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富勒烯的（定義，結構，醫學應用）
Release Time：2021-06-08富勒烯的定義
富勒烯是碳的第三種形式，與石墨和金剛石一起具有獨特的特性，使其成為光刻膠、有機光伏、旋涂碳硬掩模和有機光電探測器的理想選擇。他們在 1985 年的發現在 10 年后獲得了諾貝爾化學獎。它們獨特的幾何形狀——類似于巴克敏斯特富勒的測地圓頂——導致它們被命名為“巴克敏斯特富勒烯”。富勒烯是碳的分子（僅由一種原子組成的純物質），可以呈現不同的形狀，如管狀、球狀、立方體等。富勒烯的特征之一是它們有一個空心，或內部空間的空區域分子。想想一個籃球，它是一個由皮革制成的球形，但內部是一個空心的核心，它占據空氣使其彈跳，富勒烯也是一樣，它僅由碳組成，并且結構內部始終存在中空空間。富勒烯的獨特特性使從電子到醫學的一系列應用成為可能，因為它們：
※可以表現為超導體到半導體
※是特殊的自由基清除劑
※具有極高的耐用性
※可以輕松修改以定制作為衍生物的特性，從而能夠對其電子結構、溶解度和物理特性進行修改
富勒烯的結構
正如我們已經提到的，富勒烯僅由碳原子組成，可以形成各種形狀的結構。從結構上講，富勒烯與石墨非常相似，石墨是鉛筆芯中碳的一種形式。石墨由連接在六邊形（6 邊）環中的碳原子片組成。
具有球形形狀的富勒烯有時被稱為巴克明斯特富勒烯或“巴基球”，因為它們類似于足球的形狀。
富勒烯的醫學應用
自發現以來，對該分子的生物醫學應用的廣泛研究一直在進行中。科學家們在這樣做時面臨的最大挑戰是它在水性介質中的不溶性以及形成聚集體的趨勢。這可以通過各種技術克服，例如用親水性分子包封富勒烯，將該分子與其他溶劑懸浮，以及將其與其他親水性分子結合。
1.抗氧化劑
富勒烯可以制造出色的抗氧化劑，這種特性可歸因于它們擁有的大量共軛雙鍵和這些分子的非常高的電子親和力（由于未占據分子軌道的能量低）。富勒烯在被消耗之前可以與許多自由基發生反應。單個 C60 分子在用完之前可以與多達 34 個甲基自由基相互作用。這就是為什么這些分子也被稱為“世界上最有效的自由基清除劑”或“自由基海綿”。也許，使用這些分子作為抗氧化劑的主要優勢之一是它們可以定位在細胞內。這些分子還可以作為有效的細胞保護劑來抵御紫外線 A 照射。它們與活性氧 (ROS) 結合并防止對細胞造成損害。具有聚乙烯吡咯烷酮或自由基海綿的水溶性衍生物C60通常添加到化妝品中。這可以防止皮膚損傷和皮膚過早老化，而不會產生任何副作用。這種分子的最大優點是它很容易被完整的皮膚吸收。富勒烯分子還通過清除過氧自由基來防止脂質過氧化，從而防止與它們相關的細胞毒性。
2.抗病毒劑
富勒烯因其作為抗病毒劑的潛力而引起了相當多的關注。也許最令人興奮的方面可能是它們能夠抑制人類免疫缺陷病毒 (HIV) 的復制，從而延緩獲得性免疫缺陷綜合征 (AIDS) 的發作。樹狀富勒烯 1 和衍生物 2，反式異構體已被觀察到抑制 HIV 蛋白酶，從而阻止 HIV 1 的復制。 富勒烯氨基酸衍生物的二價金屬衍生物，如 C60-1-Ala，也被認為具有抗病毒活性HIV 和人類巨細胞病毒復制。這些分子通常插入蛋白質的疏水結構域（HIV 中蛋白酶的結合位點）。富勒烯氨基酸衍生物的另一個目標是 HIV 中的逆轉錄酶，這些分子被認為比通常使用的非核苷類似物抑制劑更具活性。陽離子富勒烯衍生物在性質上具有抗菌和抗增殖作用。大多數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對包膜病毒顯示出抗病毒活性，當水泡性口炎病毒與富勒烯衍生物在可見光下孵育時，它就失去了傳染性。這可以歸因于單線態氧的產生。
3.藥物遞送和基因遞送
藥物遞送是將藥物化合物正確運輸到其作用部位，而基因遞送是將外源 DNA 引入細胞以產生預期效果。因此，以安全和高效的方式遞送這些分子至關重要。富勒烯是一類無機載體，這些分子表現出良好的生物相容性，更大的選擇性，保留生物活性，并且小到足以擴散，因此是優選的。DNA 序列與富勒烯的氨基酸衍生物相連。隨著氨基的丟失或變性，這些序列與它們的載體分離。生化研究表明，與使用的傳統載體相比，這些衍生物具有更強的保護能力。富勒烯可用于遞送疏水性藥物。事實上，這些載體用于系統中這些疏水性藥物的緩慢釋放。已觀察到 C 60-紫杉醇綴合物具有顯著的抗癌活性。另一個好處是它們可以很容易地通過完整的皮膚擴散——一種基于富勒烯的肽已經證明能夠穿透皮膚。
4.光動力療法中的光敏劑
光動力療法 (PDT) 是一種使用無毒光敏化合物的療法，該化合物在暴露于光時會變得有毒。這用于靶向改變和惡性細胞。富勒烯通常用作這些化合物。富勒烯在輻照時被激發，當這些分子恢復到基態時，它們會釋放出能量，分裂存在的氧以產生單線態氧，這在性質上可能具有細胞毒性。在電子供體的存在下，富勒烯轉化為 C60-自由基（富勒烯是極好的電子受體）。這些自由基陰離子將電子轉移給氧分子并將它們轉化為陰離子超氧化物和羥基自由基。這些自由基會破壞 DNA 并可能導致細胞死亡。有時，某些富勒烯與蛋白質和 DNA 形成共軛物，這在開發某些抗癌療法方面也有潛在應用。
