專利名稱：一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米與介孔材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅
納米介孔空心球及其制備方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會(IUPAC)的規(guī)定，介孔材料是指孔徑介于2 50nm的一類多孔材料。介孔材料自1992年由Mobil公司科學家率先報道以來，已經(jīng)在化 學、材料、物理、生物等領(lǐng)域引起了廣泛的重視，并得到迅猛發(fā)展。盡管研究有序介孔材料 的歷史只有十幾年，但由于他們的獨特結(jié)構(gòu)與性質(zhì)吸引了許多來自不同研究領(lǐng)域的科學家 們，經(jīng)過不懈的努力已經(jīng)取得了豐碩的成果。多孔材料合成、結(jié)構(gòu)的多樣性和復雜性以及應(yīng) 用的廣泛性給開展此項研究的科學工作者留下巨大的拓展空間。 介孔二氧化硅材料具有生物相容性好、無毒、在一定程度上生物可降解、表面可修 飾、比表面積高和孔容大等特點，所以在生物醫(yī)學領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力，近年來受到人們 極大的關(guān)注。M. Vallet-Regi等(Chem. Mater. 2001， 13， 308-311)率先報道了 MCM-41作為 藥物載體的應(yīng)用，他們通過將介孔二氧化硅在布洛芬的正己烷溶液吸附布洛芬實現(xiàn)了藥物 在介孔孔道內(nèi)的裝載。 在藥物傳輸與控制釋放、疾病細胞靶向治療等方面，對介孔材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)都有 一定要求，因此形貌控制是介孔材料在生物醫(yī)學研究上的一個重要分支。研究發(fā)現(xiàn)介孔 材料的形貌多種多樣，如六方棱柱形，螺旋形，球形等，而殼為介孔的中空球在藥物傳輸、藥 物控制釋放、疾病細胞靶向治療等方面具有更廣闊的應(yīng)用前景。近期雖有這方面的報道， 如J. Pinnavaia， H. Lin禾口 T. Chen等先后在Science, Chemistry of Materials, Advanced Materials上報道了介孔空心球的合成，但所報道的介孔空心球粒徑比較大(> 300nm)，不 利于其在生物體內(nèi)的傳輸，同時合成工藝比較復雜，不利于大規(guī)模的生產(chǎn)。
總結(jié)起來，現(xiàn)有的介孔材料主要存在以下三方面的問題 (1)、有關(guān)介孔空心球的制備雖有一些報道，但空心球的直徑多在300nm以上，這 在一定程度上限制了其在藥物載體及生物方面的應(yīng)用； (2)、在以往的研究中，有關(guān)介孔空心球的制備大多采用硬模板或復雜的軟模板
法，相對來說，兩種方法步驟均很復雜； (3)、現(xiàn)有的介孔材料的空心率普遍不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是使介孔空心球的外徑控制在100-200nm，并簡化 納米介孔空心球的制備步驟，另控制納米空心球的空心比例調(diào)整合適的溶膠配比，以得到 較高空心率的納米介孔空心球材料。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米
3介孔空心球，具有一中空的殼體結(jié)構(gòu)，所述殼體的外表面空心球粒徑在150-200nm。 本發(fā)明還提供了一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球的制備方
法，包括如下步驟 (1)、將表面活性劑十二烷基甲基溴化麻薰、堿源氫氧化鈉和去離子水按照摩爾比 為(1-1.5) : (1-1.5) : (4760-7140)的比例混合，在一定溫度下攪拌下形成均勻溶液；
(2)、將羧基乙烷基三元醇硅烷鈉與硅源TE0S按照與上述步驟比例因子相同的 (0.15-0.2) : (20-30)的摩爾比先后加入到上面的溶液中，繼續(xù)攪拌2小時制得合成介孔 空心球溶液； (3)、將上面的溶液水熱24-48小時。 通過上述技術(shù)手段，本發(fā)明的具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球以 及制備方法能達到以下效果 (1)、制備過程簡單，一步法即可制得具有很高空心比例的納米介孔空心球材料；
