CN111971264A - 异向性奈米粒子的组成与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用以合成药用富勒烯组合物、保健用富勒烯组合物或食用富勒烯组合物的方法，包含：使C60富勒烯的一半球面富有极性且另一半球面富有非极性特性以使其具有异向性，并且使C60富勒烯在极性面富有少量的羟基团簇而形成多羟基富勒烯；提供预定量的多羟基富勒烯；以及混合预定量多羟基富勒烯与可接受离子聚合物、可接受载体或者多羟基富勒烯与两者之组合。多羟基富勒烯包含fullero‑‘x’并且该预定量之多羟基富勒烯包含浓度约200ppm或500ppm，其中x小于22。可接受离子聚合物包含蜂蜜，或包含3％蔗糖(sucrose)、1％的脯胺酸(proline)、约0.2％的柠檬酸镁(magnesium citrate)，以及1％的β‑环糊精(beta‑cyclodextrin)的混合物。可接受载体包含水或明胶。本发明提供一种支架，医用绷带、医用包装材料、医用排水材料、外用药膏或者缝合线以异向性多羟化富勒烯浸润，使其具有抗菌效果。

Description

异向性奈米粒子的组成与方法

相关文件引用信息

本发明系与美国专利62/598,466号临时案相关，并依据35U.S.C.119(e)主张该临时案的优惠及优先权，该临时案系于2017年12月14日申请，专利名称为“异向性奈米粒子的合成物与方法”，其整体皆引用作为本发明的揭示内容。

技术领域

本发明系关于一种离子聚合富勒烯组合物，尤其是关于一种可植入式与可消耗式之离子聚合物富勒醇组合物，可被用于医学治疗、营养食品或是营养饮料。

背景技术

自然界的抗氧物，如来自蜂胶的檞皮素和蜂蜜里的生物类黄酮，已在医学上用于治疗疾病并且具有抗微生物的特性可用于伤口的治疗。这些治疗的实践已经被记录在古代的文献中，至少有五千年的历史。结晶奈米碳管和巴克明斯特富勒烯都被认为是抗氧化的化学惰性材料，并且已从超过三千年历史的古代纸莎草卷轴之书写的黑色墨水中发现。然而，直到最近才实现了从许多不同奈米碳管的组成中鉴定并分离富勒烯，并因此获得1996年诺贝尔奖。在这些碳形式分子中最小的稳定分子被认为是巴克明斯特富勒烯，也称为碳60或[60]富勒烯，藉以区别于其他所有具更大分子量的相似碳形式分子。碳60基本上不溶于纯极性溶剂，但可轻微溶解于甲苯与苯环溶剂中。现今药理上碳60的用途是使用碳60衍生物，因此能使碳60变成可溶于水。碳60上过多的官能化，会消除分布于碳60之笼型球状结构上的扩散共振特性。这将会减少C60抗病毒与抗菌的特性。碳60富勒烯及其衍生物于抗癌症和抗肿瘤的效果上已获得认可，这些衍生物被大量的用于医疗用途，以帮助治疗疾病例如：人类免疫缺陷病毒(HIV)、伊波拉病毒。然而，这些衍生物的长期使用和稳定性出现了严重的问题，这将会其于预防治疗或预防性治疗方法上的市场价值。

美国食品药物监督管理署(FDA)认为天然的碳60或未经过化学反应的碳60为抗氧化剂之食品添加物。依据富勒烯官能基化或羟基化的程度，富勒烯可具有水溶性而可能散布在未曾被期望的地方。尤其是，官能基化超过24个羟基团羟基化的碳60较易损害人体的粒腺体细胞，即使这些官能基化的碳60藉细胞跨膜运输进入细胞时克服细胞外壁上的酯质的能量障壁的效率较低。

随着现今人口数量的增加，抗生素的抗药性不断发展，因此需要对人类有益的新式抗微生物和抗病毒的典范。这样的典范可在现有的食品添加剂框架下发挥最佳作用，但仍可采取一种更有针对性用途的方法来补充先前利用抗生素和药物的组合来治疗疾病而现今效果越来越低的方法。在演变成需医学介入的临床疾病之前，需要一种限制或减轻人类病毒和细菌的方法。即使富勒烯既可做为抗氧化也可作为排毒剂，并且已于市场上作为食品添加剂贩售，但目前贩售食品中含富勒烯的量受限于各类食用油，无法轻易地被人体所溶解并传遍整个人体，且在一或两周的短时间内就会消失。

不溶于水的富勒烯可暂时性的被酯质分散，但在浓度大于约30ppm的状态下具有受限制的溶解度，并且在用于人类治疗以预防性地避免疾病的治疗有效剂量中没有经济应用性。因此尝试在游离的酯肪酸、甘油、肝油酯、酯肪酸之有机酯质，以及磷酯中溶解未键结官能基团的富勒烯。除此之外，合成C60衍生物需要用到工业用溶剂，其具有致癌或诱变的特性以及使用医疗级纯化既昂贵又费时。例如：甲苯、四氢呋喃、相转移催化剂，以及含卤素的中间物。人们普遍认为富勒烯具有很大的潜力应用于抗氧化剂和光动力疗法。如果有一些方法对富勒烯进行羟基化可以用以达到避免暴露于工业溶剂的风险，这将会使富勒烯作为食用级奈米粒子给人们消费。

因此，需要一种能有效控制非水溶性富勒烯的分散的方法与系统，以在某种程度上增加其在食品或饮料产品中的溶解度和稳定性，藉此使富勒烯的基本抗氧化剂和抗微生物不受具有未知且长期影响的毒性官能化学共价附属物或衍生物的损害。

发明内容

本发明提供一种使用多羟基富勒烯C60的产品和方法。一种用以合成药用富勒烯、保健用富勒烯或食用富勒烯的方法，包含以下步骤:

使C60富勒烯的一半球面富有极性与另一半球面富有非极性特性以使其具有异向性，并且使该C60富勒烯在极性面富有少量的羟基团簇而形成多羟基富勒烯。提供一预定量的多羟基富勒烯，以及混合该预定量多羟基富勒烯与一可接受离子聚合物，或一可接受载体，或者多羟基富勒烯与两者之组合。在一些实施例中，该多羟基富勒烯包含fullero-‘x’并且该预定量之多羟基富勒烯包含浓度约200ppm，其中x小于22。在另一些实施例中，该多羟基富勒烯包含fullero’x’并且该预定量之多羟基富勒烯包含浓度约500ppm，其中x小于22。在一些选定的实施例中，该可接受载体包含重量约16盎司的巧克力。在另一些选定的实施例中，该可接受离子聚合物包含一混合物，该混合物包含重量百分比约3％的蔗糖(sucrose)、重量百分比约1％的脯胺酸(proline)、重量百分比约0.2％的柠檬酸镁(magnesium citrate)，以及重量百分比约2％的β-环糊精(beta-cyclodextrin)。在其他选定实施例中，该可接受离子聚合物包含蜂蜜。在其他选定实施例中，该可接受载体包含水。在其他选定实施例中，该可接受载体包含一明胶(gelatin)。

本发明也提供一种药用、保健用或食用富勒烯组合物，包含一预定量的异向性官能化的多羟基富勒烯，以及一可接受离子聚合物、一可接受载体载体或两者。在富勒烯组合物的一些实施例中，该异向性官能化的多羟基富勒烯包含一富勒醇-8(C60(OH)8)，并且该预定量的富勒醇-8包含浓度约200ppm或500ppm。在富勒烯组合物的某些选定实施例中，该可接受离子聚合物包含约重量百分比为3％的蔗糖(sucrose)、1％的脯胺酸(proline)、约0.2％的柠檬酸镁(magnesium citrate)，以及2％的β-环糊精(beta-cyclodextrin)的混合物。在其他选定实施例中，该可接受离子聚合物包含一蜂蜜。在一些实施例中，该可接受载体包含水。在另一些实施例中，该可接受载体包含一明胶。在另一些实施例中，该可接受载体包含一体积重量百分比5％的乙醇(Ethanol)。在一些选定实施例中，该异向性官能化的多羟基富勒烯包含99.98％的富勒醇-8。在更进一步的一些实施例中，该异向性官能化的多羟基富勒烯包含以一β-环糊精(beta-cyclodextrin)稳定之富勒醇-8，且该可接受之载体包含人的血浆。在其他实施例中，该异向性官能化的多羟基富勒烯包含一富勒醇-8(C60(OH)8)，并且其中该可接受载体包含重量约16盎司的巧克力。

