专利名称：纳米级活性碳，其制备及其用途的制作方法 目前癌症治疗的最大困难在于其转移和复发。无论对于手术切除和化学治疗，转移和复发都是导致治疗失败的根本原因。手术可以切除较大的癌灶，但对于肉眼看不到的微小癌灶及游离的癌细胞却无能为力，且于手术时由于癌细胞脱落造成的腹腔种植转移，也是术后复发和转移的重要原因。尤其对于胃癌，腹腔种植转移可占术后复发和转移的50％以上。找到能够防止脱落癌细胞腹腔种植转移的方法，将可减少术后癌的转移和复发，提高根治率。淋巴道是癌细胞转移的主要途径，占所有癌转移的90％以上。化疗可杀灭淋巴道内微小癌灶和游离癌细胞，减少癌的转移和复发，但目前化疗药物都缺乏对癌组织及癌细胞的选择性，往往因为机体不能耐受抗癌药的毒性而导致化疗失败。因此，找到对淋巴道内癌组织和癌细胞进行选择性治疗的方法，将改善治疗癌症的效果。如上所述，手术时的腹腔种植转移和自然条件下的淋巴道转移是癌转移的主要途径。腹腔化疗和淋巴化疗是近年兴起的针对癌的转移和复发而采用的一种高选择性，高浓度，超强化的化疗手段。这种手段提高化疗药物在腹腔和淋巴系统内的浓度，而很少进入血液循环，因此可充分发挥抗癌药的作用，杀灭腹腔或淋巴转移癌灶而很少造成系统损害。这种腹腔化疗和淋巴化疗所用的抗癌药载体是活性碳，目前所用的活性碳大多为41μm，已有人将其粉碎至2μm。用活性碳吸附抗癌药后注射于腹腔和癌区组织内，由于其较大的粒度及其生物惰性因此不被毛细血管吸收(毛细血管只允许粒径小于9nm的粒子通过)而只能进入淋巴管。进入淋巴管的活性碳随淋巴引流系统而移行，到达各处淋巴结并被其截留，在此长期存留并缓慢释放抗癌药，杀灭已转移到此的微小癌灶及游离癌细胞或作为伏兵，待游离癌细胞到来时将其消灭，因此减少癌的转移和复发。但目前腹腔化疗和淋巴化疗所用的载体活性碳存在着一些问题，影响其临床应用一是目前所所用活性碳的粒径较大(均大于微米级)因此因注射或自破裂的血管壁进入血液循环时，有造成栓塞的危险；二是目前所用的活性碳的表面粗糙，形态不规则，有尖锐的棱角，用于腹腔化疗时对腹膜刺激性大，易引起腹腔炎症和粘连；三是活性碳粒径较大时存在有大、中、小三种孔径，对于抗癌药的吸附主要是小孔径的作用，因此对抗癌药的吸附率低。
本发明的目的是克服已知医用活性碳的不足，寻找更好的活性碳。本发明人经研究现已研制出一种新的纳米级活性碳，其特征在于平均粒径为299±190nm，最大直径与其宽度比为1.0～1.3∶1。该纳米级活性碳表面规则平滑，形态近圆型，粒径在纳米级，故在使用时不会造成栓塞，不会引起腹腔炎症或粘连；提高对抗癌药吸附率；提高对环境如水处理的效果等。本发明基于上述发现得已完成。本发明第一方面涉及纳米级活性碳，其特征在于所述活性碳的粒径分布于10-810nm，平均粒径为299±188nm。本发明还涉及纳米级活性碳作为药用载体的用途。本发明进一步涉及制备纳米级活性碳的方法，其包括a)将市售粉状活性碳用球磨机球磨40-60小时；b)将a)中球磨过的活性碳用三次蒸馏的水进行混悬；c)将b)中活性碳的悬浮液静置至少72小时；d)将c)中沉淀后的上清液通过0.22μm的微孔滤膜进行滤过，滤去水分；
e)将d)中纳米活性碳在120℃条件下干燥2小时。
根据本发明，本发明的纳米级活性碳表面规则平滑，形态近似圆形，其中纳米级活性碳的最大直径与其宽度的比在1.0-1.3∶1。由此，当本发明纳米级活性碳用于腹腔给药的载体时，在腹腔注射后对腹腔刺激性小，腹部无腹痛及异常反应，不引起腹部炎症和腹腔粘连，同时本发明纳米级活性碳可长期聚集在腹壁的淋巴组织，这为包括抗癌物的药物长期在腹腔及腹壁淋巴组织内维持有效药物浓度提高了可靠基础。
根据本发明，本发明中所述的“药物”是指任何能用本发明纳米级活性碳作为载体从而使其药效有所改善的药物，例如抗癌药，如丝裂霉素或环磷酰胺等。本发明中所述“净化或处理环境”指净化或处理生命体如人类，物质及自然界的环境，如本发明纳米级活性碳作为吸附剂用于毒物或药物中毒的解毒，制备药物时用于热源的去除，饮用水的处理，及空气的净化等。
根据本发明，本发明的纳米级活性碳由于其粒径在纳米级，远小于毛细血管的直径，因此即使偶尔进入血液循环，也不会造成栓塞，因此具有较大的安全性，从而可用于癌靶向治疗。通过小鼠尾脉注射实验表明，其半数致死量为25mg/kg，明显小于41μm的医用活性碳。
进一步讲，本发明的纳米级活性碳由于其粒径小，形态近圆形，表面平滑，因此对腹腔的刺激性小，腹腔注射后，小鼠无腹痛及异常反应，不引起炎症和腹腔粘连。由图5可以看出。小鼠腹腔注射1周后，对周围组织无刺激，未引起炎症反应(图5)。
更具体讲，本发明纳米级活性碳改善了医用活性碳的大小和形态特征，减小了其毒性和刺激性，可避免腹腔炎症和粘连并发症，是药物如癌腹腔化疗和淋巴化疗中抗癌药的理想载体。这种纳米活性碳抗癌靶向治疗载体尤其适用于胃癌的腹腔化疗和淋巴化疗，同样也可用于结肠癌、乳腺癌、皮肤癌、鼻咽癌等以淋巴道转移为主的癌的淋巴化疗。另外，本发明的纳米活性碳，在其它方面也具有极大的应用潜力。这些方面包括由于其粒径减小，其孔径主要由小孔径组成，因此具有更高的吸附率。这一特性使其在用于毒物吸附时具有更佳的疗效，如用于毒物、药物中毒时的洗胃液中的吸附剂或用作止泻剂；由于其粒径小，因此其粒子间的间隙也小，因此具有更好的滤过特性。加之前述的良好吸附性能，用于药物制备时可更有效的除去热源；用于饮用水的净化，可更有效的除去水中的杂质。
本发明的纳米级活性碳可如下制备a)用球磨机球磨市售活性碳或市售医用活性碳60小时，b)将a)中球磨后的活性碳混悬于经过三次蒸馏后的水中，c)将b)中活性碳的混悬液静置72小时，d)取c)中沉淀后的上清液通过孔径为0.22μm的微孔滤膜，滤去水分，e)将滤去水分后或经二次沉淀的d)中活性碳在120℃条件下活化2小时。
本发明纳米级活性碳的检测及确定是用原子力显然镜进行，方法是将纳米活性碳重新悬浮于经三次蒸馏后的水中，取6μl水悬浮液滴加于新鲜裂解的云母表面，以一盖玻片盖于其上，用滤纸吸去水分。一小时后去掉盖玻片，凉干，即可用原子力显微镜进行观察。


