專利名稱：一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于二氧化硅納米粒子的制備領(lǐng)域，特別涉及一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法。
背景技術(shù)：
自1992年Mobil公司首次合成MCM系列介孔硅以來，因具有生物相容性好、比表面積大、比孔容大、孔徑結(jié)構(gòu)均一可調(diào)和表面易修飾等特點(diǎn)，介孔硅納米粒子作為藥物控釋載體的潛能受到人們廣泛關(guān)注。各種不同孔道結(jié)構(gòu)、粒徑、孔徑和表面修飾的介孔硅納米粒子先后被合成出來。但傳統(tǒng)方法制備的介孔硅納米粒子載藥量受限、其內(nèi)部難以復(fù)合其它功能材料如量子點(diǎn)、造影劑、磁性納米粒子等，限制了其使用范圍。因此，具有較大內(nèi)腔的中空介孔硅納米粒子的制備技術(shù)近來倍受青睞。如Chen等采用表面活性劑引導(dǎo)的堿性蝕刻技術(shù)制備了中空二氧化硅納米粒子(Small2011，7，2935 - 2944)，并用于基因釋放。Liu等 采用兩親嵌段共聚物PAA-b-PS和陽(yáng)離子表面活性劑CTAB為雙模板，控制PAA-b-PS和CTAB在溶液中形成桿狀復(fù)合膠束，并最終制備了一種具有殼-芯結(jié)構(gòu)的雙介孔二氧化硅納米粒子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法；本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，實(shí)驗(yàn)原料價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)性好；本發(fā)明制備的中空介孔硅納米粒子具有密度小、比表面積大、載藥量高、生物相容性好等特點(diǎn)，可以作為藥物釋放載體。通過在制備過程中加入其它功能材料如納米金、納米銀、磁性氧化鐵粒子、量子點(diǎn)和造影劑(如含釓化合物)等，可用于癌癥的診斷(如造影和顯影)和靶向治療等領(lǐng)域。本發(fā)明的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，包括(I)將陽(yáng)離子表面活性劑溶于水中，在攪拌條件下加入NH3 · H2O,將陽(yáng)離子表面活性劑溶液調(diào)節(jié)至堿性。(2)將兩親嵌段聚合物溶于有機(jī)溶劑中配制成兩親嵌段聚合物溶液，在攪拌條件下將兩親嵌段聚合物溶液逐滴加入步驟(I)得到的表面活性劑的堿性溶液中，繼續(xù)攪拌10-30min待兩親嵌段共聚物自組裝為球形聚集體后得到兩親嵌段共聚物球形聚集體懸浮液，加入無水乙醇稀釋，得到稀釋液。(3)將正硅酸乙酯(TEOS)用乙醇稀釋后，逐滴加入步驟(2)所得的稀釋液中，常溫下攪拌反應(yīng)12-48h。(4)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀，將沉淀在50-70°C的條件下干燥處理l_5h，經(jīng)500-700°C的高溫煅燒處理5-7h，即得中空介孔硅納米粒子。所述步驟(I)中的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，濃度為
I.5-3. Omg/ml。所述步驟(I)中的陽(yáng)離子表面活性劑溶液的pH值為8-12，每IOOml溶液加入NH3 · H2O的量為2-5ml，NH3 · H2O中氨的質(zhì)量百分含量為25%_28%。 所述步驟(2)中的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、N, N- 二甲基甲酰胺或二甲基亞砜等與水互溶的有機(jī)溶劑。所述步驟(2)中的兩親嵌段共聚物由親水鏈段和疏水鏈段組成，親水鏈段為聚乙二醇(PEG)、聚環(huán)氧乙烷(ΡΕ0)、聚丙烯酸(PAA)等；疏水鏈段為聚甲基丙烯酸甲酯PMMAj乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚苯乙烯(PS)、聚賴氨酸(PLys)等，以上親水和疏水鏈段組合成的兩親型嵌段共聚物為嵌段式聚醚、聚丙烯酸-block-聚苯乙烯(PAA-b-PS)、聚丙烯酸甲酯-block-聚苯乙烯(PMA_b_PS)、聚環(huán)氧乙燒-block-聚苯乙烯(PEO-b-PS)、聚環(huán)氧乙烷-block-聚甲基丙烯酸甲酯(PE0-b-PMMA)、聚乙二醇_bIock-聚乳酸(PEG-b-PLA)、聚乙二醇-block-聚己內(nèi)酯(PEG-b-PCL)或聚乙二醇-block-聚賴氨酸(PEG-b-PLys)。