一种降解型棒状介孔二氧化硅纳米材料的一步合成法

技术领域

本发明涉及及纳米生物医学材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种降解型棒状介孔二氧化硅纳米材料的一步合成法。

背景技术

肿瘤是威胁人类健康的重要疾病之一，肿瘤的早期诊断和治疗是提高患者生存质量和治愈率的关键。近几年随着生物纳米技术和纳米医学的发展，具有诊断和治疗功能的多功能纳米材料引起了广泛的关注。随着纳米技术兴起，利用纳米材料特性，将药物靶向运输、活体示踪、药物治疗和预后监测等功能结合于一体，开发安全、高效并满足特定需求的诊疗一体化纳米平台已成为当今癌症诊疗研究的热点方向。

目前，已有多种纳米探针实现临床转化。二氧化硅纳米材料凭借其独特的理化特性，应用于生物医学领域，作为一种新型的药物运载系统和肿瘤成像造影剂，鉴于其低毒性及高效性等众多优点，受到广大研究者的青睐。尽管二氧化硅被广泛应用，但仍存在一些亟待解决的问题，比如水溶性、生物相容性等方面的不足，且多数纳米材料很难实现体内良好的降解过程，容易在肝脏等主要器官出现大量沉积，造成不必要的活体损伤。

肿瘤微环境具有低pH值、高表达谷胱甘肽和过氧化氢等特点，研究表明，可以通过修饰纳米探针使其具有肿瘤微环境响应降解性能从而降低其对正常组织的损伤。本发明从毒性、降解性、稳定性以及合成工艺等因素出发，设计开发棒状介孔二氧化硅纳米粒子，有望解决安全性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成步骤简单、产物结构易控制、可大幅提升产物纯度的可降解型棒状介孔二氧化硅一步合成法。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种降解型棒状介孔二氧化硅纳米材料的一步合成法，包括以下步骤：

S1、将去离子水：表面活性剂：白蛋白按照277.778～555.556：0.12～0.29：1.057·10

S2、向S1中混合溶液滴加浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，调整混合溶液pH值为12，37℃下恒温搅拌5h～15h；

S3、按照硅源与表面活性剂摩尔比为1.296～6.480：0.12～0.29，向S2中混合溶液缓慢滴加硅源，密封，37℃下恒温搅拌10～30h；

S4、将S3中混合溶液经去离子水洗涤、离心三次，烘干，得到未去除模板剂的棒状介孔二氧化硅纳米材料；

S5、将S4中干燥后的纳米材料置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米材料。

优选地，步骤S1和S3中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

优选地，所述白蛋白为牛血清白蛋白。

优选地，所述硅源为正硅酸乙酯与双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物按照质量比为1.2561～3.7684:1.9037的混合溶液。

优选地，步骤S1中所述超声的频率为59KHz。

优选地，所述棒状介孔二氧化硅纳米材料具有降解性能。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

本发明提供了一种降解性棒状介孔二氧化硅纳米材料的一步合成法，利用表面活性剂与白蛋白纳米颗粒的相互作用，通过对合成体系中表面活性剂、硅源和白蛋白添加量进行调变，从而达到对颗粒粒径与降解性能进行调控，弥补了常规方法所制备二氧化硅难降解缺陷，大幅度提高了二氧化硅纳米材料的纯度、扩大二氧化硅纳米材料的应用范围，是十分理想的一步快速、可控制备降解型棒状介孔二氧化硅纳米材料的方法。

附图说明

图1为本发明实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米材料的XRD谱图。

图2为本发明实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米材料的透射电子显微镜图。

图3为本发明实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米材料的氮气吸附-脱附谱图(a)与孔径分布图(b)。

图4为本发明实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米材料的XPS谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种降解型棒状介孔二氧化硅纳米材料的一步合成法，包括以下步骤：

S1、将去离子水：表面活性剂：白蛋白按照277.778～555.556：0.12～0.29：1.057·10

S2、向S1中混合溶液滴加浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，调整混合溶液pH值为12，37℃下恒温搅拌5h～15h；

S3、按照硅源与表面活性剂摩尔比为1.296～6.480：0.12～0.29，向S2中混合溶液缓慢滴加硅源，密封，37℃下恒温搅拌10～30h；

S4、将S3中混合溶液经去离子水洗涤、离心三次，烘干，得到未去除模板剂的棒状介孔二氧化硅纳米材料；

S5、将S4中干燥后的纳米材料置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米材料。

在本实施例中，步骤S1和S3中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。所述白蛋白为牛血清白蛋白。所述硅源为正硅酸乙酯与双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物按照质量比为1.2561～3.7684:1.9037的混合溶液。

所制备的棒状介孔二氧化硅纳米材料具有降解性能。

实施例1

取氢氧化钠83.33g，去离子水1L，一起加入烧杯充分混合，将混合液移至容量瓶中，配成浓度为2moL/L的氢氧化钠溶液备用；

取去离子水120mL，牛血清白蛋白2.750g，十六烷基三甲基溴化铵1.05g，一起加入烧杯中，置于超声波分散仪内进行溶解分散，频率59KHz，室温搅拌30min，形成透明溶液；利用预先配好的氢氧化钠溶液将混合溶液的pH调节至12，加热至37℃恒温搅拌12h；

将正硅酸乙酯9mL，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物6mL充分混合后，缓慢滴加至溶液中，密封，37℃恒温搅拌20h；产物经去离子水洗涤、离心、干燥；