一些实施例包括杀死或抑制细菌或病毒生长的方法，包括使细菌或病毒与有效抗菌或抗病毒量的药用，营养食品或食品富勒烯组合物接触，所述组合物包括预定量的多羟基化富勒烯，和可接受的离子聚合物或可接受的载体或两者。在其他实施例中，用于增强人心智敏锐度的方法，包括施用有效量的药用、保健用或食用的富勒烯组合物，包括预定量的多羟基化富勒烯，和可接受的离子聚合物或可接受的载体或两者。该方法实施例包括对人脑施用有效量的经颅直流电刺激。还提供了一种治疗或控制哺乳动物有毒化学物质摄入的方法，包括施用有效量的富勒烯组合物，所述富勒烯组合物包括预定量的多羟基化的富勒烯，以及可接受的离子聚合物或可接受的载体或两者。在一些实施例中，该方法可以进一步包括施用光动力疗法。

本发明内容的其他优势将藉由参考以下专利说明书，权利要求范围和附图说明，本领域技术人员将进一步理解和理解本发明的这些和其他优点。

附图说明

本发明的优选实施例系参考以下附图来进行描述：

图1为本发明之一离子聚合物稳定之富勒烯之化学式示意图。

图2为本发明之一β-环糊精和脯氨酸作为另一种离子聚合物稳定剂之化学式示意图。

图3为本发明之一富勒烯离子聚合物网路结构之一具体实施例的化学式示意图。

图4为本发明之漂浮在水基细胞介质中之脂质双层含有富勒醇奈米颗粒于其内部非水溶液之脂质-脂质界面上之化学式示意图。

图5为本发明之含有富勒醇的脂质双层被传染性病毒破坏的剖面图。

图6为本发明之破裂的病毒颗粒以及于病毒破坏后进行重建之含有富勒醇的酯质双层的剖面图。

图7为本发明之神经元藉由富勒醇-8奈米粒子帮助其生长神经突触的剖面图。

图8为本发明之藉由富勒醇-8奈米粒子帮助其生长神经突触的神经元之人脑的经颅穿刺电流模拟的示意图。

图9为本发明之在化学反应下形成的富勒烯离子聚合物之化学式示意图。

图10为本发明之不使用有毒溶剂之一种从富勒烯(60)合成与稳定食用级富勒醇(C60(OH)8)之方法的功能方块图。

图11为本发明之不使用有毒溶剂之一种从富勒烯(60)合成与稳定食用级富勒醇(C60(OH)x)之方法的功能方块图。

图12为本发明之含有多羟基富勒烯的光动力疗法用绷带之示意图。

图13为本发明之含有多羟基富勒烯的光动力疗法用药膏之示意图。

图14为本发明之含有多羟基富勒烯的医疗用支架之示意图。

术语和词汇定义

在本发明公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，包括用于提供对本发明的功能、操作和使用上的理解，并非在限制本发明所公开的各种实施例。上述术语(诸如在一般使用的辞典中限定的术语)将被解释为具有与在相同技术领域中的语境涵义相同的涵义，并且将不被解释为具有理想化的涵义或过于正式的涵义，除非在本发明公开的各种实施例中被清楚地限定。

在本文所使用的术语“富勒醇-8”是C60(OH)8，除非用于进行溶解度比较的目的。富勒醇-8(即八羟基化富勒烯)是由八个羟基与C60键结所组成。在下文中，术语“富勒醇-8”可以代表单个分子或复数个分子处于分散或未聚集的奈米颗粒状态。

在本文所使用的术语“富勒醇-x”是C60(OH)x，除非用于进行溶解度比较的目的。富勒醇-x(即x个羟基化富勒烯)是由x个羟基与C60键结所组成。在下文中，术语“富勒醇-x”可以代表单个分子或复数个分子处于分散或未聚集的奈米颗粒状态。

在本文中所使用的术语“感光剂”一般称为生物催化剂。通常上表皮显现天然色素，例如黑色素或真黑色素，或者显现一些由微生物之病理形式产生之色素。在光的存在下，这种催化剂与分子发生反应，将能量转移到活体动物的组织中，这种催化剂的作用是激发光降解过程，并且可能被这种降解消耗掉一部分。感光剂于解毒作用中扮演重要的角色。富勒烯与富勒醇两者在光照下皆可做为感光剂。这些人工感光剂化合物一般不能从植物制作，或通常不能由自然产生的食物物质中得到。富勒烯系于摄氏温度大于3000度，使用电弧放电炉，于钝气环境下利用数千伏特之电压进行工业化制作而得。

在本文中所使用的术语“单重态氧”意思为双原子分子氧气的高能量形式。其物理性质仅细微地不同于更普遍的氧气的三重基态，其于此标明为3O2。术语“单重态氧”和“三重态氧”是指分子的量子态：单重态氧以单重态存在，其总量子自旋为零，其电子分别保留在分隔且衰退的轨道中，但不再具有相似的自旋，相对地，三重态氧的总量子自旋为1，其电子具有相似的自旋。在本文中，单重态氧被标明为1O2，其对于有机化合物的反应性相较于三重态氧反应性更好。单重态氧可加速许多材料的光降解。

具体实施方式

为了让本发明的优点，精神与特征可以更容易且明确地了解，后续将以实施例并参照所附图式进行详述与讨论。值得注意的是，这些实施例仅为本发明代表性的实施例。但是其可以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明的公开内容更加透彻且全面。

本发明的实施方案提供了供人类食用之食物组合物及其方法，其系利用富勒醇-x，有效地管理或限制许多类型的感染性微生物以及解除自然暴露于环境化学物质(例如杀虫剂或其他能够损害功能，对健康造成负面影响的有毒的有机毒素，或暴露于可能减少正常寿命的活性氧(ROS)，例如臭氧大气污染物)中的毒性。富勒醇-8(Fullerol-8)可以抵抗传染性微生物并可以裂解病毒DNA。此外，富勒醇-8可以削弱和破坏细胞包括癌细胞在内的肿瘤细胞，并可以使一些衰老的体细胞雕亡。在另一个相关方面，富勒醇-8可以降解人类饮食中积累的有毒物质，例如一定范围的氯化或不饱和有机化学物质，尤其是当被光激活时，富勒醇-8在单重态氧存在下用以作为感光剂。富勒醇-8可作为自由基清除剂和抗氧化剂，用以清除分子碎片残留物，以于光线或红外光线被移除后黑暗维持一段延伸时间时由单重态氧之解毒作用回复。

富勒醇-8的服用量可以由离子聚合物来控制，离子聚合物并不限于任何类型的囊泡离子聚合物或胶束几何形状之离子聚合物。基于其非常大的红外光吸收截面积，治疗性富勒醇用药的控制还可以通过从约700nm到约1100nm的近红外光谱吸收波长范围之光来提供富勒醇的激发态。

使用一种使富勒烯具有水溶性的方法，富勒烯在医药学上的经济和技术实施的障碍包括不期望和不良的蛋白质变性，以及利用水剂量方法产生过多的具有超过12个羟基(-OH)化水溶性富勒烯衍生物导致遗传分子断裂。富勒醇-8的拉电子效应和电荷分布共振效应可使各分子发生明显的凡得瓦尔力极化，尤其是当使用离子聚合物溶液长期稳定保存时。配制食用的富勒醇离子聚合物，可藉由机械剪切操作，获得离子聚合物的囊泡和胶粒，其中对离子聚合物之基质中的富勒酚-8的剪切能够诱导多达6个带负电荷的电子稳定。这种分子电荷的诱导使富勒醇-8于人体代谢分散及食用时能够稳定。富勒醇-8离子聚合物网络的形成是基于感应电荷的暂时耦合，而不是化学键的键结，例如在与富勒烯分子形成衍生物或共价键时。

在人体的富勒醇服用上的显著改善是在有机化学组成部分之间形成了电荷网路化的离聚物氢键，此作用将悬浮的富勒醇-8于不同分子之间形成约100nm稳定凝聚作用。这种凝聚作用形成的网路结构是防止团簇尺寸不受控制地增大、一连串的沉淀，以及防止富勒醇-8奈米颗粒沈淀形成微米大小的团块，从而引起生理障碍或毒理学副作用。在过去，此类团块会吸引并聚集危险的自由基或吸引异常高浓度的重金属离子，基于富勒烯对此类物质的自然亲和力。

