富勒烯是1985年天文學家在研究宇宙星雲的構成時意外(wài)發現的。當科學家在實驗室模拟了宇宙星雲的高真空、高能量環境，利用高能量激光濺射放(fàng)置在真空室環境中(zhōng)的石墨時，意外(wài)發現了一(yī)種具有超穩定結構的類似足球形的全碳分(fēn)子，由五元環與六元環組成——這種材料就是後來被稱爲“納米王子”的富勒烯。
1996年，發現富勒烯的三位科學家Smalley、Kurl和Kroto榮獲諾貝爾化學獎。自被發現以來，富勒烯一(yī)直在納米科學界廣受關注，尤其是因爲其穩定的結構和獨特的物(wù)理化學特性在多個領域具有廣泛的應用，比如潤滑油添加劑、太陽能電(diàn)池、磁共振造影劑等，甚至在生(shēng)物(wù)工(gōng)程基因運載體(tǐ)、軍用激光防護鏡等方面也有用武之地。
生(shēng)物(wù)領域應用
由于富勒烯有獨特的電(diàn)子特性，可以高效率淬滅自由基，比維生(shēng)素抗自由基能力高出成百上千倍，堪稱自由基海綿，這爲富勒烯抗氧化産品提供了思路。
近年來，富勒烯作爲一(yī)種極強的抗氧化物(wù)在皮膚抗氧化衰老、促進毛囊生(shēng)長等領域的應用備受關注。在日本，人們利用富勒烯能消除自由基的功效制備化妝品，甚至有人将其做成富勒烯水，當成保健品來喝(hē)。
在上周舉行的南(nán)京新材料技術峰會上，中(zhōng)科院化學所的王春儒研究員(yuán)向《第一(yī)财經日報》記者透露，他的團隊正在開(kāi)發金屬富勒烯抗腫瘤藥物(wù)，已經開(kāi)始準備材料申請臨床試驗，這種抗腫瘤藥物(wù)有望在未來幾年上市。此前，富勒烯已經被證明在延長小(xiǎo)鼠壽命、攻擊惡性腫瘤附近血管内皮細胞等方面具有作用。不過，王春儒表示，由于研究金屬富勒烯的門檻較高，量産較難，因此市場化仍然面臨瓶頸。
王春儒團隊曾在實驗室裏做過富勒烯與生(shēng)物(wù)細胞相互作用的實驗，發現加入水溶性富勒烯的細胞顯示出更強的生(shēng)物(wù)活性。另一(yī)位高能所的研究員(yuán)趙宇亮也曾試圖利用金屬富勒烯治療癌症，他将極微量的富勒烯注入患有癌症的小(xiǎo)鼠體(tǐ)内，結果發現富勒烯能将小(xiǎo)鼠的腫瘤細胞殺死，而對正常細胞沒有毒害作用。
“這也間接證明了富勒烯在生(shēng)物(wù)毒性、生(shēng)物(wù)安全方面是很友好的材料。”王春儒對《第一(yī)财經日報》記者表示，“過去(qù)十幾年，富勒烯的主要應用就是在生(shēng)物(wù)醫藥化妝品領域，目前全球十幾個品牌的化妝品都含有富勒烯成分(fēn)。放(fàng)眼未來，富勒烯抗腫瘤藥物(wù)潛力無限。”
根據國家納米科學中(zhōng)心的官方網站，在一(yī)篇《高效低毒抗腫瘤納米藥物(wù)的研制及其作用機制的研究》文章中(zhōng)具體(tǐ)解釋了富勒烯衍生(shēng)物(wù)抗腫瘤作用及其機制。文章指出：“不同修飾的富勒烯衍生(shēng)物(wù)可抑制腫瘤新生(shēng)血管的生(shēng)成、降低胞内氧化自由基水平、增強機體(tǐ)的抗氧化能力和免疫能力，具有高效低毒的特點。