内嵌金属富勒烯在生物医药中的应用.doc

1 内嵌金属富勒烯在生物医药中的应用作者:鄂义峰丁杨栋方芳刘佳川【关键词】内嵌摘要:论述了近几年来内嵌金属富勒烯的合成、分离和提纯方法,阐述了其在生物医药领域的应用前景。关键词:金属富勒烯;生物医药 1991 年第一个宏观量的嵌金属富勒烯 ******@C82 作为一种稳定的化合物也被制备出来[ 1], 从此掀起了内嵌金属富勒烯的研究热潮[2], 内嵌金属富勒烯也就成为国际上富勒烯化学研究的热点课题之一。内嵌金属富勒烯有许多优异的物理和化学性质,这使得它们有可能发展成为超导、有机铁磁体、非线性光学材料、功能分子器件、核磁造影剂、生物示踪剂等新型材料, 它的研究成果对于电子学、电磁学、光学和药学将产生重大影响。内嵌金属富勒烯可以用激光法[3]、电弧法[4]、离子注入法[5] 几种方法合成。最近几年, 许多内嵌金属富勒烯及其同分异构体已被分离纯 2 化出来, 使得它们的结构性质、物理化学性质的研究成为可能。基于内嵌金属富勒烯的某些奇特性质, 预计它在新材料、催化、医药方面有广阔的应用前景。但由于产率低,分离困难, 目前还很难大量得到内嵌金属富勒烯的纯品,因此对其应用的研究还处于起步阶段。将磁性原子包入碳笼形成的内嵌金属富勒烯有可能是一种新型的半导体或超导体; 包入具有荧光或其它光学性质的原子, 有可能在光学上发挥一定的作用; 包入放射性的物质有可能使内嵌金属富勒烯具有放射性; 如果内嵌金属富勒烯被破坏, 碳被燃烧后生成的氧化物与原来的氧化物有不同的性质, 可以成为一种制备氧化物的新方法。此外,碳笼还可以形成管子或“纳米铅笔”, 用来记录数据和划线, 不仅可以在很小的地方记录大量的数据, 还可以在极小的芯片上划出导电的线。目前较多的应用研究主要集中在以下几个方面: 1 内嵌金属富勒烯在医学技术上的应用 La 系金属的内嵌金属富勒烯在 MR I 技术上得以应用主要有两个方面的原因[ 6] 。其一是利用 La 系金属原子的特点, 如某些三价 La 离子具有磁性, 可用于 NMR 检测。其二 3 是内嵌金属富勒烯本身的特殊结构决定的。内嵌金属富勒烯将金属原子包入它全碳的笼状结构中, 可以使金属原子以一种全新的状态进入体内。实验结果表明, 内嵌金属富勒烯有可能成为新的诊断和治疗放射性药物和新的 MRI 对比试剂。 Shinohara [7]和 Cagle [8] 等人首先提出内嵌金属富勒烯可以用于做 MRI 诊断中对比试剂。 Gd 内嵌金属富勒烯与传统的 MRI 对比试剂 Gd 螯合物相比有更为突出的优点: ①顺磁性 Gd 内嵌金属富勒烯更为有效地提高驰豫能力; ②全碳的笼保护 Gd 金属离子不会与外界发生化学反应,因而避免了裸露的 Gd3+ 的毒性。 Cagle 与 Kato [9 ]等分别报导了 ******@C82 (OH)x 的合成,并测定其驰豫率为通常对比试剂的 5~10 倍。图 1 是它做对比试剂与临床上用的 GdDTPA 做对比试剂成像的效果图。在组织内外的实验均表明, ******@C82(OH)x 作对比试剂水质子的驰豫率R1比 GdDTP A 做对比试剂的驰豫率高出20 倍,这使得其在很低的浓度时就可以呈现更清晰的图象。 ******@C82(OH)40 作为高效无毒的显影剂具有其它显影剂无法比较的优势, 如能实现工业化生产, 势将取代现临床所用的常规 GdDTPA 显影剂。