环糊精是酶修饰的淀粉分子，通常通过被称为环糊精葡糖基转移酶的天然酶对淀粉的作用而制成。可溶性米淀粉可能是该反应最常见的原料之一。用天然酶切割淀粉的长直链后，将末端连接起来形成一个由化学连接的葡萄糖分子组成的闭合环状分子。三种最常见的环糊精是α，β和γ环糊精，其中每个环糊精都具有六个，七个或八个葡萄糖单元，以形成环结构。具有七个葡萄糖环的β-环糊精是大多数天然酶最常产生的环糊精。所得的环状糖是非常稳定的多醣，其几乎无法或很少可以被哺乳动物或昆虫的消化系统所吸收。环糊精具有与多种有机化合物形成复合物的特性，从而改变了它们的集聚时的溶解度，并增强了它们在光，热或氧化条件下的稳定性。

α环糊精会导致许多氨基酸的结晶和沉淀，因此不经常用于增强稳定性。β-环糊精显著用作现代食品添加剂，既可掩盖苦味，又可通过增强其溶解度并将分子包裹在屏障中以阻止与氧产生反应性的机会，来保护食物风味免受氧化或凝聚的影响。β-环糊精通常用于饮料中以防止果汁氧化，并用作药物化合物的佐剂或载体。γ-环糊精可以像β-环糊精一样使用。由于γ-环糊精的当前市场成本，γ-环糊精的使用目前受到限制。

环糊精已广泛用于与原始或裸露的富勒烯分子形成共价键，以尝试制造特殊的药物或增加C60分子的溶解度，但是富勒烯对此类环糊精的内部有强烈的吸引力，从而阻碍了由不易消化的环糊精中排出富勒烯，因此其形成屏障材料防止富勒烯被摄入消化系统。

以富勒烯为基础的药物和富勒烯衍生物于应用上之困难包括对富勒烯分子官能化使其具有足够的水溶性而能流通进而提供治疗用药之目的所需耗费的成本，以及不使用任何具有破坏长期益处或治疗能力的有毒溶剂。对富勒烯分子过度的官能化也会降低治疗能力。此外，具有大于12个(OH)羟基取代基之水溶性富勒烯衍生物往往不会被隔离在脂质双层中，因为它们可能会大量迁移到细胞具有水溶性的部分。通过使用限制了水溶性的富勒醇-8分子，靶向性富勒烯在特定细胞之壁面的脂质介面的分散及布署而在不聚集的障碍已被克服，使其具有可食用性和可消化性以及在分散于离子聚合物电荷网络中时具有稳定性。本发明的实施方案提供了富勒醇-8离子聚合物，以及采用多羟基富勒烯之方法，尤其是富勒醇-8分子之多羟基富勒烯的方法，有助于预防疾病和避免疾病。

藉由神经元暴露于静电荷梯度，可以促进神经生长，其中阳极或带正电荷的区域集中在大脑顶部和上半身表面。大自然之地球和与地球接触物质的负电荷产生接地效应，使动物暴露于暴风雨的风和带电云层的空气下，大自然会使动物带正电荷并使地球及和地球接触的物质产生负电荷产生接地效应。近来，普遍用于鞋类的橡胶和塑胶材料的发明，以人为的方式绝缘和隔离了人类与环境中的自然电荷。此外，从农业社会转变为工业化社会的相关生活方式之变化已消除了大多数人类环境中存在的地球导电性和自然电荷梯度。人类使用橡胶鞋底使脚部避免被地球接地效应影响的技术，已将人类从自然静电极化导致治疗性神经增强隔绝。有些人可能会选择接受一段短时间、低电流，以及低压的经颅直流电刺激(tDCS)，以恢复或增强其自然电荷极性。即使没有富勒醇-8，目前已被普遍接受的神经替代疗法，即经颅直流电刺激(tDCS)，已有超过30年时间的记录其于人体产生神经生长的增强和认知改善的作用。经颅直流电刺激(tDCS)已被证明可以在各种实验条件下于受测试者中引起不可逆的认知改善。当放置在靠近颅骨顶部或大脑上部区域的某个位置的电极施加正电荷，而阴极或负电极上的阴极在人体下半身的位置，最好低至手腕或脚踝，用于学习和记忆改善的低压经颅直流电刺激(tDCS)治疗可以得到最大程度的发挥。在某种程度上，该现像被视为恢复被绝缘橡胶鞋的发明所消除的电荷迁移的自然体细胞平衡的另一种方法。

富勒烯和富勒醇-8容易倾向累积负电荷，并且在一个分子上可以接受多达6个电子。带有负电荷之富勒烯倾向通过神经细胞的脂质双层迁移到神经元(neuron)的细胞壁面上带正电的区域中的神经突触生长锥处。丝状伪足(Filopodia)为纤细突起状，具有平行的肌动蛋白纤维束，这些肌动蛋白纤维束从细胞膜延伸并探索细胞周围。丝状伪足可以在迁移细胞的前沿被发现。生长锥是神经突触中电荷最密集的区域且位于丝状伪足尖端的位置。之所以会出现这种效果，是因为电荷迁移到了尖的物体的尖端。另外，肌动蛋白丝(Actin filaments)在丝状伪足的尖端主要呈现带正电荷的区域。由于电荷平衡效应，在丝状伪足尖端存在之富勒醇-8可能具有破坏或削弱细胞的壁面中脂质双层的凝聚力的作用。由于神经元提供对内部细胞膨胀压力的抵抗力减弱可能会导致丝状伪足延伸加速和尖端区域产生之丝状伪足结构延长，从而使丝状伪足意外地能进一步深入大脑深部结构。相比没有富勒醇-8神经突触生长促进剂的协助下的网络可传输和接收神经元之距离，与更远距离的神经元建立连结的目的是增强整个大脑的连通性。相关实作中，富勒醇-8对这些来自细胞膜疏水区域内之尖端神经结构的高张力之脂质双层产生的化学作用和电荷作用，提供了令人惊讶和创新的富勒醇-8抗氧化剂和对敏感神经结构的抗菌保护特性的结合，并与传统选择性经颅直流电刺激(tDCS)或光动力疗法相互结合，以获得具有长期健康益处的人类生命力的协同维持作用。

大脑内之网路越深，其连通性也越好。在现代技术社会中，受过教育的人们必须承担学习和管理越来越多的信息，大脑内之网路连通性的影响对于人们也更加重要。随着人口的老龄化，对疾病和神经功能缺损(neurological deficits)的敏感性也因此增加。任何可预防或扭转此非刻意的障碍致使生命延续的基础，对于不断增加人口的生命力，将具有显著且立即的经济利益。可食用离子聚合物食品和饮料的富勒醇-8化学分散稳定性被预期可提供从抗氧化和抗微生物效果等生理益处，并增进健康的人的长期良好神经健康状况的维持。

由于富勒烯和富勒醇-8通常在黑暗中可以做为自由基清除剂，以及当其暴露于光线下诸如近红外光时作为单重态氧的感光剂，因此，富勒醇-8的存在于体内可提供不同组合的独特功能疗法，其与体外疗法结果不同。富勒醇-8可能会迁移到血球细胞之壁面中的脂质，就像它们会迁移到任何具有壁面的细胞一样。此外，血液可作为将个别的富勒醇-8分子带到皮肤表面的介质而可被照摄，即使是在基本不透明的人体中亦然。皮肤的外层对可见光具有足够的半透明度以及对红外光具有全透明度，使传统光动力疗法得以放大使含氧组织产生单重态氧。蜂蜜和其他食品的营养成分中含有多种天然感光剂，但这些成分均无法达到富勒烯，尤其是富勒醇-8对光能的吸收能力。因此，人类接收红外线辐射将产生大量的单重态氧，其中单重态氧具有抗菌能力，尤其是解毒能力。人类的寿命比以往任何时候都长，因此在延长寿命的过程中毒素的累积增加，但却不能总是消除毒素。这些毒素可能包括来自烟雾中的多环芳香羟碳氢化合物以及部分消化的食物。历史上，蜂蜜已被用作人类排毒药物和抗菌剂，用于治疗开放性伤口，以防止伤口感染并促进伤口愈合。天然感光剂的存在会改善蜂蜜的作用，例如从蜂蜡细胞上之用来保护幼虫之封盖胶获得的槲皮素。然而，添加富勒醇-8和食用离子聚合物在饮料和食品中将会增强天然感光剂的作用，当伤口暴露于空气和红外辐射时，富勒醇-8具有很强的产生单重态氧的能力。尽管数十年来红外光和近红外光在光动力疗法中的优势已在医学中得到很好的表征和实践，但在皮肤痤疮治疗和皮肤黑色素瘤治疗等多种治疗中，很明显添加了人工感光剂，改善了水溶性和增加了生物利用度(bioavailability)的富勒醇-8，将对于那些选择在自然阳光下或在户外度过时光的人以及那些选择接受光动力治疗方法的人有益，其具有即时和互补的实用性而可于许多已确立的治疗方案中更好地标记有缺陷或受感染的组织。研究表明，在所有已知多羟基化富勒烯中，其OH-基形成一致密“岛”的C60(OH)8可最具有生物可利用性及用于治疗的可能性。较少数量的OH-基团，造成基本上为负的水合能-224kJ/mol。目前，合成这类的分子被认为是一种挑战。