基質金屬蛋白(bái)酶在腫瘤轉移和血管生(shēng)成中(zhōng)發揮重要作用，富勒烯可在溶液中(zhōng)形成團簇，選擇性地與基質金屬蛋白(bái)酶（MMP-9）的疏水區域通過氫鍵和疏水作用形成特異性結合。這些工(gōng)作進一(yī)步闡明富勒烯衍生(shēng)物(wù)作爲一(yī)類新型抗腫瘤納米材料，在生(shēng)物(wù)醫學領域具有廣闊的應用前景，并爲腫瘤治療提供了基礎數據，拓寬了研究思路。”
制備瓶頸
“未來在相當長的一(yī)段時間内，對金屬富勒烯的研究将是我(wǒ)(wǒ)們課題組的主流研究方向。”王春儒對記者表示，“其中(zhōng)一(yī)個方向是将金屬富勒烯的應用做起來，尤其是富勒烯和金屬富勒烯的産業化。在國内，我(wǒ)(wǒ)們已經聯合一(yī)些公司開(kāi)始推進噸級富勒烯和公斤級金屬富勒烯的生(shēng)産。同時，也在聯合開(kāi)發基于富勒烯的化妝品、工(gōng)業潤滑油、有機太陽能電(diàn)池等。”
金屬内嵌富勒烯具有許多空心富勒烯所沒有的特殊性質。将順磁性金屬離(lí)子嵌入到富勒烯的碳籠後，既不會影響金屬離(lí)子的電(diàn)磁特性，同時又(yòu)可以将重金屬離(lí)子很好地包裹在碳籠當中(zhōng)從而避免對人體(tǐ)的傷害。例如含有金屬Gd的金屬富勒烯可以作爲高效低毒磁共振成像造影劑，并用于腫瘤的早期診斷。這種造影劑極有可能取代目前商(shāng)業化的産品，成爲下(xià)一(yī)代臨床應用的磁共振造影劑。
王春儒談到的另一(yī)個發展方向，是金屬富勒烯的基礎研究方面。他表示非常感興趣去(qù)發現一(yī)些新奇結構的富勒烯并研究其應用。他說：“目前，金屬富勒烯的實際應用還受到一(yī)些限制，主要受制于金屬富勒烯制備的瓶頸急需突破。現在，金屬富勒烯的産量還停留在克量級。這主要是因爲金屬富勒烯的合成機理還沒有完全明确，現有合成條件需要在四五千攝氏度的高溫，由碳原子組成的分(fēn)子碎片通過自組裝完成并在此過程中(zhōng)将金屬離(lí)子包入籠内，而在這種條件下(xià)外(wài)在的人爲調控基本是不可能的，這就給金屬富勒烯的大(dà)規模生(shēng)産提出了很大(dà)挑戰。”
不過鑒于富勒烯在自由基捕捉、光吸收、超導、完美結構、DNA親和、電(diàn)子受體(tǐ)、高效吸附和内嵌分(fēn)子等多方面的優點，應用前景非常廣泛。
富勒烯和金屬富勒烯的主要應用領域還包括量子計算機、生(shēng)物(wù)傳感器、激光防護、國防、譜學研究、光電(diàn)器件等。當然也有持懷疑态度的人士，認爲目前富勒烯的應用都隻是基于猜想和假設，并沒有充分(fēn)的科學證據。
同一(yī)天參加南(nán)京新材料技術峰會的中(zhōng)易碳素創始人CEO李平對《第一(yī)财經日報》記者表示：“自由基那套說法似是而非，從原理到機制都很難讓人信服，連自圓其說都算不上。富勒烯作添加成分(fēn)的化妝品究竟有多大(dà)的效果，也很難用科學實驗來證明。所以應用也最多是個概念。” 根據新材料在線引用的數據，關于富勒烯在清除自由基方面的功效目前已有近3萬篇論文被發表，近3000個專利獲得認可。