图1是本发明实施例1制备的纳米活性碳的原子力显微镜检测图像，其中纳米级活性碳粒径分布于10-810nm；平均粒径为299±188nm，形状近似球型；图2是本发明实施例1制备的纳米活性碳的粒径分布，其中粒径500nm以下的活性碳占90％以上，最小粒径10nm，最大粒径810nm；图3是本发明实施例1制备的纳米活性碳的最大直径与其宽度的比值，该比值为1.0-1.3∶1；图4是本发明实施例1制备的纳米活性碳腹腔注射1周后在腹壁淋巴系统中的存在情况。腹腔粘膜无红肿及刺激现象，无炎症，无粘连；图5是本发明实施例1制备的纳米活性碳注射1周后的病理检验。纳米活性碳存在于淋巴组织中，毛细胞血管内没有碳粒。纳米活性碳周围没有炎症细胞的浸润，没有结缔组织的增生现象。

下面的实施例是对本发明的进一步说明，并其不意味着对本发明的任何限制。
实施例1 本发明纳米活性碳的制备取市售医用活性碳(北京大力精细化工厂)约40g，装入行星牌球磨机球磨60小时。然后取球磨后的活性碳3g加三次蒸馏后的水3000ml充分混匀，静置72小时，待在容器底部可见明显沉淀，其上层液体透明，沉淀与上清界限分明时，取上清置1000ml不锈钢滤器中，通过0.22μm的微孔滤膜加压滤去水分，在烘箱中于120℃烘烤2小时。最后再用三次蒸馏后的水稀释，用原子力显微镜进行检测并进行粒度分析，结果如图1-3所示。原料40g医用活性碳可重复利用，除去损耗，最后所得纳米活性碳的产量为38g。
实施例2本发明纳米活性碳对小鼠腹腔及其周围组织的影响采用30只平均体重20g的小鼠，分为三组，每组10只。分别按25mg/公斤剂量腹腔给予本发明实施例1制备的纳米活性碳。7天后，处死小鼠，观察小鼠腹腔内本发明纳米活性碳在其中的影响，结果见图4和图5。由图4可见，小鼠腹腔内注射7天后，仍有大量活性碳广泛存在于腹膜，肠系膜上的淋巴组织内，尤其以胃(箭头)大弯的胃网膜上为多。腹腔粘膜无红肿及刺激现象，无炎症，无粘连。纳米活性碳(C)沿淋巴引流的方向走行。血管(B)的走行方向与此明显不同，可以鉴别。这表明携带抗癌药的纳米活性碳在腹腔内广泛分布和持久存留，是有效的防止胃癌手术后种植转移和复发的基础。
图5为本发明纳米活性碳注射小鼠腹腔7天后，小鼠腹腔的壁层腹膜的病理切片照片，其中纳米活性碳在腹膜内存留(黑箭头)，但血管(白箭头)内无纳米活性碳。


本发明涉及一种新的纳米级活性碳，其制备方法及其作为医疗靶向治疗用载体或净化环境等用途，尤其是用作对腹腔和淋巴组织，具有特殊选择性的抗癌药载体或水处理等。