请参阅图1，其中全文中之相同元件由相同的数字表示。图1提供了富勒烯离子聚合物10之化学示意图，其中至少有一个笼形(cage-shaped)[60]富勒烯分子12，也称为C60或巴克明斯特富勒烯(buckminsterfullerene)，系基本上与八个羟基14反应生成衍生物富勒醇-8或C60(OH)8。富勒醇使用熔点低于约100℃的离子聚合物溶液基质使富勒醇藉凡得瓦尔力以长期稳定储存而不会沉淀，该离子聚合物溶液基质包括氨基酸例如脯氨酸11、羧酸阴离子例如脯氨酸阴离子16、至少一种酚类的复合物例如槲皮素15、至少一种生物类黄酮例如黄酮醇(flavone)18、约17％的水17，以及多种醣类例如葡萄糖19和蔗糖13。离子聚合物基质可以由蜂蜜作为一种组成成分，并且可以与补充脯氨酸阴离子一起配制，以增强对富勒醇纳米颗粒的离子聚合物稳定作用。其中，当以离子聚合物载体合成物配制离子聚合物与富勒醇混合试剂时，离子聚合物制剂是可食用且无毒的食品或做为富勒醇-8的载体药物(富勒烯12与八个羟基14键结)。

超音波辅助声穴(acoustic cavitation)技术是一种可以制造富勒醇-8的方法，该技术涵盖了一步式简便的反应策略，需要较少的反应时间，并减少了在分离和纯化C60(OH)8>>2H2O时的溶剂用量。在此种方法中，藉由超音波(30％振幅，200W，脉冲模式)配合稀释的H2O2(30％)于室温下及反应时间1小时内，可透过声穴效果来诱导水溶性富勒烯醇(本文中的富勒醇)的合成。对富勒醇-8的吸附作用几乎普遍比对C60富勒烯的吸附作用强。富勒烯仅依靠凡得瓦尔力，π-π以及疏水性相互作用进行吸附，但富勒醇-8奈米颗粒同时具有氢键结合能力以及可允许进入其疏水性碳表面。在脂质通道和水溶性通道两者之间运输的平衡中，富勒烯到富勒醇-8的羟基数目的增加导致与水分子形成氢键的能力增加，因此增加了水溶性。富勒醇-8与大多数物质之间的化学相互作用最强，这也表明这些化学物质的吸附并非仅由其低水溶性引起。因此，C60(OH)8(富勒醇-8)可以对摄入它的人提供有效的排毒剂。理想情况下，富勒醇-8仍需要用离子聚合物稀释，以提供长期抗结晶化或抗沉淀的能力，例如在人类食用之前长期存放在饮料中。

图2绘示了主客体共轭分子(host-guest)20，其中主体分子是β-环糊精22，而客体分子是具有含氮之芳香端的客体脯氨酸24，该芳香端其为非极性并且被轻微吸引到环糊精22的内部。β-环糊精环28的内部也显示为非极性的。环糊精分子22还包含向外的侧面和轮缘的区域26。非极性区域28和极性区域26都在环糊精22分子的内周围和外周围延伸。在pH小于约6.8的酸性溶剂环境下，客体脯氨酸24将从β-环糊精22中排出。如27所示，当周围的pH大于约6.8时，客体脯氨酸24为稳定并且能被吸引到主体之非极性区域。其他具有非极性区域的客体分子可以被用来靠附或与β-环糊精分子内部连接。如图1所示，β-环糊精可以由槲皮素或黄酮醇所组成。如图3所示，具有极性区域的分子如葡萄糖，蔗糖或多羟基化富勒烯，其极性区域可以在β-环糊精26的外围或边缘形成氢键。

图3绘示了分子之间的网络结构30，其更适合称为离子聚合物或自体修复流体。通过适当选择可在液体介质中形成共轭关联的带电的、氢键键结的或可极性化的分子，离子聚合物可被修改成所想要的粘度，用以稳定化使其避免沉淀作用或避免其中任何成分之沉淀物，例如晶体或固体残留物。由离子聚合物网络30显示，并没有任何反应产物或聚合作用于任何共轭分子中产生。实线用于表示所指示的分子结构内的共价键。离子聚合物网络30中的氢键由虚线表示，以表明这些键是完全可逆的和暂时的键结，并不需要使用催化剂或参与化学反应。氢键能够在可随意变形或混合的液体介质中，重新定位及定向，其液体介质通常是水。脯氨酸34显示为β-环糊精37中心环腔中的共轭客体分子。但是，脯氨酸35的另一分子显示为氢键键结至β-环糊精37周围外的极性羟基官能团。脯氨酸36显示氢键键结至富勒醇-8 32的极性羟基官能团上。富勒醇-8分子31、32、33显示其氢键键结至β-环糊精37周围外的羟基官能团上。相同类型的氢键结构将会形成于其他的环糊精，例如在环结构中分别具有6或8个葡萄糖单元的α-环糊精或γ-环糊精。环糊精的聚合物形式，例如羟丙基-环糊精，同样适用于与异向性多羟基化富勒烯进行氢键键结，其方式与离子聚合物网络30所描述的非常相似。富勒醇-8分子31、32、33通常具有分子式C60(OH)8，其中OH-基团形成致密岛，具有相当少量的OH-基团高度聚集在富勒烯的一侧。这种结构的形成是由于富勒烯的一半暴露于有机相中，用以防止发生羟基反应，而富勒烯的另一半则呈现高极性，其合成结构的细节，请参照图9和图10。液体基质38的pH值应高于pH6.8，以避免客体分子脯氨酸34排出。脯氨酸34可以被另一种分子取代，该分子能与β-环糊精37形成初期短暂的共轭。尤其是当其他潜在客体分子不具有非极性部分时，富勒醇-8不具有极性羟基化分子的部分可以被视为客体分子，可共轭进入β-环糊精的环内。在消化过程中，该环境的低pH值将降至6.7以下的酸性条件，从而导致食用离子聚合物富有富勒醇-8组合物时，排出并散布富勒醇-8到体内。

图4绘示了脂质双层40之示意图，该脂质双层40具有第一种，“外”脂质层42，该外脂质层42的极性分子基团头朝外至细胞外部的水性基质或水基质，以及非极性尾端朝向内形成第二种“内部”脂质层48，该内脂质层48具有向外朝向水性细胞质的极性分子基团头和朝向外脂质层42的非极性基团头。在脂质层42和48之间可以是富勒醇奈米颗粒分子44、45、46，漂浮在脂质层42和48之间的内部非极性界面。因为这些分子在该位置比在含水环境中发现具有较好的溶解度和稳定性。其显示，在酯质双层中，富勒醇44、45、46的极性一端倾向于向外至细胞质液(cytosol)与水基介质中，从而提供了富勒醇44、45、56在稳定的脂质膜或脂质体中增强生物定向性(biological oriented)相互作用，因此具有异向性的极性和非极性富勒醇半球。单一的富勒醇40在脂质双层上可以减少其对水相DNA和细胞的蛋白质机制的干扰，直到需要它们氧化、自由基清除以及抗菌性能被须要能为止。具有大量羟基化的富勒醇，多达24或32个羟基化，可能变得太易于溶于水，因此在阳光大量暴露下可能会损坏细胞的蛋白质生成机制，因为与所示的C60(OH)8不同，这样的高度亲水性(水溶性)分子可能不会被隔离在具有疏水性(不溶于水)脂质双层内部里。通常，富勒醇-x在水中的溶解度随着x的增加而增加，其中x是羟基化的数目。