(2)、本制備過程未采用其它有機添加劑或者聚苯乙烯等來形成介孔球的空心，而 是采用一種表面活性劑作為雙模板來制造介孔結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)； (3)、這種粒徑小，球殼薄，空心體積比例高的介孔空心球具有很高的藥物裝載量， 為實際應(yīng)用開辟了廣闊的前景，有望在生物醫(yī)學領(lǐng)域，如藥物傳輸，藥物控制釋放，疾病細 胞靶向治療等方面發(fā)揮納米藥物的優(yōu)勢。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明所提供的具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球的制備 工藝流程圖； 圖2是按照圖1的工藝制備的介孔空心球的低倍透射電鏡照片； 圖3是按照圖1的工藝制備的介孔空心球的高倍透射電鏡照片； 圖4是按照圖1工藝制備的介孔空心球在吸附布洛芬后的熱失重曲線圖； 圖5是按照圖1工藝制備的介孔空心球吸附布洛芬后在模擬體液中的布洛芬釋放
曲線圖； 圖6是初始合成溫度為35t:的樣品的透射電鏡照片； 圖7是初始合成溫度為25t:的樣品的透射電鏡照片； 圖8是初始合成溫度為3(TC的樣品的透射電鏡照片； 圖9是溶膠水熱溫度為120°C的樣品的透射電鏡照片； 圖10是溶膠水熱溫度為80°C的樣品的透射電鏡照片； 圖11是溶膠水熱溫度為100°C的樣品的透射電鏡照片。
具體實施例方式
下面給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、 特點。 實施例1 在3(TC條件下，將表面活性劑十二烷基甲基溴化麻薰(DMEB)和堿源(NaOH)與去離子水按照摩爾比為DMEB : NaOH : H20 = 1 : 1. 2 : 7140的比例混合，攪拌形成均 勻溶液，將羧基乙烷基三元醇硅烷鈉與硅源(TEOS)按照摩爾比為羧基乙烷基三元醇硅烷 鈉TE0S = 0.2 : 20(與上述比例的比例因子相同)的比例先后加入到上面的溶液中，繼 續(xù)攪拌2小時IO(TC水熱晶化24h，過濾干燥煅燒后，制得具有高藥物裝載量的介孔空心球， 外表面平均粒徑為180nm，殼體的殼層平均厚度為15nm。
實施例2 其它條件不變，將十二烷基甲基溴化麻薰(DMEB)和堿源(NaOH)與去離子水的摩
爾比為DMEB : NaOH : H20 = 1. 5 : 1.5 : 4760的比例混合，將羧基乙烷基三元醇硅烷鈉
與硅源(TEOS)按照摩爾比為羧基乙烷基三元醇硅烷鈉TEOS = 0. 15 : 30，100。C水熱晶
化48h，制得具有高藥物裝載量的外表面平均粒徑為150nm，殼體的殼層平均厚度為10nm介
孔空心球。 實施例3 其它條件不變，將十二烷基甲基溴化麻薰(DMEB)和堿源(NaOH)與去離子水的摩 爾比為DMEB : NaOH : H20 = 1 : 1 : 7140的比例混合，將羧基乙烷基三元醇硅烷鈉與硅源 (TEOS)按照摩爾比為羧基乙烷基三元醇硅烷鈉TEOS = 0.15 : 28，100。C水熱晶化48h， 制得具有高藥物裝載量的外表面平均粒徑為200nm，殼體的殼層平均厚度為15nm介孔空心 球。 實施例4 將制得的具有極高藥物裝載量的介孔空心球進行透射電鏡掃描，其形貌特征和介 孔結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。將所得的介孔空心球于濃度為100mg/mL的布洛芬的乙醇溶液中攪 拌24h得到裝有布洛芬的介孔空心球，其熱失重曲線見圖4。根據(jù)熱重分析結(jié)果，可計算納 米介孔空心球?qū)Σ悸宸宜幬锓肿拥难b載能力為1005毫克布洛芬/克介孔空心球。裝有布 洛芬的介孔空心球在模擬體液中的藥物釋放曲線見圖5?？梢钥闯鲈诮?jīng)過50h的釋放后，有 近80%的藥物分子可以從介孔空心球內(nèi)釋放出來。
實施例5 基本配方不變，只改變制備納米介孔空心球的溶膠的初始合成溫度，得到如下幾 種實施方式，所得TEM照片如圖6-8所示
(a)初始合成溫度為35°C (圖6) [OO43] (b)初始合成溫度為25°C (圖7)
(c)初始合成溫度為30°C (圖8) 從透射電鏡分析結(jié)果可以得到如下結(jié)論，溶膠合成溫度過低或過高都不利于球內(nèi) 空心的形成.根據(jù)對表面活性劑的研究發(fā)現(xiàn)，表面活性劑匿EB在3(TC左右易形成膠束聚集 體或囊泡結(jié)構(gòu)，因此，在介孔球的形成過程中，DMEB作為雙模板同時決定了介孔和空心結(jié)構(gòu) 的形成。 實施例6 基本配方不變，只改變?nèi)苣z水熱溫度，得到如下幾種實施方式，所得TEM照片如圖 9-11所示 (a)水熱溫度為120°C (圖9)
