Одной из замечательных разновидностей углеродных нанотрубок (УНТ) являются стручки (peapods), представляющие собой однослойную УНТ, заполненную молекулами фуллерена. В последние годы наблюдается заметное обострение интереса к получению и исследованию свойств стручков. Однако этот интерес, как правило, имеет чисто фундаментальный, научный характер. Он стимулирован главным образом возможностью реализовать и наблюдать протяженные одномерные кристаллы фуллеренов, которые невозможно получить никаким другим способом.

Однако, по мере развития технологии получения стручков, этот материал нарабатывается все в больших количествах, что позволяет не только проводить фундаментальные исследования, но также развивать различные приложения. В частности, результаты исследований, выполненных недавно Universität Wien и Technische Universität Wien (Австрия) [1], указывают на возможность использования стручков в медицине для дозированной поставки лекарственного препарата в организм больного. В этом случае предполагается, что радикал, оказывающий необходимое воздействие на организм, является химическим аддуктом, присоединенным к молекуле фуллерена, а дозированная поставка лекарства осуществляется по мере выхода таких молекул из нанотрубки.

Авторам цитированной работы удалось управляемым и обратимым образом осуществить процедуру извлечения молекул фуллерена из стручка, что закладывает принципиальную основу для разработки описанного подхода к доставке лекарства. Ключевым элементом рассматриваемого подхода являются однослойные УНТ большого диаметра (свыше 1.5 нм), которые легко впитывают молекулы фуллеренов, образуя стручки. Эти нанотрубки синтезируют методом химического газофазного осаждения (CVD). Стандартная процедура очистки позволила не только повысить содержание УНТ в образце до 50%, но также и раскрыть их концы. Заполнение УНТ фуллеренами С₆₀ проводят в течение 2 часов в условиях вакуума при температуре 650^о С.

Наряду с этим, используют также процедуру заполнения УНТ фуллеренами в растворе метанола (10 мл), куда вводят 5 мг УНТ и 5 мг С₆₀. Раствор в течение 4 часов подвергают ультразвуковому воздействию, что также приводит к образованию стручков. Затем образец освобождают от растворителя, просушивают и прогревают с целью удаления фуллеренов, не вошедших внутрь нанотрубок. Удаление фуллеренов из стручков производят посредством ультразвуковой обработки в течение 2 часов в дихлорбензоле, в котором фуллерены не плохо растворяются. Это позволяет извлечь до 80% инкапсулированных фуллеренов.

Полученные образцы изучали методами спектроскопии комбинационного рассеяния (КР), рентгеновской дифрактометрии, а также с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения. Результаты исследований показали наличие в образце однослойных нанотрубок большого диаметра. Результаты анализа спектров КР образцов указывают на степень заполнения нанотрубок молекулами фуллеренов, близкую к 80%. Полученные результаты показывают, что молекулы фуллеренов, входящие в состав стручков, достаточно хорошо связаны с нанотрубкой, так что даже нагрев до 1000К не приводит к их извлечению. С другой стороны, эта связь не слишком велика, так что фуллерены можно извлечь, используя сильный растворитель (дихлорбензол).

Возможность контролируемого обратимого введения фуллеренов в УНТ рассматривается как основа для разработки лекарственных препаратов на основе стручков.

Автор – А.В.Елецкий

• 1. F.Simon et al., Chem. Phys. Lett. 445, 288 (2007)