图5是脂质双层50的剖面图，该脂质双层50具有外脂质层53和58，其包含有单独的富勒醇-8 54、55、56。具有蛋白质涂层之衣壳的感染性病毒颗粒51可破坏细胞的外脂质层53。通常，病毒之衣壳51内部处于高压力且包含紧密堆积的病毒遗传材料52。病毒衣壳51可被与细胞外壁相反的净正电荷吸引到外脂质双层53，并且藉存在于衣壳外部的脂肪族或非极性官能基团与而被吸入细胞中，该脂肪族或非极性官能基团允许进入外部脂质双层53的内部非极性官能团。但是，这种经由脂质双层53引入病毒衣壳51，至少一种单独的富勒醇-854、55、56具有非极性的特征以使病毒衣壳51蛋白涂层的非极性区域具有充分变性的作用，从而使病毒衣壳51的键结减弱。这也显示了，一些富勒醇54、55的极性区域将倾向沿着脂质双层中的极性端进入病毒衣壳的带电区域，由于异向性的极性和非极性富勒半球，因此入侵性病毒从而提供了增强的富勒醇生物定向性和静电作用。由于通过富勒醇-8打开病毒衣壳涂层使病毒颗粒爆破，使电荷稳定的离子聚合物富勒烯分子悬浮之细胞稀释液具有极强的抗病毒特性。病毒颗粒被吸引到这类脂质上，可以使病毒细胞入侵，成为一种特征性特性。此外，富勒醇-8离子聚合物能够装配在如HIV蛋白酶的疏水腔内部，从而抑制接近病毒酶的催化位点。

图6是脂质双层60的剖面图，其具有破裂病毒的分子残留，其显示出病毒衣壳片段61、62、67和暴露的病毒遗传物质69残留于细胞壁面之外，并且容易受免疫系统反应和从细胞间间隙排出。因外脂质层63和68含有单个的富勒醇-8 64、65、66在打破病毒后，重新改变使其具有传染性。而富勒醇64、65、66恢复从外脂质层63、68隔离的细胞及密封的细胞。如先前图4所示，这也描述了一些富勒醇64、65的极性区域将需要时间重新定向脂质双层中的极性基团的头，从而提供细胞中富勒醇与酯质稳定定向的静电相互作用，再次达到体内平衡。

图7是神经元治疗70的剖面图，其包括具有单细胞核75的成熟神经元73和带负电的神经细胞突触78。神经元70的功能是接收输入信号，以沿着神经轴突79(neurite)的轴突传导路径传输信号。神经元70为生长芽状生长锥74(budded growth cone)，该锥状生长锥延伸了许多丝状伪足76，以辅助富勒醇奈米颗粒72、77的净负电荷平衡。其中在丝状伪足76末端，富勒醇奈米颗粒72、77的电荷被吸引到具有高度带正电荷区域之高曲率脂质细胞壁面外。

图8是经颅直流电刺激(tDCS)设备86的示意图，该设备于需要的人上提供一些众所周知的治疗，例如：中风后的神经治疗系统重建，发现该疗法中神经可塑性的恢复是可用于治疗创伤后压力症候群(PTSD)，或阻断与阿尔茨海默氏病相关的β淀粉样蛋白斑块形成。大脑含有多种不同的不饱和脂肪酸，并且受损组织的再生能力有限，这使得神经组织对自由基，例如02·-(超氧化物)，OH-(羟基)和中间封闭壳H202分子所引起的氧化损伤非常敏感。因此，奈米分散的富勒烯可以阻止此类自由基降解神经脂肪酸分子和膜蛋白，从而导致麸氨酸(glutamate)受体调节兴奋性毒性(excitotoxicity)，进而导致细胞雕亡(或细胞死亡)。富勒醇-8在生物电流的条件下，可使神经突触的生长，其中这种神经突触的生长是藉由成人的寡树突细胞(oligodendrite cells)或成人的脑干细胞收集细胞膜内的极化之分散的奈米富勒烯，进而繁殖和生长。这种神经突触的生长通过tDCS的应用来实现，从而有助于促进电诱导人类神经可塑性，特别是在那些无法于医学介入进行外科手术或药物施用，有效获得治疗益处的情况下。

请参阅放大脑剖面图之80。正或阳极tDCS电极84提供正电荷，再藉由导线85传向人的头顶部，并通过细胞组织和颅骨传输至下层脑组织，其中含有富勒醇-8之神经元可长出新的神经突触。在人体的下半身，负电荷随意的分部，因此其阴极电极82的位置为颈部区域，可从导线83、85连接至经颅直流电刺激器86，该经颅直流电刺激器86产生电能藉由电池电源或通过变压器与一般家用交流电源相连，进行电流整流和平滑化以产生直流电。不溶解的富勒烯和可溶解的富勒烯衍生物都能够藉由这些有机晶体斑块中阵列的尖锐蛋白质曲率的带电区域之不稳定性来溶解β淀粉样蛋白斑块。此外，这些斑块倾向于聚集在用于连接神经元之突触结构的神经突触之丝状伪足上。电荷的施加引起富勒烯向丝状伪足的尖端迁移以及β淀粉样蛋白晶体结构中的尖点迁移，其中在这些高曲率区域的位置最容易破坏排列。请参阅图8，图8显示了神经系统预防疾病之方法示意图。通过电治疗之电荷定向富勒烯的组合以及β淀粉样蛋白斑块的化学变性过程使富勒烯提供协同和互补的靶向作用。通过使用富勒烯和tDCS的这种处理，可以实现富勒烯将神经突触扩展以及于阻塞区域生长。尽管未曾期望之蛋白质变性也可能有利于该方法，但重要的是中断和破坏变性的蛋白质，从而引起神经功能损害。因此，富勒烯的一种用途可能是从脑细胞外区域消除β淀粉样蛋白斑块。在此，光动力疗法可以随后或同时应用于人类患者，如红外线辐射81所示，其目的是诱导激发血液携带的富勒烯，并且这些激发态由此转移至一般的氧分子溶解以产生反应性单重态氧分子。在这一点上，催化后的激发态富勒烯和单重态氧的结合用以破坏导致神经功能缺损的不完美变性蛋白质。

图9是合成富勒醇-8 90的化学示意图，其中在混合室97中富勒烯反应物91转变为富勒醇-8产物93。液体介质是由极性相溶剂组成，如预期的水以及非极性溶剂组成，例如预期的食用油。在极性水相中过氧化氢H2O2的存在会除去非富勒烯的碳。即使反应原料、起始物未反应之富勒烯在苯溶剂与烈火过程制作下以达到最大程度提高纯度，甚至在真空升华纯化之后，不纯的碳也可能存在杂质。极性和非极性混合物被填充到液面弯曲填充线的水平，由96所指示之液体到气体界面的表面。由两个大箭头94所示之剪切叶片连续旋转运动的方向，多个机械剪切叶片99(mechanical shearing vanes)沿着叶轮轴98(impellershaft)至少一个机械旋转方向持续旋转。该液体混合组成物的反应过程之温度高于凝固点并且低于沸点，以及温度可以约为25℃。由于在该液体混合组成物中存在分散的极性相水滴，胶束可以在该反应过程中形成，其中胶束具有小至约5微米至约10微米的气泡状结构，其中该液体混合组成物中的水是理想的蒸馏水。在添加长期稳定剂之前，用剪切速率(Shearing rates)至少为每秒10以上，最佳剪切速率范围为每秒100～1000来实现摩擦带电，导致奈米颗粒暂时稳定进而防止反应物富勒希91沉淀。多羟基化反应以约200mW和约20KHz超声波反应。超声波的作用是分散和活化结晶的起始物原料富勒烯。在此过程中，由于水(一种极性相)和食用油(一种非极性相)的存在都会导致富勒烯会介于两种液体介值之间。富勒醇93可以以这种方式形成，以产生形成致密岛的OH基，该致密岛具有相当少量的OH基高度聚集在富勒烯的一侧上。这种结构可以通过以下方式形成：富勒烯的一半暴露于有机相(可保护其免受羟基化反应)，另一半富勒烯暴露于高度极性的水溶剂中，而高极性水溶剂与非极性溶剂基本上不混溶。这导致一种异向性产物，该异向性产物构成具有低羟基化数目的多羟基化富勒烯类的几何特征。剪切造成胶束区域形成具有特征性的泪滴形状95，以及收集具有尾流或彗星几何形状的富勒醇奈米颗粒，如裙状区域92所示。于移动的多羟基化富勒烯93的尾端之裙状区域92处包含极性相的水，其中即使一个羟基化的亲核(nucleation)作用也足以在富勒烯上形成极性的异向性区域。裙边区域92对水和极性反应性氧种类具有吸引力，其中当水和极性反应性氧处于流体运动时，它们优先附着在富勒烯球形的一侧。其中该囊泡95可以透过泪滴形状囊泡95来显示。在动态剪切条件下，极性和非极性不互融溶剂的混合物中会形成这种多囊泡状态，其中在富勒烯表面上分子之间流动和摩擦力梯度对每种类型的溶剂都有不同的作用。在富勒烯表面上，每种溶剂的作用力不同。极性和非极性溶剂面上的异向性会形成富勒烯93的一个面，该表面具有少量的OH-基团高度聚集在富勒烯的极性溶剂面上，而在非极性溶剂中富勒烯的非极性面上没有这样的基团。在剪切场中，粒子间不论在流体中之分子间不同摩擦或吸引力为一种动态微分奈米摩擦学。过氧化氢存在水相92中作为反应物，该反应物用于帮助加速富勒烯转变多羟基化的富勒烯，如图10和图11的合成方法中所述。