任何能夠在水溶液中自組裝為球形聚集體形態(tài)的兩親型嵌段共聚物均可以作為本發(fā)明中所使用的模板來合成具有中空結(jié)構(gòu)的介孔硅納米粒子。所述步驟(2)中的兩親嵌段共聚物與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為0. 08-2. Og : 100ml,每IOOml兩親嵌段共聚物球形聚集體懸浮液用50_200ml的乙醇進(jìn)行稀釋。所述步驟(3)中的正硅酸乙酯TEOS與陽(yáng)離子表面活性劑的質(zhì)量比為2:1-5:1，然后用無水乙醇稀釋5-20倍。所述步驟(I) - (3)中的攪拌速度為200-500r/min。所述步驟(4)中的中空介孔硅納米粒子的粒徑為20_1000nm，比表面積為500-1500m2/g，平均孔徑為 2_50nm。有益效果(I)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，實(shí)驗(yàn)原料價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)性好；( 2)本發(fā)明制備的中空介孔硅納米粒子具有密度小、比表面積大、載藥量高、生物相容性好等特點(diǎn)，可以作為藥物釋放載體。通過在制備過程中加入其它功能材料如納米金、納米銀、磁性氧化鐵粒子、量子點(diǎn)和造影劑(如含釓化合物)等，可用于癌癥的診斷(如造影和顯影)和靶向治療等領(lǐng)域。


圖I是實(shí)施例1、2所得產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)照片，(a)為實(shí)施例I所得中空介孔硅納米粒子SEM照片，(b)為實(shí)施例2所得中空介孔硅納米粒子SEM照片；圖2是實(shí)施例1、2所得產(chǎn)物的小角度X-射線衍射圖，(a)為實(shí)施例I所得中空介孔硅納米粒子的X-射線衍射圖，(b)為實(shí)施例2所得中空介孔硅納米粒子的X-射線衍射圖；圖3是實(shí)施例I是所用到的聚合物PS34-b_PAA4在懸浮液中的聚集體球形形態(tài)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片；圖4是實(shí)施例I所得產(chǎn)物中空介孔硅的粒徑分布圖，平均粒徑為290nm ；圖5是實(shí)施例2所得產(chǎn)物中空介孔硅的透射電鏡照片；圖6是實(shí)施例2所得產(chǎn)物中空介孔硅的氮?dú)馕角€；圖7是實(shí)施例2所得產(chǎn)物中空介孔硅的孔徑分布。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I
以兩親聚合物PAA4-b_PS34聚集體為模板制備中空介孔硅(I)稱取O. 2g十六烷基三甲基溴化銨溶于80ml純水中，在磁力攪拌器上400r/min攪拌條件下，加入3ml NH3 · H2O0(2)在400r/min攪拌條件下,稱取O. 08g兩親嵌段聚合物PS34_b_PAA4溶于16ml四氫呋喃THF中，待其完全溶解后，逐滴加入步驟(I)所得的溶液中，在400r/min攪拌條件下繼續(xù)攪拌10min，WA 160ml無水乙醇稀釋，得到稀釋液。(3)吸取O. 6g即O. 603ml的正硅酸乙酯TEOS于IOml乙醇進(jìn)行稀釋，之后逐滴加入步驟(2)所得的稀釋液中，常溫下400r/min攪拌反應(yīng)24h。(4)反應(yīng)結(jié)束，離心，將沉淀物在50°C的條件下干燥處理1.5h，而后在溫度為550°C的條件下煅燒處理6h，即得中空介孔硅納米粒子。實(shí)施例2以兩親聚合物PAA4-b_PS58聚集體為模板制備中空介孔硅(I)稱取O. 2g十六燒基三甲基溴化銨溶于80ml純水中，在磁力攪拌器上400r/min攪拌條件下，加入3ml NH3 · H2O0(2)在400r/min攪拌條件下，稱取O. Ig兩親嵌段聚合物PS58_b_PAA4溶于16ml四氫呋喃中，待其完全溶解后，逐滴加入步驟(I)所得的溶液中，在400r/min攪拌條件下繼續(xù)攪拌IOmin,加入160ml無水乙醇稀釋,得到稀釋液。(3)吸取O. 6g即O. 603ml的正硅酸乙酯TEOS于IOml乙醇進(jìn)行稀釋，之后逐滴加入步驟(2)所得的稀釋液中，常溫下400r/min攪拌反應(yīng)24h。(4)反應(yīng)結(jié)束，離心，將沉淀物在50°C的條件下干燥處理I. 5h，而后在溫度為550°C的條件下煅燒處理6h，即得中空介孔硅納米粒子。
權(quán)利要求
