稳定同位素13C标记的富勒烯及其衍生物的体内动力学研究

碳纳米材料富勒烯及其衍生物在生物医药应用领域具有非常重要的应用前景，寻找和建立快速、精确、灵敏地定量检测体内碳纳米材料的方法，获得与体内动力学相关的数据，是推动碳纳米材料纳米毒理学研究的关键。目前，人们多以放射性同位素或荧光基团标记富勒烯，然而，由于引入放射性或荧光基团造成富勒烯分子结构及理化性质的改变，出现带示踪原子的富勒烯侧链是否在体内断裂以及放射性同位素的蓄积放射毒性的问题，而无法客观、真实、精确的反映富勒烯及其衍生物纳米颗粒本身的生物学行为。本项目以稳定同位素13C替代C60骨架碳原子，通过同位素比值-质谱仪定量检测13C/12C的比值的变化，研究亲水性富勒烯衍生物的体内动力学行为，揭示碳纳米材料表面修饰等特性与其生物学效应的内在联系和规律，不仅可避免目前放射性标记存在的问题，而且将为碳纳米材料的纳米毒理学研究提供可靠的方法，为碳纳米材料的纳米安全性评估提供参考和依据。

本课题合成了稳定同位素13C直接标记碳笼骨架碳原子的富勒烯及其衍生物，并以MS, IRMS, IR, Raman, CNMR等技术研究了13C标记富勒烯的结构及其稳定同位素效应。第一次利用稳定同位素13C标记富勒烯纳米材料，实现了对纳米材料原位、实时、安全无损、定量的体内代谢动力学行为和生物分布研究。这种稳定同位素直接标记碳纳米材料的研究将为基于碳纳米材料的纳米安全性评估和纳米药物的临床开发应用，创建一个新的检测平台，奠定重要的实际应用基础。研究结果已发表3篇SCI论文，其中发表在Environ. Sci.: Nano的论文被邀请做封面文章。