图10绘示了本发明富勒烯分散在油中合成可溶性富勒醇-8并且具有八个羟基团的开发方法之功能方块图，其中方法S1000的每个操作步骤均使用USP食品级可食用成分。步骤S1010之真空升华级富勒烯C60可以从商业供应商处或经产品认证没有残留纯化富勒烯的有毒溶剂得到，以确保其为食品级C60。在步骤S1010，添加黑色结晶材料之升华级富勒烯C60与大量食品级食用油，其质量比约1/1000，其中该食用油可为玉米油或葵花油。在步骤S1020中，从USP食品级过氧化氢水，制备水中含有体积百分比3％过氧化氢。在步骤1030中，将已制备的过氧化物水与已制备之油中之富勒烯混合，其体积比分别为约1:10。在步骤S1040中，于室温下或摄氏25度，以剪切速率约每秒100至500混合以上混合物。在步骤1050中，施加20KHz的频率和100至200mW的超声波约2-3个小时，以确保富勒烯的分散和反应。当悬浮的富勒烯晶体的黑色固体部分反应生成时，可以从视觉上观察到水中有分散之白色液体的富勒醇-8。富勒醇倾向于积聚在反应容器底部漩涡附近的囊泡。在步骤S1060中，停止剪切和超声波处理。在步骤S1070中，使上油层与下水层完全分离，该下水层转变为白色。在步骤S1080中，收集富勒醇-8层以进行过滤。在步骤S1090中，收集含有水以及富勒醇C60(OH)8的白色下层产物，并通过孔径不大于约45微米的过滤器过滤该溶液，以确保除去任何未分散的材料。在步骤S1095中，将人工抗氧化剂和活化感光剂C60(OH)8溶液混合到载体介质(例如接受剂和合适的离子聚合物)中，以形成长期稳定的母料分散体，如图1、图2以及图3中的分子所示。因为催化剂或工业溶剂即使微量也有毒，应当注意的是用以合成食品级富勒烯-8或医疗级的多羟基化富勒烯的这种方法，并且不使用任何相转移催化剂或工业溶剂。图9和图10绘示了使用食用油作为反应介质来合成食品级多羟基化富勒烯。

图11绘示了本发明用于溶解和合成具有可变数目的羟基化富勒醇-x的方法之功能方块图。在S1100里的每个步骤，富勒醇是由富勒烯所制成，其中富勒烯是使用可食用USP食品级富勒烯。步骤S1110之真空升华级富勒烯C60可以从商业供应商处或经认证产品中没有残留纯化富勒烯的有毒溶剂获得，以确保其为食品级C60。在步骤S1110中，添加黑色结晶材料之升华级富勒烯C60与大量食品级食用油，其质量比约1/1000，其中该食用油可为玉米油或葵花油。在步骤S1120中，制备期望之pH值以及定体积的蒸馏水。其pH值应大于约3.0，以避免在富勒烯上形成羧酸，否则该方法无法生成富勒醇-x。因此选择增加pH值以增加富勒烯羟基化(x)的产量。在pH值大于7.0时，添加氢氧化钠(NaOH)最终会通过暂时以钠置换羟基之氢，从而形成官能团(-ONa)。当目标pH值增加到大约7以上时，将添加更多这样的基团。请注意，将pH值调整为大约pH＝7.8时，大部分生成富勒醇-9；大约pH＝12时，则生成大部分富勒酚-30，而大约pH＝6时，则生成大部分富勒酚-7。在步骤S1130中，添加足量的USP级30％过氧化氢，藉由调整过氧化氢水中pH值用以制备3％过氧化氢。在步骤S1140中，分别使用体积比约1:10的已制备之已调整pH之过氧化物水与在油中已制备之富勒烯混合。在步骤S1150中，在室温下或摄氏25度，以剪切速率每秒约100至500混合以上混合物。在步骤S1160中，以20kHz的频率以及100至200mW超声波施加约2-3个小时，以确保富勒烯的分散和反应。当悬浮的富勒烯晶体的黑色固体部分反应生成时，可以从视觉上观察到水中有分散之白色液体的富勒醇-8或富勒醇钠(sodium fullerol)奈米颗粒。富勒醇倾向于积聚在反应容器底部漩涡附近的囊泡。在步骤S1170中，停止剪切和超声波处理。在步骤S1180中，收集分离的水层，其含有白色富勒醇-8层或富勒醇钠以进行过滤。在步骤S1190中，根据需要用HCl(盐酸)或NaOH(氢氧化钠)调整水溶液的pH值，以达到所需之中性的pH值。在步骤S1192中，中性富勒醇溶液通过孔径不大于约45微米的过滤器过滤该溶液，以确保除去任何未分散或不可溶解的材料。在步骤S1194中，混合人工抗氧化剂和活化感光剂C60(OH)x溶液到载体介质(例如期望的离子聚合物)中，以形成长期稳定的母料分散体，如图1，图2及图3中的分子所示。

在微量浓度下，这种合成方法生成之食品级添加剂能够有效通过羟基化和多羟基化的富勒烯(fullerol-x)，的强抗氧化特性来维持人体健康，尤其是富勒醇-8，并减少或消除一生中累积的有毒累积生物残留物。富勒醇-8感光剂组成物通过自然阳光或光动力治疗的光调节降解和解毒，以及当用于治疗时，根据本发明的意图，还可用于改善经颅直流电刺激的治疗。

图12绘示了绷带或缝合线具有暴露于表面外1240、1250的地方之示意图。绷带或缝合线1200的载体材料通常由壳聚醣(chitosan)制成，并且也可能具有诸如交联的玻尿酸(hyaluronic acid)或加工过的软骨等成分作为该结构的一部分，以帮助其随着时间部分溶解或代谢。绷带或缝合线1200可以是一块平坦可去除式的表面缝饰，或者可以由一维可植入的结构(例如用于将撕裂或切割的组织靠在一起以使被撕破或切割的表面愈合的线)所构成。其中，表面缝饰的材料可以是非织造棉基质，其表面涂覆有包含异向性多羟基化富勒烯1210、1220、1230的明胶，然后加热并干燥该表面以形成粘附的氧化明胶涂层。缝合线的材料可以是针对那些优选非编织的张力强度进行商业优化形式中的任何一种，包括poliglecaprone缝合线材料(可从美国新泽西州萨默维尔市的Ethicon公司购买的缝合线材料)，或聚丙烯缝合线材料(可从Ethicon，Inc.获得缝合线材料)，但不限于上述几种。异向性多羟基化富勒烯1210、1220、1230可以在β-环糊精中保持稳定，然后可以藉由一般的氧电浆技术将稳定的异向性多羟基化富勒烯1210、1220、1230喷雾到网状聚合物上。绷带或缝合线1200可以注入富勒烯(由1210、1220表示的富勒醇-8的分散体，或者是聚羟基化富勒烯1230的混合物)。其中富勒醇-x可以主要是x＝8(富勒醇-8)或具有少量共价取代基的其他富勒烯，这些共价取代基具有较低的官能化(x＝小于22)，能够赋予抗菌性能。这些富勒烯可以抵抗表皮伤口细菌感染和粘附，以及抵抗一般抗生素具有抗性的皮下缝合线材料上的细菌，尤其是当这些材料使用异向性多羟基化富勒烯来强化时，效果更卓越。也可以通过将绷带或缝合线1200暴露在日光1260或光动力疗法中照射的红光(730nm～760nm)和红外光(760nm～860nm)1260来达到抗菌的效果。