(b)水熱溫度為80°C (圖10)
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(c)水熱溫度為100°C (圖11) 從圖中可以看出，水熱處理溫度同樣影響到空心結(jié)構(gòu)的形成。溫度過低或高都不 利于空心部分的生成。 本發(fā)明按照合適的配方，控制初始介孔空心球溶液合成溫度，并在合適的水熱溫 度下，制備出了粒徑在150-200nm的介孔空心球，球殼厚度約為10-15nm，空心部分的直徑 約為120-180nm，所得到的介孔空心球空心部分體積占總體積的57% _70%，遠高于已報道 的介孔空心球的10% -30%，同時由于球殼很薄，藥物分子能夠順利穿過球殼，有利于藥物 的裝載和釋放。藥物裝載實驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明制得的二氧化硅介孔空心球藥物裝載量可以達 到800-1100mg布洛芬每克二氧化硅。實驗中不同的初始合成溫度得到形貌結(jié)構(gòu)也不同，水 熱溫度直接影響了空心結(jié)構(gòu)是否完整。
權(quán)利要求
一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球，其特征在于，具有一中空的殼體，所述殼體的球外徑在150-200nm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的介孔空心球，其特征在于，所述殼體的殼層厚度為10-15nm， 空心部分的直徑約為120-180nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的介孔空心球之一，其特征在于，所述的介孔空心球藥物裝 載量為800-1 lOOmg布洛芬每克二氧化硅。
4. 一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球的制備方法，包括如下步驟(1) 、將表面活性劑十二烷基甲基溴化麻薰、堿源氫氧化鈉和去離子水按照摩爾比為 (1-1.5) : (1-1.5) : (4760-7140)的比例混合，在一定溫度下攪拌下形成均勻溶液；(2) 、將羧基乙烷基三元醇硅烷鈉與TEOS硅源按照與上述步驟比例因子相同的摩爾比 (0.15-0.2) : (20-30)的比例先后加入到上面的溶液中，繼續(xù)攪拌2小時制得合成介孔空 心球溶液；(3) 、將上面的溶液水熱24-48小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(1)中的摩爾比優(yōu)選 1 : 1.2 : 7140，步驟(2)中的摩爾比優(yōu)選O. 2 : 20。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的溫度為25-35°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(3)的水熱溫度為80-12(TC。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7所述的方法之一，其特征在于，步驟(1)所述的溫度3(TC，步驟 (3)所述的溫度IO(TC。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔空心球，其在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米與介孔材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有極高藥物裝載量的二氧化硅納米介孔空心球。該空心球具有如下結(jié)構(gòu)外表面粒徑在150-200nm，殼體的殼層厚度為10-15nm，空心部分的直徑約為120-180nm。本發(fā)明還提供了一種制備該介孔空心球的方法。該方法的制備過程簡單，過程未采用其它有機添加劑或者聚苯乙烯等來形成介孔球的空心。本發(fā)明的介孔空心球具有很高的藥物裝載量，為實際應(yīng)用開辟了廣闊的前景，有望在生物醫(yī)學領(lǐng)域，如藥物傳輸，藥物控制釋放，疾病細胞靶向治療等方面發(fā)揮納米藥物的優(yōu)勢。
文檔編號C01B33/18GK101732719SQ20081020310
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者馮展格, 施劍林, 李亮, 李永生 申請人:華東理工大學