Синтез и Функционализация легированного азотом Кубки углеродных нанотрубок наночастицами золота как корковыми пробками

С присущими им внутренними полостями и универсальный химии поверхности, полые углеродных наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки (УНТ), которые считаются хорошими наноносителей в приложениях доставки лекарств. ^1,2 Однако структура фибрилл нетронутых УНТ малопонят полые интерьеров и может привести к серьезным воспалительной реакции и цитотоксические эффекты в биологических системах. ^3,4 Азот, легированных углеродных нанотрубок, с другой стороны, было обнаружено, обладают более высокой биосовместимостью, чем нелегированного многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) ^5,6 и может иметь лучший препарат Доставка производительности. Легирование атомами азота в графитовую нанотрубку результаты решетки в отсеки полой структурой, напоминающей сложены чашки, которые могут быть отделены, чтобы получить индивидуальные легированного азотом углеродных нанотрубок чашки (NCNCs) с типичной длиной до 200 нм. ^7,8 С их доступными интерьеров и азот функциональные возможности, которые позволяют для дальнейшей химическойфункционализации этих отдельных графитовых чашки весьма выгодны для приложений для доставки лекарств.

Среди различных методов синтеза, легированного азотом УНТ включая дугового разряда ⁹ и магнетронного распыления, ¹⁰ химического осаждения из паровой фазы (CVD) была самым распространенным методом из-за нескольких преимуществ, таких как более высокий выход и проще контроля за условиями роста нанотрубок. Пар-жидкость-твердое вещество (ПЖК) механизма роста обычно используется для понимания процесса CVD роста, легированного азотом углеродных нанотрубок. ¹¹ Вообще есть две различные схемы использовать семена металлического катализатора в росте. В «неподвижным слоем» схеме, наночастицы железа с заданными размерами впервые были синтезированы путем термического разложения пентакарбонил железа и затем высевали на кварцевых предметных стеклах методом центрифугирования для последующего роста сердечно-сосудистых заболеваний. ¹² В "плавающий катализатор" схема, железный катализатор (обычно ферроцен) смешивали и вводили углерода и нitrogen предшественников, а также термического разложения ферроцена предоставляется на месте поколение железо каталитического наночастиц, на которой углерода и азота, предшественники были депонированы. В то время как с неподвижным слоем катализатора обеспечивает лучший контроль над размером полученной NCNCs, выход продукта, как правило, ниже (<1 мг) по сравнению с плавающей схеме катализатор (> 5 мг) на ту же сумму предшественников и роста времени. Как плавающей схеме катализатор также обеспечивает достаточно равномерное распределение по размерам NCNCs, он был принят в эту бумагу для CVD синтеза NCNCs.

CVD-метод дает только что синтезированного NCNCs фибрилл, которые проявляют морфологию состоит из множества сложенных чашках. Хотя нет химической связи между соседними чашки, ⁸ проблемы остаются в эффективной изоляции отдельных чашках, потому что они плотно вставлены друг в друга полостей и проведены многочисленные нековалентных взаимодействий, и внешний слой аморфного углерода. ⁸ AtteMPTS отделить сложены чашки включают химические и физические подходы. В то время как окисление лечения в смеси сильных кислот является типичной процедурой, чтобы сократить нанотрубок и вводить кислород функциональными возможностями, ^13,14 оно также может быть применено, чтобы сократить NCNCs на более короткие части. Микроволновая печь процедуры плазменное травление было также показано, чтобы отделить NCNCs. ¹⁵ По сравнению с химическим подходы, физическое разделение является более простым. Наши предыдущие исследования показали, что, просто шлифование с помощью ступки и пестика отдельных NCNCs может быть частично изолированы от своих многослойную структуру. ⁷ Кроме того, высокой интенсивности зонд-наконечник ультразвуком, о котором сообщалось эффективно сократить однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) , ¹⁶ было также показано, что значительное влияние на разделение NCNCs. ⁸ Зонд-Tip обеспечивает обработку ультразвуком высокой интенсивности ультразвукового власть НСНК решение, которое по существу "трясет" сложены кубки и разрушает слабые Интерастрельчатые, которые держат чашки вместе. В то время как другие потенциальные методы разделения являются либо неэффективными или разрушительными для структуры чашку, наконечник зонда ультразвуком обеспечивает высоко эффективное, экономически эффективной и менее разрушительной-физический метод разделения для получения индивидуальных графитовые чашки.

Только что синтезированный фибриллу NCNCs сначала обрабатывали в концентрированной H ₂ SO ₄ / HNO ₃ кислоты смеси до их разделения с наконечником зонда ультразвуком. Полученный отделены NCNCs были высоко гидрофильным и эффективно диспергированы в воде. Ранее мы определили азота функции, такие как аминогруппы NCNCs и использовать их химической активности для функционализации NCNCs. ^7,8,17 сравнению с нашими сообщалось ранее методом укупорки NCNCs с коммерческими наночастиц, ⁸ в этой работе, наночастицы золота (ВНП), были эффективно прикреплена к поверхности чашки, цитрат сокращение от хлорзолотую кислоту. Из-запредпочтительное распределение азота функциональных на открытых краях NCNCs, ВНП синтезированного на месте из золота предшественников как правило, имеют более эффективное взаимодействие с открытой формой оправы и ВНП "корковыми пробками" на чашках. Такой синтез и функционализации методы привели к новым ВНП-NCNC гибридных наноматериалов для потенциального применения в качестве носителей для доставки лекарств.