图13绘示了用于帮助皮肤或其他暴露于表面组织外的(例如眼睛)愈合外用药膏1350之示意图。该药膏包含由1310、1320指示的富勒醇-8的分散体或多羟基化富勒烯1330的混合物，其中富勒醇-x，可以主要是x＝8(fullerol-8)，或者是其他具有少量共价取代基的其他富勒烯，它们具有低官能化(x＝小于22)，能够赋予抗菌性能。富勒烯可以抵抗对一般抗生素具有抗性的细菌感染，特别是当使用异向性多羟基化富勒烯来强化且将药膏暴露于日光1360，或光动力疗法中照射的红光1360范围介于730nm～760nm和红外光范围介于760nm～860nm时，效果更加显著。

图14绘示了管状支架1400，其为暂时放置于血管，管道或导管内以帮助治愈或缓解阻塞的支撑物，或者是通过手术放置在人体经络结点以通过无菌针插入该管状支架1400之孔口1440中进行针灸之示意图。可以向管状支架材料1450注入1410、1420所示的富勒醇-8，或注入多羟基化富勒烯1430的混合物，其中富勒醇x主要为x＝8(富勒醇-8)，或其他具有少量共价取代基的富勒烯低官能化(x＝小于22)。深度植入的支架材料1450可能无法直接透过光在植入部位进行照明，然而血液通过的相邻组织以及支架材料1450将包含红血球，所述红血球含有溶解的氧以及单重态氧，其能够活化多羟基化的富勒烯1410、1420、1430以赋予局部的抗生素和抗微生物特性。支架的材料可以包含以下例子但不限于，一般市面贩售之含交联胶原组织支架(cross-linked collagen-containing tissue scaffold)，或缝制的山羊肠(sewn goat intestine)用以去除能够引发免疫反应的遗传材料和蛋白质，或从人体不同部位的静脉获得，以及通过不同浓度血浆超声波震动在浓缩富勒烯，该浓缩多羟基富勒烯可以在植入到同一宿主的不同部位之前穿透该组织，从而为材料赋予保护性抗生素和抗凝血特性支架。支架的一种形式可以是用于疝气修复的商业贩售的聚丙烯网。有时，支架材料1450的形状并不总是呈管状，这种支架的体腔或软组织具有自然的空腔和形状，而这些空腔和形状是由生物学功能决定的，因此需要部份的部件或体腔的压痕或铸模形式，用于保持压力以促进愈合，尤其是皮肤移植的愈合。因此，管状支架1400还代表手臂或腿部的外部管状部分，其中外部皮肤已被烧掉，并且需要以套筒1450的形式从其余外部的组织以支架促进皮肤愈合。此外，管状支架1400可以代表但不限于用于针灸之物或医用伤口引流材料或伤口包扎材料。

对烘焙食品，糖果和饮料的成分进行各种更改，组合和修改，用以配制食品级添加剂和组成分并加工形成各种食品级多羟基化富勒烯(例如，富勒醇-8)。因此，本文提供了药用，营养保健用或食用富勒烯组合物。选定的实施例涉及电荷网络化的富勒醇，其可以在离子聚合物奈米分散组合物中保持稳定以供人食用，以赋予长期的预防性抗氧化剂，抗病毒和保护神经作用。一种制备食用且无毒的离子聚合物基质，其为氢键和共轭分子的混合物，其熔点等于或低于约100℃。用于制备食用离子聚合物组合物的许多成分一般存在于天然蜂蜜中。这些成分，加上任选的脯氨酸和β-环糊精，可以藉由提供分子间感应电荷网络和做为包覆的奈米分子颗粒稳定剂，从而形成长期稳定的富勒烯奈米分散体，进而避免在其他类型分散介质沉淀或团聚高浓度奈米颗粒。该食用的、氢键键结，以及共轭电荷诱导的离子聚合物基质在本文中称为“富勒醇-8离子聚合物”。

在一实施例中，富勒醇-8离子聚合物理想上包含超过百万分之1000以上的任选的脯氨酸和黄酮醇，以及重量百分比约1％的β-环糊精。该离子聚合物能够与某些类型的有机食品分子，尤其是脯氨酸，肌酸或在含水的液体载体介质中稳定富勒醇-8的多种蛋白质，脂质和羧酸形成另外的共轭物。该离子聚合物网络可抵抗多羟基化富勒烯的沉淀。

富勒醇-8离子聚合物会随着时间的流逝而被稀释和消化，然而，离子聚合物与富勒烯的电荷网络中的电荷屏蔽作用特别难以破坏，这是因为剪切诱导了富勒醇-8分子的电子带电，其可与高可溶性有机分子形成复合物。即使在其他介质的条件稀释下，富勒醇-8离子聚合物的剪切诱导的电荷网络稳定作用也避免了沉淀作用的形成，其沉淀过程为团聚体和沉淀物的尺寸不断增大，就像裸露的不带电富勒烯吸引到裸露的不带电富勒烯分子的极化奈米粒子因未保护所引起的自我凝聚力一样。

离子聚合物混合物名义上可以包含1％蛋白质的氮的组成，该蛋白质能够以凡得瓦尔力吸引富勒烯，并限制或避免在分散过程中高浓度富勒烯的不期望的凝聚。

在天然蜂蜜中，许多离子聚合物成分用于形成电荷稳定的共轭物。增加无机离子聚合物盐的量(例如添加无机钠或钾)，可以产生食用的离子聚合物，该剪切离子聚合物在足够的剪切诱导电荷后，能够以高浓度电荷偶联至带负电荷的富勒烯分子，从而实现离子聚合物长期稳定之带电网络。

电荷稳定的离子聚合富勒醇分子悬浮之细胞稀释液，也包含那些在人体血浆中稳定带的物质，可能具有极强的抗病毒特性，这是由于通过爆裂病毒颗粒使富勒烯打开病毒衣壳涂层的而产生的。这些部分连同一些电荷稳定的离子聚合物衣壳分子以稀疏形式被吸引到细胞脂质双层中存储的位置。病毒颗粒也被吸引到这类脂质上，成为一种特征性特性，可以使病毒细胞入侵。

在一实施例中，通过预定量的多羟基化富勒烯、可接受的佐剂，以及可接受的载体或者多羟基化富勒烯与可接受的佐剂混合来制备食物。在一种使用富勒醇-8的示范食品中，可以用200ppm的富勒醇-8、重量百分比约3％的糖(如蔗糖)、重量百分比约1％的脯氨酸、重量百分比约2％的柠檬酸镁，重量百分比约2％的柠檬酸，以及约4盎司明胶和2-3盎司的包装(或一个6盎司包装)，使用上述佐剂或载体，制成市面上贩售调味明胶甜点，其中FD&C食用色素可能包含在糖果中。当将上述材料混合后倒入模具中并使其凝固后，就可以生产出胶粘型糖果。浓度200ppm的富勒醇-8可用于基本抗氧化剂治疗的目的，尽管目前尚无建议的每日摄入富勒醇-8的允许量，或目前食品中对该物质的任何已知限制。如图7中所述，可以通过直接体积稀释1500ppm的富勒醇-8储备液来制备浓度约为200ppm的富勒醇-8，方法是用足够纯净的水稀释133.4ml的水溶液或水基溶液到1000毫升容量，以达到作为补充食品和食品防腐剂。脯氨酸的目的是稳定作为分散液的富勒醇-8奈米颗粒，并防止富勒醇-8聚集成为大于约100奈米的团簇。柠檬酸镁的目的是提供镁矿物质补充剂，其浓度应低于建议的镁元素每日允许量。柠檬酸根离子的目的是充当食品防腐剂。多胜肽交联的目的是通过空间限制聚合物进入网络来维持多羟基化富勒烯的聚集体尺寸小于200奈米。可以一同混合无味的明胶和市售的

品牌的明胶混合物以制成具有足够硬度的糖果，用以提供具有嚼竟的咀嚼食物体验。

在使用富勒醇-8的另一示范性食品药物中，可以用水、约200ppm的富勒醇-8、重量百分比约3％的糖(如蔗糖)、重量百分比约1％的脯氨酸、重量百分比约2％的柠檬酸镁，以及重量百分比约2wt％的柠檬酸来制备强化饮料。其中，饮料中可能包含FD&C食品色素。如图7中所述，可以通过直接体积稀释1500ppm的富勒醇-8储备液来制备浓度约为200ppm的富勒醇-8，方法是用足够纯净的水稀释133.4ml的水溶液或水基溶液到1升的容量。该饮料可以分别在两份500ml的容器中施用，其中一个容器含有浓度750ppm的富勒醇-8。然而，富勒醇-8的浓度维持在期望浓度1500ppm，以及为了便于携带和便于这种份量和浓度的袋装运输，分为两份每分100毫升。目前尚无已知或建议富勒醇-8每日允许服用量来定义或限制这种饮用品作为饮料饮用的量。