将干燥后的固体粉末置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米粒子。

实施例2

取氢氧化钠83.33g，去离子水1L，一起加入烧杯充分混合，将混合液移至容量瓶中，配成浓度为2moL/L的氢氧化钠溶液备用；

取去离子水75mL，牛血清白蛋白1.688g，十六烷基三甲基溴化铵0.655g，一起加入烧杯中，置于超声波分散仪内进行溶解分散，频率59KHz，室温搅拌30min，形成透明溶液；利用预先配好的氢氧化钠溶液将混合溶液的pH调节至12，加热至37℃恒温搅拌5h；

将正硅酸乙酯＝6.9mL，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物2.4mL充分混合后，缓慢滴加至溶液中，密封，37℃恒温搅拌16h；产物经去离子水洗涤、离心、干燥；

将干燥后的固体粉末置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米粒子。

实施例3

取氢氧化钠83.33g，去离子水1L，一起加入烧杯充分混合，将混合液移至容量瓶中，配成浓度为2moL/L的氢氧化钠溶液备用；

取去离子水160mL，牛血清白蛋白3.75g，十六烷基三甲基溴化铵1.43g，一起加入烧杯中，置于超声波分散仪内进行溶解分散，频率59KHz，室温搅拌30min，形成透明溶液；利用预先配好的氢氧化钠溶液将混合溶液的pH调节至12，加热至37℃恒温搅拌15h；

将正硅酸乙酯10mL，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物10mL充分混合后，缓慢滴加至溶液中，密封，37℃恒温搅拌28h；产物经去离子水洗涤、离心、干燥；

将干燥后的固体粉末置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米粒子。

实施例4

取氢氧化钠83.33g，去离子水1L，一起加入烧杯充分混合，将混合液移至容量瓶中，配成浓度为2moL/L的氢氧化钠溶液备用；

取去离子水100mL，牛血清白蛋白2.52g，十六烷基三甲基溴化铵0.70g，一起加入烧杯中，置于超声波分散仪内进行溶解分散，频率59KHz，室温搅拌30min，形成透明溶液；利用预先配好的氢氧化钠溶液将混合溶液的pH调节至12，加热至37℃恒温搅拌7h；

将正硅酸乙酯12.5mL，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物7.5mL充分混合后，缓慢滴加至溶液中，密封，37℃恒温搅拌24h；产物经去离子水洗涤、离心、干燥；

将干燥后的固体粉末置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米粒子。

实施例5

取氢氧化钠83.33g，去离子水1L，一起加入烧杯充分混合，将混合液移至容量瓶中，配成浓度为2moL/L的氢氧化钠溶液备用；

取去离子水150mL，牛血清白蛋白2.750g，十六烷基三甲基溴化铵1.40g，一起加入烧杯中，置于超声波分散仪内进行溶解分散，频率59KHz，室温搅拌30min，形成透明溶液；利用预先配好的氢氧化钠溶液将混合溶液的pH调节至12，加热至37℃恒温搅拌12h；

将正硅酸乙酯12.8mL，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物7.2mL充分混合后，缓慢滴加至溶液中，密封，37℃恒温搅拌30h；产物经去离子水洗涤、离心、干燥；

将干燥后的固体粉末置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米粒子。

实施例6

取氢氧化钠83.33g，去离子水1L，一起加入烧杯充分混合，将混合液移至容量瓶中，配成浓度为2moL/L的氢氧化钠溶液备用；

取去离子水120mL，牛血清白蛋白1.750g，十六烷基三甲基溴化铵1.05g，一起加入烧杯中，置于超声波分散仪内进行溶解分散，频率59KHz，室温搅拌30min，形成透明溶液；利用预先配好的氢氧化钠溶液将混合溶液的pH调节至12，加热至37℃恒温搅拌8h；

将正硅酸乙酯9mL，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物6mL充分混合后，缓慢滴加至溶液中，密封，37℃恒温搅拌18h；产物经去离子水洗涤、离心、干燥；

将干燥后的固体粉末置于焙烧炉中，550℃焙烧300min，得到棒状介孔二氧化硅纳米粒子。

本发明将制备得到的棒状介孔二氧化硅纳米粒子溶于谷胱甘肽溶液，通过观察不同时间内纳米粒子的透射电镜图，检测纳米材料的降解性能。

图1为本实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米粒子的XRD谱图。合成的棒状介孔二氧化硅纳米粒子显示出二氧化硅特有的特征衍射峰。

图2为本实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米粒子的透射电子显微镜图，由图可知所合成棒状介孔二氧化硅纳米粒子的形貌，其颗粒分布均匀，形貌为独特棒状结构，同时从图中可看出纳米探针晶粒长径为90nm左右，短径大约为20nm。

图3为本实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米粒子的氮气吸附-脱附谱图。吸附-脱附等温线表现为IV型曲线，在相对分压较低的区间(P/P0＝0.08～0.21)存在毛细凝聚现象，证明材料具有均一的孔道。

图4为本发明实施例1所合成的棒状介孔二氧化硅纳米粒子的细胞毒性CCK-8研究。由图可知，不同浓度的棒状介孔二氧化硅纳米粒子对细胞的增值抑制率影像均不明显，表现为低毒性，即使在高浓度的棒状介孔二氧化硅纳米粒子下(1000μg/mL)培养，细胞存活率也高于88％。

本发明方法制得的棒状介孔二氧化硅纳米材料性质如下：晶粒长径70～90nm，短径15～30nm，产物纯度达到99.9％。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。