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富勒烯的（定义，结构，医学应用）
Release Time：2021-06-08富勒烯的定义
富勒烯是碳的第三种形式，与石墨和金刚石一起具有独特的特性，使其成为光刻胶、有机光伏、旋涂碳硬掩模和有机光电探测器的理想选择。他们在 1985 年的发现在 10 年后获得了诺贝尔化学奖。它们独特的几何形状——类似于巴克敏斯特富勒的测地圆顶——导致它们被命名为“巴克敏斯特富勒烯”。富勒烯是碳的分子（仅由一种原子组成的纯物质），可以呈现不同的形状，如管状、球状、立方体等。富勒烯的特征之一是它们有一个空心，或内部空间的空区域分子。想想一个篮球，它是一个由皮革制成的球形，但内部是一个空心的核心，它占据空气使其弹跳，富勒烯也是一样，它仅由碳组成，并且结构内部始终存在中空空间。富勒烯的独特特性使从电子到医学的一系列应用成为可能，因为它们：
※可以表现为超导体到半导体
※是特殊的自由基清除剂
※具有极高的耐用性
※可以轻松修改以定制作为衍生物的特性，从而能够对其电子结构、溶解度和物理特性进行修改
富勒烯的结构
正如我们已经提到的，富勒烯仅由碳原子组成，可以形成各种形状的结构。从结构上讲，富勒烯与石墨非常相似，石墨是铅笔芯中碳的一种形式。石墨由连接在六边形（6 边）环中的碳原子片组成。
具有球形形状的富勒烯有时被称为巴克明斯特富勒烯或“巴基球”，因为它们类似于足球的形状。
富勒烯的医学应用
自发现以来，对该分子的生物医学应用的广泛研究一直在进行中。科学家们在这样做时面临的最大挑战是它在水性介质中的不溶性以及形成聚集体的趋势。这可以通过各种技术克服，例如用亲水性分子包封富勒烯，将该分子与其他溶剂悬浮，以及将其与其他亲水性分子结合。
1.抗氧化剂
富勒烯可以制造出色的抗氧化剂，这种特性可归因于它们拥有的大量共轭双键和这些分子的非常高的电子亲和力（由于未占据分子轨道的能量低）。富勒烯在被消耗之前可以与许多自由基发生反应。单个 C60 分子在用完之前可以与多达 34 个甲基自由基相互作用。这就是为什么这些分子也被称为“世界上最有效的自由基清除剂”或“自由基海绵”。也许，使用这些分子作为抗氧化剂的主要优势之一是它们可以定位在细胞内。这些分子还可以作为有效的细胞保护剂来抵御紫外线 A 照射。它们与活性氧 (ROS) 结合并防止对细胞造成损害。具有聚乙烯吡咯烷酮或自由基海绵的水溶性衍生物C60通常添加到化妆品中。这可以防止皮肤损伤和皮肤过早老化，而不会产生任何副作用。这种分子的最大优点是它很容易被完整的皮肤吸收。富勒烯分子还通过清除过氧自由基来防止脂质过氧化，从而防止与它们相关的细胞毒性。
2.抗病毒剂
富勒烯因其作为抗病毒剂的潜力而引起了相当多的关注。也许最令人兴奋的方面可能是它们能够抑制人类免疫缺陷病毒 (HIV) 的复制，从而延缓获得性免疫缺陷综合征 (AIDS) 的发作。树状富勒烯 1 和衍生物 2，反式异构体已被观察到抑制 HIV 蛋白酶，从而阻止 HIV 1 的复制。 富勒烯氨基酸衍生物的二价金属衍生物，如 C60-1-Ala，也被认为具有抗病毒活性HIV 和人类巨细胞病毒复制。这些分子通常插入蛋白质的疏水结构域（HIV 中蛋白酶的结合位点）。富勒烯氨基酸衍生物的另一个目标是 HIV 中的逆转录酶，这些分子被认为比通常使用的非核苷类似物抑制剂更具活性。阳离子富勒烯衍生物在性质上具有抗菌和抗增殖作用。大多数富勒烯衍生物可以抑制丙型肝炎病毒。富勒烯的水不溶性衍生物对包膜病毒显示出抗病毒活性，当水泡性口炎病毒与富勒烯衍生物在可见光下孵育时，它就失去了传染性。这可以归因于单线态氧的产生。
3.药物递送和基因递送
药物递送是将药物化合物正确运输到其作用部位，而基因递送是将外源 DNA 引入细胞以产生预期效果。因此，以安全和高效的方式递送这些分子至关重要。富勒烯是一类无机载体，这些分子表现出良好的生物相容性，更大的选择性，保留生物活性，并且小到足以扩散，因此是优选的。DNA 序列与富勒烯的氨基酸衍生物相连。随着氨基的丢失或变性，这些序列与它们的载体分离。生化研究表明，与使用的传统载体相比，这些衍生物具有更强的保护能力。富勒烯可用于递送疏水性药物。事实上，这些载体用于系统中这些疏水性药物的缓慢释放。已观察到 C 60-紫杉醇缀合物具有显着的抗癌活性。另一个好处是它们可以很容易地通过完整的皮肤扩散——一种基于富勒烯的肽已经证明能够穿透皮肤。
4.光动力疗法中的光敏剂
光动力疗法 (PDT) 是一种使用无毒光敏化合物的疗法，该化合物在暴露于光时会变得有毒。这用于靶向改变和恶性细胞。富勒烯通常用作这些化合物。富勒烯在辐照时被激发，当这些分子恢复到基态时，它们会释放出能量，分裂存在的氧以产生单线态氧，这在性质上可能具有细胞毒性。在电子供体的存在下，富勒烯转化为 C60-自由基（富勒烯是极好的电子受体）。这些自由基阴离子将电子转移给氧分子并将它们转化为阴离子超氧化物和羟基自由基。这些自由基会破坏 DNA 并可能导致细胞死亡。有时，某些富勒烯与蛋白质和 DNA 形成共轭物，这在开发某些抗癌疗法方面也有潜在应用。
