口烧瓶中。将50mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在70℃条件下冷凝回流并搅拌8小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到25ml超纯水中，在冰水浴条件下探头超声40min，两次探头超声功率均为300W，超声4s，间歇2s。加入20mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min。将混合溶液在11000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0056] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0057] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.38mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.93mg姜黄素。
[0058] 实施例7
[0059] 将98％wt的浓硫酸溶液与69.8％wt的浓硝酸溶液按体积比为3:1进行混合，取150mL转移到三口烧瓶中。将70mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在80℃条件下冷凝回流并搅拌6小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到30ml超纯水中，在冰水浴条件下探头超声
40min。加入50mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，两次探头超声的功率均为
300W，超声3s，间歇2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
40min。加入50mg大豆分离蛋白，在冰水浴条件下探头超声40min，两次探头超声的功率均为
300W，超声3s，间歇2s。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0060] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0061] 试验结果表明本实施例大豆分离蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，大豆分离蛋白的修饰效果为0.45mg能够分散于水中。进行药物负载量测试，得出每毫克大豆分离蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载1.99mg姜黄素。
[0062] 对比例1
[0063] 将98％wt的浓硫酸溶液加入到100mL转移到三口烧瓶中。将50mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在80℃条件下冷凝回流并搅拌6小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到20ml超纯水中，在室温条件下探头超声40min。加入40mg牛血清蛋白，在室温件下探头超声40min。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0064] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0065] 试验结果表明本实施例牛血清蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，牛血清蛋白的修饰效果为0.16mg能够分散于水中，修饰过程中有聚沉现象。进行药物负载量测试，得出每毫克牛血清蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载0.63mg姜黄素。
[0066] 对比例2
[0067] 将98％wt的浓硫酸溶液加入到100mL转移到三口烧瓶中，将50mg的单壁碳纳米管加入上述三口烧瓶中，在80℃条件下冷凝回流并搅拌6小时，冷却至室温。将酸化处理的单壁碳纳米管进行抽滤，用超纯水洗涤至中性。将1mg上述酸化处理的单壁碳纳米管加到20ml超纯水中，加入40mg牛血清蛋白静置40min。将混合溶液在10000r/min转速下离心30min，取上清液，将上清液放在冷冻干燥机中冻干即可。
[0068] 采用高效液相色谱仪检测处于溶解状态下的单壁碳纳米管的含量，方法如实施例1。
[0069] 试验结果表明本实施例牛血清蛋白修饰酸化处理的单壁碳纳米管生成的纳米复合材料，牛血清蛋白的修饰效果为0.07mg能够分散于水中，修饰过程中有聚沉现象严重。进行药物负载量测试，得出每毫克牛血清蛋白功能化修饰单壁碳纳米管负载0.23mg姜黄素。
[0070] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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