荧光碳纳米管的合成及其在两亲分子有序组合体中的性能调控

Functionalized carbon nanotubes (CNTs) have great potential applications in biological delivery and gene therapy. As a new type of integrated carriers which have the abilities of both drug loading and biological labelling, fluorescent CNTs are endowing new developing opportunities in targeting tracer, fluorescence imaging, biological chip and biosensor in living system. They are expected to be used for drug delivery and controlled release, cancer diagnosis and targeted therapy. This project aims to synthesize a series of novel fluorescent CNTs, which will then be dispersed into aqueous solutions by using different types of amphiphilic molecules. The photoelectronic properties of these fluorescent CNTs will be further enhanced by template modulation using self-assemblies of amphiphilc molecules including foams, liquid crystals and vesicles. We will also explore the structure-property relationship by investigating the influences of molecular structure and various external conditions (method of dispersion, temperature, pH value, ionic strength) on the dispersion and property manipulation of these fluorescent CNTs in aqueous solutions. Based on the experimental results, the interaction mechanism will be elucidated. This project can provide important experimental data and necessary theoretical guidance on the applications of fluorescent CNTs in life science and related scientific fields.

功能化修饰的碳纳米管(CNTs)在生物传递和基因治疗中有广阔的应用前景。作为一类新型的既具有药物负载又具备生物标记功能的一体化载体，荧光CNTs将为生命体系的靶向示踪，高灵敏、实时、原位荧光成像，生物芯片和传感器等研究提供新的发展契机，并有望用于药物传送和缓释、癌症诊断和靶向治疗中。本项目拟合成一系列结构新颖的荧光CNTs，选择不同类型的两亲分子将其有效分散，提高它在水溶液中的溶解度；并进一步以泡沫、液晶、囊泡等两亲分子有序组合体为模板，对荧光CNTs进行性能调控，使其能够发挥更优异的光电性能，以最大限度地发掘荧光CNTs的科学价值；同时研究荧光CNTs的结构与性能之间的关系；探讨两亲分子的结构及外界条件（分散方式、温度、pH值、离子强度）对荧光CNTs分散和性能调控的影响并阐述其相互作用机理。该项目的研究能够为荧光CNTs在生命科学及相关领域的应用提供重要的实验数据支持和必要的理论指导。

荧光碳纳米管（CNTs）在生命体系的靶向示踪，高灵敏、实时、原位荧光成像，生物芯片和传感器中有广阔的应用前景，可有望用于药物传送和缓释、癌症诊断和靶向治疗中。本项目合成了一系列结构新颖的荧光CNTs，并通过两亲分子有序组合体对荧光CNTs进行性能调控，并将碳材料拓展到了石墨烯系列。主要研究内容：1）以酸化的MWNTs为起始物分别与铕(Eu)和铽(Tb)等稀土元素配合物反应成功制得了稀土配合物修饰的荧光CNTs，并研究了其荧光碳纳米管的发光性质。然后我们选择了不同类型的两亲分子将其有效分散，提高荧光 CNTs 在水溶液中的溶解度；并进一步对荧光 CNTs 进行了性能调控，将荧光 CNTs 掺杂到两亲分子形成的液晶体系中，制备了荧光 CNTs/两亲分子液晶复合材料; 2) 将制备的荧光碳纳米管用于ECL适配体传感器的构建，对其进行了电化学阻抗谱（EIS）和ECL强度表征，并对所构建的电致化学发光适配体传感器进行了稳定性、选择性及重现性的考察，最后通过血清样品中的凝血酶含量的测定评价了所构建的传感器的可行性和可靠性。3）将碳材料的类型从荧光碳纳米管扩展到了石墨烯和氧化石墨烯上，研究了石墨烯和氧化石墨烯在两亲分子有序组合体中的性能调控。