中国粉体网讯 富勒烯是1985年天文学家在研究宇宙星云的构成时意外发现的。当科学家在实验室模拟了宇宙星云的高真空、高能量环境，利用高能量激光溅射放置在真空室环境中的石墨时，意外发现了一种具有超稳定结构的类似足球形的全碳分子，由五元环与六元环组成——这种材料就是后来被称为“纳米王子”的富勒烯。
1996年，发现富勒烯的三位科学家Smalley、Kurl和Kroto荣获诺贝尔化学奖。自被发现以来，富勒烯一直在纳米科学界广受关注，尤其是因为其稳定的结构和独特的物理化学特性在多个领域具有广泛的应用，比如润滑油添加剂、太阳能电池、磁共振造影剂等，甚至在生物工程基因运载体、军用激光防护镜等方面也有用武之地。
生物领域应用
由于富勒烯有独特的电子特性，可以高效率淬灭自由基，比维生素抗自由基能力高出成百上千倍，堪称自由基海绵，这为富勒烯抗氧化产品提供了思路。
近年来，富勒烯作为一种极强的抗氧化物在皮肤抗氧化衰老、促进毛囊生长等领域的应用备受关注。在日本，人们利用富勒烯能消除自由基的功效制备化妆品，甚至有人将其做成富勒烯水，当成保健品来喝。
在上周举行的南京新材料技术峰会上，中科院化学所的王春儒研究员向《第一财经日报》记者透露，他的团队正在开发金属富勒烯抗肿瘤药物，已经开始准备材料申请临床试验，这种抗肿瘤药物有望在未来几年上市。此前，富勒烯已经被证明在延长小鼠寿命、攻击恶性肿瘤附近血管内皮细胞等方面具有作用。不过，王春儒表示，由于研究金属富勒烯的门槛较高，量产较难，因此市场化仍然面临瓶颈。
王春儒团队曾在实验室里做过富勒烯与生物细胞相互作用的实验，发现加入水溶性富勒烯的细胞显示出更强的生物活性。另一位高能所的研究员赵宇亮也曾试图利用金属富勒烯治疗癌症，他将极微量的富勒烯注入患有癌症的小鼠体内，结果发现富勒烯能将小鼠的肿瘤细胞杀死，而对正常细胞没有毒害作用。
“这也间接证明了富勒烯在生物毒性、生物安全方面是很友好的材料。”王春儒对《第一财经日报》记者表示，“过去十几年，富勒烯的主要应用就是在生物医药化妆品领域，目前全球十几个品牌的化妆品都含有富勒烯成分。放眼未来，富勒烯抗肿瘤药物潜力无限。”
根据国家纳米科学中心的官方网站，在一篇《高效低毒抗肿瘤纳米药物的研制及其作用机制的研究》文章中具体解释了富勒烯衍生物抗肿瘤作用及其机制。文章指出：“不同修饰的富勒烯衍生物可抑制肿瘤新生血管的生成、降低胞内氧化自由基水平、增强机体的抗氧化能力和免疫能力，具有高效低毒的特点。基质金属蛋白酶在肿瘤转移和血管生成中发挥重要作用，富勒烯可在溶液中形成团簇，选择性地与基质金属蛋白酶(MMP-9)的疏水区域通过氢键和疏水作用形成特异性结合。这些工作进一步阐明富勒烯衍生物作为一类新型抗肿瘤纳米材料，在生物医学领域具有广阔的应用前景，并为肿瘤治疗提供了基础数据，拓宽了研究思路。”
制备瓶颈
“未来在相当长的一段时间内，对金属富勒烯的研究将是我们课题组的主流研究方向。”王春儒对记者表示，“其中一个方向是将金属富勒烯的应用做起来，尤其是富勒烯和金属富勒烯的产业化。在国内，我们已经联合一些公司开始推进吨级富勒烯和公斤级金属富勒烯的生产。同时，也在联合开发基于富勒烯的化妆品、工业润滑油、有机太阳能电池等。”
金属内嵌富勒烯具有许多空心富勒烯所没有的特殊性质。将顺磁性金属离子嵌入到富勒烯的碳笼后，既不会影响金属离子的电磁特性，同时又可以将重金属离子很好地包裹在碳笼当中从而避免对人体的伤害。例如含有金属Gd的金属富勒烯可以作为高效低毒磁共振成像造影剂，并用于肿瘤的早期诊断。这种造影剂极有可能取代目前商业化的产品，成为下一代临床应用的磁共振造影剂。
王春儒谈到的另一个发展方向，是金属富勒烯的基础研究方面。他表示非常感兴趣去发现一些新奇结构的富勒烯并研究其应用。他说：“目前，金属富勒烯的实际应用还受到一些限制，主要受制于金属富勒烯制备的瓶颈急需突破。现在，金属富勒烯的产量还停留在克量级。这主要是因为金属富勒烯的合成机理还没有完全明确，现有合成条件需要在四五千摄氏度的高温，由碳原子组成的分子碎片通过自组装完成并在此过程中将金属离子包入笼内，而在这种条件下外在的人为调控基本是不可能的，这就给金属富勒烯的大规模生产提出了很大挑战。”
不过鉴于富勒烯在自由基捕捉、光吸收、超导、完美结构、DNA亲和、电子受体、高效吸附和内嵌分子等多方面的优点，应用前景非常广泛。
富勒烯和金属富勒烯的主要应用领域还包括量子计算机、生物传感器、激光防护、国防、谱学研究、光电器件等。当然也有持怀疑态度的人士，认为目前富勒烯的应用都只是基于猜想和假设，并没有充分的科学证据。
同一天参加南京新材料技术峰会的中易碳素创始人CEO李平对《第一财经日报》记者表示：“自由基那套说法似是而非，从原理到机制都很难让人信服，连自圆其说都算不上。富勒烯作添加成分的化妆品究竟有多大的效果，也很难用科学实验来证明。所以应用也最多是个概念。” 根据新材料在线引用的数据，关于富勒烯在清除自由基方面的功效目前已有近3万篇论文被发表，近3000个专利获得认可。
