碳纳米管在生物医学中的应用x

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1、碳纳米管在生物医学的应用碳纳米管又叫巴基管，碳的同素异形体，1991年由日本科学家发现。由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管。可以看成由六边形的石墨板成360°卷曲而成的管状材料,管的内径在几纳米到几十个纳米之间,长度可达微米量级,是理想的准一维材料。单壁碳纳米管直径为1-6nm多壁碳纳米管直径nm→μm碳纳米管特殊性质力学性能碳纳米管因其独特的结构而具有优良的力学性能。它的抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级。碳纳米管的杨氏模量与金刚石相当，约为1TPa，是钢的5倍左右，为已知材料的最高模量

2、；其弹性应变最高可达12%。它是最强的纤维，在强度与重量之比方面，这种纤维是最理想的。为了发挥纳米碳管优异的力学性能，人们尝试将其添加到一定的聚合物基体中，通过改进纳米碳管的分散和界面结合性以期获得最佳增强效果。因此纳米碳管的各种复合材料应用非常广泛。电学性能由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6mm时，导电性能下降；当管径小于6mm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。实验发现根据其直径和螺旋度的不同，它既可以表现出金属性又可以表现出半导体性，所以纳米碳管适宜于制备晶体

3、管。热力学性能一维管具有非常大的长径比，因而大量热是沿着长度方向传递的，通过合适的取向，这种管子可以合成高各向异性材料。虽然在管轴平行方向的热交换性能很高，但在其垂直方向的热交换性能较低。适当排列碳纳米管可得到非常高的各向异性热传导材料，如今后计算机芯片的导热板，也可用作发动机、火箭等各种高温部件的防护材料。吸波特性吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其它形式的能量而消耗掉。纳米碳管薄膜对红光和红外激光有良好的吸附特性。因此用纳米碳管作成的物体对微波雷达有良好的隐身性能。储氢性能目前普遍认为：纳米碳管的吸附作用主要是由于纳米粒子

4、碳管的表面羟基作用。纳米碳管表面存在的羟基能够和某些阳离子键合，从而达到表观上对金属离子或有机物产生吸附作用；另外，纳米碳管粒子具有大的比表面积，也是纳米碳管吸附作用的重要原因。1997年，A.C.Dillon对单壁碳纳米管(SWNT)的储氢性能做了研究，SWNT在0℃时,储氢量达到了5%。DeLuchi指出:一辆燃料机车行驶500km,消耗约31kg的氢气，以现有的油箱来推算，需要氢气储存的重量和体积能量密度达到65%和62kg/m3。这两个结果大大增加了人们对碳纳米管储氢应用前景的希望。碳纳米管的毒性碳纳米管的肺毒性尽管ＣＮＴ没有肺毒性前兆，但最近组织学研究发现有肺部炎症和肉

5、芽肿形成。皮肤刺激目前关于ＣＮＴ皮肤刺激性的研究十分有限，结论是处理这些碳纳米材料无需特殊防护。碳纳米管的细胞毒性碳纳米管的生物相容性与神经细胞的作用ＣＮＴ独特的电学性质促进了ＣＮＴ在神经应用（尤其神经突增长）方面的生物相容性研究与成骨细胞的作用纳米级ＣＮＦ可促进成骨细胞粘附，而成纤维细胞、软骨细胞和平滑肌细胞在高能ＣＮＦ上粘附性降低，且不受粒径影响。抗体相互作用生产包裹抗体ＳＷＣＮＴ细胞探针及药物传递工具是可行的。碳纳米管作为药物和疫苗的传递工具碳纳米管在生物医学的应用生物电驱动材料碳管生物复合材料的可控电驱动性能的发现和深入研究，可为电驱动材料在人工肌肉、仿生微型机器人，微流

6、道控制系统等领域的应用发展起重要的推动作用通过控制所施加的电信号可以实现复合材料的可控电-驱动。其产生的机理被证实为碳纳米管的电-热能量转换导致的复合物的热膨胀和收缩。悬空放置的条状碳纳米管/壳聚糖聚合物薄膜在电压关(a)和电压开(b)的条件下的光学图片生物支架材料对商品化的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管进行了氧化或纯化处理,通过真空抽滤方法制备出多种SWCNTs和MWCNTs支架材料。在医学方面做成超微纳米钳，就有可能运用于纳米微型手术。胞内靶向给药载体利用壳聚糖(CHI)和海藻酸钠(ALG)对cutSWCNTs共同进行非共价修饰,并引入靶向分子叶酸和蒽环类抗癌药物阿霉素制备出一种

7、兼具靶向和缓释效果的胞内给药载体体系。具有载药率高、靶向性好、并具有pH响应的缓释性能等优点,有望用作新型的抗肿瘤给药体系。谢谢！