碳纳米管的制备及其在生物医学应用研究

碳纳米管的制备及其在生物医学应用研究
自从1991年以来，碳纳米管（CNTs）已成为各个领域中的研
究热点，也是材料研究中非常具有前途的材料。

随着技术的不断
提高，在传统的工业、能源、环境等领域，碳纳米管的应用越来
越广泛，而在生物医学领域，碳纳米管也展现出了其巨大的潜力。

本文将介绍碳纳米管的制备方法，以及在生物医学应用方面的研
究进展。

一、碳纳米管的制备方法
碳纳米管是由一个或几个石墨烯层卷曲而成的纳米管，具有极
高的比表面积、优异的力学性能和导电性能，成为极具前途的材
料之一。

碳纳米管的制备有以下几种方法：
1. 化学气相沉积法
化学气相沉积法是将碳源气体引入高温炉中，通过悬浮在催化
剂表面的碳源分子，碳原子形成立体的组织电极，形成碳源分子
分解出碳原子并撞击金属催化剂表面形成碳纳米管。

化学气相沉
积法是最常用的方法之一。

2. 电弧放电法
电弧放电法就是将含有碳源的金属棒置于惰性气体（如Ar, He）中，通过放电的方式使得棒子受热，由于热等离子体的作用，分
子分解成为碳原子，棒子在高温等离子体下熔化形成碳纳米管。

这种方法制备的 CNTs 产率较低。

3. 化学还原法
化学还原法是通过于碳纳米管纳米管表面相互作用的化学物质
来控制碳的形态并影响其大小、不同程度的纳米管相互作用。

这
种方法能制备大量的CNT样品，但是成本也比较高。

二、碳纳米管在生物医学应用中的研究进展
1. 生物医学成像
碳纳米管凭借其特殊的光学和磁学性质，一直是生物医学成像
领域的一个焦点。

研究显示，和光学纳米颗粒相比，碳纳米管更
具有优势，并且在各种成像技术中都有广泛的应用。

比如碳纳米管在荧光成像技术中能更好地保持荧光，并且提高了信号比，因此可以用于更清晰地成像。

2. 药物载体
碳纳米管还可以作为药物载体，随着分子改造及补偿性物质的逐渐引入，能够克服药物的生物利用度、改进药代动力学，延长药效时间。

在药物治疗上，CNTs对水溶性药物、肽、蛋白质等系统的封装有效解决了这些类药物的溶解度低、抗蛋白酶性差、生物利用度低等问题，增加了药物的稳定性。

3. 生物传感器
碳纳米管的一些独特的物理和化学特性已被证实是在生物传感器中用处巨大。

其高表面积和高电导率可增加其敏感性，而它的高力学强度和低毒性则使其能够耐受生物体内或外部的环境。

由此，CNTs的应用范围已在生物传感器中扩展到特异性、可持续性和高灵敏度的生物传感器的制备。

许多研究已经证明，CNTs可以作为蛋白质传感器、DNA传感器和药物检测传感器等。

结论
碳纳米管作为一种新型材料，随着各领域技术的增长，其在医疗设备、分子诊疗、生物分子成像和传感器等方面的应用也在不断扩展。

但是由于其毒性和人体影响等问题，需要更深入的研究和严格的监管。

总的来说，碳纳米管具有广阔的市场应用前景，这需要我们在理论研究方面也做出的更多的探索和验证。