在另一种示范性食品药物中，使用本发明之食品级多羟基化富勒烯，特别是优选的富勒醇-8，可以提供纯净度高的富勒醇浓缩油作为满足USP食品级要求的原料，该原料是通过真空干燥水溶液制成，请参照图7。同时注意在真空处理温度保持在60℃以下并且不要过度加热破坏多羟基化的富勒烯。可以选择性添加重量百分比0.02％的脯氨酸以稳定该浓缩的富勒醇-8的聚集体。基本上纯的(99.98％)富勒醇-8可作为添加剂来制造食品或饮料产品，或用于制造皮肤护理产品。目前没有可用于定义或限制富勒醇-8每日允许服用量，但是可以选择一些浓度或份量以达到最终产品设计的目的。

在另一种使用富勒醇-8的示范性食品中，可以使用200毫升1500ppm的富勒醇-8稀释成454克或约16盎司的糖果巧克力，例如60％可可，其中将溶液煮沸约60分钟以除去大量的水，并确保在倒入模具之前将这种混合物充分混合以制成一件具有方便携带或装饰形状的固体，通常约23克且可做20份。商业购买的巧克力混合物的密度根据牛奶，可可粉和其他成分的比例而变化，密度通常接近1.325g/m3。一块巧克力将包含浓度约44ppm的富勒醇-8，并且可以做成一份巧克力。没有已知或建议的限制或每日允许量的巧克力或富勒醇-8来定义或限制食用此类食物的数量。尽管图9和图10前述讨论集中于多羟基化富勒烯、富勒醇-8，但是如在图11的前述讨论中所述，可以制备类似的多羟基化富勒烯和使用其他种类的多羟基化富勒烯。

使两种食用食品不稳定分散或无毒的不互溶液体(例如油和水)的目的是在不同的液体介质之间产生高表面积，从而降低了两种液体界面处的表面自由能。这是通过在多数油状液体中以高速剪切产生少数水状液体之许多气泡或“囊泡”来实现。重要的结果是产生了较大的液-液界面表面积。当奈米颗粒位于该界面或“弯液面”中时，该位置的化学反应性有利于熵。从理论上讲，不同溶剂环境的暴露会引起组成C60笼的碳原子中电子密度状态(DOS)的改变。DOS是在富勒烯的共振键中找到电子的概率。在弯月面位置的球形富勒烯团簇周围的碳原子为过渡态，其中在弯月面处该碳原子悬浮在任一液体侧的极性和非极性溶剂之间，从而增加了在该弯月面位置的反应性。同样，活性氧和自由基(例如H点或·)或OH-(点或·)倾向于迁移到该弯月面区域，因为不同的物质由于熵增加而迁移并聚集在界面处，因此能量状态减少。降低表面自由能和高反应性自由基在同一位置的结合，增加了使羟基化沿着液-液界面的富勒烯圆周上进行反应的可能性或机率，同时降低了能量，因此反应速率变快，其中当富勒烯团簇被纯油包围或悬浮在纯水中时，这样的反应机率性将是不利的。缺乏无毒合成，也就是说随意使用相转移催化剂和工业溶剂造成困难达到无毒合成且简单制造多羟基化富勒烯并且容易产生少量羟基化产物。熵使该反应以显著产率进行的反应很可能未被充分认识。

不受限于先前技术领域，背景技术，发明内容或以下详细描述中提出的任何明示或暗示的理论的约束。还应当理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定设备，系统，方法和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例，其中，可以对本发明进行变化或增量变化。其中所描绘的附图，步骤，方法或过程不脱离本发明的精神。所有这些变化都被认为在本发明的范围内。因此，关于在此描述的示例性实施例公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以实际上任何适当形式来不同地采用本发明的代表基础，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在不脱离本发明范围的前提下，可以对本文所述和所示的结构和方法进行各种变化，组合和修改，因此，上述说明中所包含的或附图中所显示的所有内容均应理解为是示例性的，而并非限制性的。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而是根据所附权利要求及其等同物来限定。

藉由以上具体实施例之详述，系希望能更加清楚描述本发明之特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施例来对本发明之范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请之专利范围的范畴内。

Claims (24)

1.一种用以合成药用富勒烯组合物、保健用富勒烯组合物或食用富勒烯组合物之制备方法，包含:

使C60富勒烯的一半球面富有极性且另一半球面富有非极性特性以使其具有异向性，使该C60富勒烯富有少量的羟基团簇在极性面而形成多烃基富勒烯；

提供一预定量的多羟基富勒烯；以及

混合该预定量之多羟基富勒烯与一可接受离子聚合物、一可接受载体或该可接受离子聚合物与该可接受载体两者。

2.如权利要求1所述之方法，其中该多羟基富勒烯包含fulleroDx’并且该预定量之多羟基富勒烯包含浓度约200ppm，其中x小于22。

3.如权利要求1所述之方法，其中该多羟基富勒烯包含fulleroDx’并且该预定量之多羟基富勒烯包含浓度约500ppm，其中x小于22。

4.如权利要求3所述之方法，其中该可接受载体包含重量约16盎司的巧克力。

5.如权利要求2所述之方法，其中该可接受离子聚合物包含一混合物，该混合物包含重量百分比约3％的蔗糖(sucrose)、重量百分比约1％的脯胺酸(proline)、重量百分比约0.2％的柠檬酸镁(magnesium citrate)，以及重量百分比约1％的β-环糊精(beta-cyclodextrin)。

6.如权利要求2所述之方法，其中该可接受离子聚合物包含蜂蜜。

7.如权利要求5所述之方法，其中该可接受载体包含水。

8.如权利要求5所述之方法，其中该可接受载体包含一明胶(gelatin)。

9.一种药用、保健用或食用富勒烯组合物，包含:

一预定量的异向性官能化的多羟基富勒烯；以及

一可接受离子聚合物、一可接受载体载体或该可接受离子聚合物与该可接受载体载体两者之组合。

10.如权利要求9所述之富勒烯组合物，其中该异向性官能化的多烃基富勒烯包含一富勒醇-8(C60(OH)8)，并且该预定量的富勒醇-8包含浓度约200ppm。

11.如权利要求9所述之富勒烯组合物，其中该异向性官能化的多羟基富勒烯包含一富勒醇-8(C60(OH)8)，并且其中该可接受载体包含重量约16盎司的巧克力。

12.如权利要求10所述之富勒烯组合物，其中该可接受离子聚合物包含约重量百分比3％的蔗糖(sucrose)、1％的脯胺酸(proline)、约0.2％的柠檬酸镁(magnesium citrate)，以及1％的β-环糊精(beta-cyclodextrin)的一混合物。

13.如权利要求12所述之富勒烯组合物，其中该可接受载体包含水。

14.如权利要求12所述之富勒烯组合物，其中该可接受载体包含一环糊精。

15.如权利要求10所述之富勒烯组合物，其中该可接受离子聚合物包含一蜂蜜。

16.如权利要求10所述之富勒烯组合物，其中该可接受载体包含一体积重量百分比5％的乙醇(Ethanol)。

17.如权利要求9所述之富勒烯组合物，其中该异向性官能化的多羟基富勒烯包含99.98％的富勒醇-8。

18.如权利要求9所述之富勒烯组合物，其中该异向性官能化的多羟基富勒烯包含以之一β-环糊精(beta-cyclodextrin)稳定之富勒醇-8，其中该可接受之载体包含人的血浆。

19.一种杀死或者抑制细菌或病毒生长的方法，包含将有效抗细菌剂量或抗病毒剂量之权利要求9的富勒烯组成物接触细菌或病毒之步骤。

20.如权利要求19所述之方法，其中渗入如权利要求9项的组合物的基材包括医疗绷带材料、医用包装材料、医用引流管材料、缝合线、支架、或局部用软膏。

21.一种增强人类心智敏锐度的方法，包含施加一有效剂量之权利要求9项之富勒烯组合物的步骤。

22.如权利要求19所述之方法，进一步包含对人脑施加一有效剂量之经颅直流电刺激的步骤。

23.一种治疗或处理哺乳动物摄入有毒化学物质的方法，包括给予有效剂量的权利要求9所述之富勒烯组合物之步骤。

24.如权利要求22所述之方法，进一步包含实行光动力疗法。

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