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本综述系统阐述了功能化碳纳米管（CNTs）作为先进纳米工具在生物医学领域的最新进展。文章重点探讨了通过共价和非共价功能化策略解决CNTs的疏水性、团聚及毒性等固有局限性，并详细分析了其在药物递送（尤其是抗癌和抗真菌治疗）中的应用优势，展现了功能化CNTs相较于传统材料在靶向性和生物相容性方面的显著提升。
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<p>背景：药物递送系统被纳米颗粒（纳米技术的重要组成部分）所革新，其展现出超小尺寸、高表面积质量比和高反应活性，这与具有相同成分的块状材料不同。各种类型的纳米颗粒包括脂质体、新体、胶束、碳基材料等。其中最有用的当属碳纳米管（CNTs），因其独特的光学、电学、热学和力学性能及其结构。此外，根据卷曲的石墨烯片层数，碳纳米管可以是单壁（SWCNTs）或多壁（MWCNTs）。与任何其他技术一样，碳纳米管也存在许多局限性，包括其疏水性、不溶性、易团聚、低分散性以及主要的毒性问题。p>
<p>方法：功能化技术的出现旨在解决上述缺陷。功能化可以是共价的，也可以是非共价的。结果表明，功能化碳纳米管在上述缺点方面均显示出改善。p>
<p>结论：如今，上述功能化碳纳米管在药物递送系统领域，已经以比传统碳纳米管更好的方法实现了更大的目标。p>
<p><strong>关键词： strong>纳米技术，纳米颗粒，碳纳米管，功能化，药物递送，抗癌，抗真菌。p>
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碳纳米管（CNTs）作为纳米技术领域的一颗明星，因其独特的结构特征和优异的物理化学性质，在生物医学领域展现出巨大的应用潜力。本文综述旨在深入探讨功能化碳纳米管（f-CNTs）的制备策略、特性及其在生物医学，特别是药物递送方面的最新进展。
碳纳米管是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的中空管状结构。根据石墨烯片层数，可分为单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）。这种结构赋予了CNTs非凡的力学强度、优异的电学和热学性能，以及高的表面积体积比，使其成为药物载体的理想候选者。然而，CNTs的固有特性也带来了严峻挑战：其在大多数生物相容性溶剂中的疏水性和不溶性导致严重的团聚倾向，降低了分散性；更关键的是，其潜在的生物毒性限制了其直接的生物医学应用。
为了克服这些局限性，功能化策略应运而生。功能化主要通过两种途径实现：共价功能化和非共价功能化。
- •共价功能化：通过在CNTs的侧壁或端口引入共价键合的官能团（如羧基、氨基），可以显著改善其亲水性和分散性。这种化学修饰不仅增强了CNTs在生理环境中的稳定性，还为后续连接靶向分子、荧光探针或治疗药物提供了活性位点。
- •非共价功能化：利用π-π堆积、疏水作用或静电吸附等非共价相互作用，将表面活性剂、聚合物（如聚乙二醇PEG）或生物大分子（如DNA、蛋白质）包裹或吸附在CNTs表面。这种方法能有效改善CNTs的分散性并降低其毒性，同时最大程度地保持其本身优异的物理性质。
通过上述功能化策略，f-CNTs在生物相容性、水溶性和靶向性方面得到了显著提升，为其生物医学应用铺平了道路。
功能化碳纳米管在药物递送系统（DDS）中表现出色，尤其是在抗癌和抗真菌治疗领域。
- •抗癌药物递送：f-CNTs能够通过共价连接或非共价吸附高效装载化疗药物。其管状结构和大的比表面积允许高载药量。更重要的是，通过功能化连接靶向配体（如叶酸、抗体），f-CNTs可以实现对肿瘤组织的主动靶向，提高药物在病灶部位的富集，从而增强疗效并降低对正常组织的毒副作用。此外，CNTs本身在近红外光照射下产生的光热效应可用于光热治疗，与化疗协同作用，实现联合治疗。
- •抗真菌药物递送：类似地，f-CNTs也被用于递送抗真菌药物。其纳米尺寸有助于穿透真菌细胞壁或生物膜，提高药物对真菌细胞的杀伤效率。功能化修饰同样有助于改善抗真菌药物的溶解度和稳定性。
功能化碳纳米管通过巧妙的化学修饰，成功克服了其固有缺陷，从一个具有应用潜力的纳米材料转变为一个实用的先进生物医学工具。在药物递送领域，f-CNTs展现出了优于传统纳米载体（如脂质体、聚合物纳米粒）的潜力，包括高载药量、可功能化修饰的灵活性以及潜在的多功能治疗能力。尽管在长期毒性和体内代谢等安全性问题方面仍需更深入的研究，但功能化碳纳米管无疑为未来精准医疗和高效治疗策略的开发开辟了新的途径。随着功能化技术的不断进步和生物学效应研究的深入，f-CNTs有望在生物传感、组织工程和基因治疗等更广泛的生物医学领域发挥关键作用。