1.一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，包括 (1)將陽(yáng)離子表面活性劑溶于水中，在攪拌條件下加入NH3· H2O,將陽(yáng)離子表面活性劑溶液調(diào)節(jié)至堿性； (2)將兩親嵌段聚合物溶于有機(jī)溶劑中配制成兩親嵌段聚合物溶液，在攪拌條件下將兩親嵌段聚合物溶液逐滴加入步驟(I)得到的表面活性劑的堿性溶液中，繼續(xù)攪拌10-30min后得到兩親嵌段共聚物球形聚集體懸浮液，加入無水乙醇稀釋，得到稀釋液； (3)將正硅酸乙酯TEOS用乙醇稀釋后，逐滴加入步驟(2)所得的稀釋液中，常溫下攪拌反應(yīng) 12-48h ； (4)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀，將沉淀在50-70°C的條件下干燥處理l_5h，經(jīng)500-700°C的高溫煅燒處理5-7h，即得中空介孔硅納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，濃度為I. 5-3. Omg/ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中的陽(yáng)離子表面活性劑溶液的PH值為8-12，每IOOml溶液加入NH3 -H2O的量為2-5ml，NH3 · H2O中氨的質(zhì)量百分含量為25%_28%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的兩親嵌段共聚物由親水鏈段和疏水鏈段組成，親水鏈段為聚乙二醇PEG、聚氧化乙烯PEO或聚丙烯酸PAA ;疏水鏈段為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚乳酸PLA、聚己內(nèi)酯PCL、聚丙烯酸甲酯PMA、聚苯乙烯PS或聚賴氨酸PLys。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述兩親嵌段共聚物為PAA4-b-PS34或PAA4-b-PS58。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的兩親嵌段共聚物與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為O. 08-2. Og :100ml，每IOOml兩親嵌段共聚物球形聚集體懸浮液用50-200ml的乙醇進(jìn)行稀釋。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的正硅酸乙酯TEOS與陽(yáng)離子表面活性劑的質(zhì)量比為2:1-5:1，然后用無水乙醇稀釋5-20倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(I) (3)中的攪拌速度為200-500r/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的中空介孔硅納米粒子的粒徑為20-1000nm，比表面積為500_1500m2/g，平均孔徑為2-50nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中空介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，包括以兩親嵌段共聚物在水溶液中的球形聚集體及陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化胺為雙模板，以正硅酸乙酯為硅源，在堿性條件下，通過對(duì)硅源水解得到具有核殼結(jié)構(gòu)的聚合物-氧化硅復(fù)合納米粒子，然后通過煅燒去除模板，得到具有中空結(jié)構(gòu)的介孔二氧化硅納米粒子。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單且反應(yīng)條件溫和，實(shí)驗(yàn)原料價(jià)格低廉，制備的介孔硅納米粒子具有較高的比表面積、孔容量和良好的生物相容性。中空結(jié)構(gòu)能夠顯著提高載藥量，負(fù)載納米金、納米銀、磁性氧化鐵粒子、量子點(diǎn)和造影劑等，因而即可作為靶向藥物釋放載體，亦可用于磁共振影像分析，在癌癥的診斷和治療等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B33/12GK102786061SQ20121025380
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者仇可新, 何創(chuàng)龍, 馮煒, 程曉, 胡金偉 申請(qǐng)人:東華大學(xué)