CN101792150A - 一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法 - Google Patents
一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101792150A CN101792150A CN201010132615.1A CN201010132615A CN101792150A CN 101792150 A CN101792150 A CN 101792150A CN 201010132615 A CN201010132615 A CN 201010132615A CN 101792150 A CN101792150 A CN 101792150A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- stimuli
- nano particles
- hydrochloride
- responsive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 132
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 8
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 claims abstract description 5
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 33
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 claims description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 14
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- -1 alkylthio ammonia Chemical compound 0.000 claims description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 9
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 7
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 7
- OGMADIBCHLQMIP-UHFFFAOYSA-N 2-aminoethanethiol;hydron;chloride Chemical compound Cl.NCCS OGMADIBCHLQMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 6
- HBCQSNAFLVXVAY-UHFFFAOYSA-N pyrimidine-2-thiol Chemical compound SC1=NC=CC=N1 HBCQSNAFLVXVAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 6
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 claims description 4
- 235000003969 glutathione Nutrition 0.000 claims description 4
- PYNUOAIJIQGACY-UHFFFAOYSA-N propylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCCN PYNUOAIJIQGACY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SOUUDGAWOJKDRN-UHFFFAOYSA-N 2,6-diamino-1h-pyrimidine-4-thione Chemical compound NC1=CC(=S)N=C(N)N1 SOUUDGAWOJKDRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VRVRGVPWCUEOGV-UHFFFAOYSA-N 2-aminothiophenol Chemical compound NC1=CC=CC=C1S VRVRGVPWCUEOGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DKIDEFUBRARXTE-UHFFFAOYSA-N 3-mercaptopropanoic acid Chemical compound OC(=O)CCS DKIDEFUBRARXTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 3
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethyl mercaptane Natural products CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N thioglycolic acid Chemical compound OC(=O)CS CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 2
- DWRGLIHFAJTMGM-UHFFFAOYSA-N thiohydroxylamine;hydrochloride Chemical compound Cl.SN DWRGLIHFAJTMGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WHMDPDGBKYUEMW-UHFFFAOYSA-N pyridine-2-thiol Chemical compound SC1=CC=CC=N1 WHMDPDGBKYUEMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract 3
- AOJFQRQNPXYVLM-UHFFFAOYSA-N pyridin-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].C1=CC=[NH+]C=C1 AOJFQRQNPXYVLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract 2
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 abstract 1
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 abstract 1
- 125000004964 sulfoalkyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000000825 ultraviolet detection Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 6
- MAHNFPMIPQKPPI-UHFFFAOYSA-N disulfur Chemical compound S=S MAHNFPMIPQKPPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 4-Dimethylaminopyridine Chemical compound CN(C)C1=CC=NC=C1 VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- HOGDNTQCSIKEEV-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxybutanediamide Chemical compound NC(=O)CCC(=O)NO HOGDNTQCSIKEEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 3
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 3
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 3
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- CMNWUCGLNTVCSI-UHFFFAOYSA-J [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Cl-].[O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Cl-].[O-]P([O-])([O-])=O CMNWUCGLNTVCSI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000035572 chemosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229940045641 monobasic sodium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，该方法是在二氧化硅纳米粒子表面通过硅烷化处理，得到末端带羧基官能团的纳米粒子，用合成的硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐通过化学共价偶联的方法在纳米粒子表面形成自组装单分子层，然后和还原型的谷胱甘肽混合，通过硫硫键的断裂生产巯基吡啶小分子，离心后取上层清液紫外检测在343nm处有明显吸收峰，以此证明硫硫键对含硫化合物的刺激响应性，由此制备对含硫的有机或生物分子刺激响应性的二氧化硅纳米粒子。该方法制备的纳米粒子具有很好的分子识别功能，刺激响应性高，稳定性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法。特别是涉及一种表面硫代烷基氨-2-硫吡啶分子功能化的二氧化硅纳米粒子，在含巯基的有机或生物分子进攻下发生硫硫键的断裂，释放出2-巯基吡啶小分子，从而实现二氧化硅纳米粒子对含巯基的有机或生物分子的刺激响应特性。
背景技术
近些年来，具有能对外界环境刺激(如pH，温度和光强度)产生响应的纳米粒子，因为可以用在药物靶向释放和生物分离等领域而成为研究的热点。例如美国专利US20090123544和公开号为CN 101560062的中国专利。温度和pH敏感的纳米粒子在还没有到达目标区域就开始对环境有响应行为，因此达不到很好的靶向定位的目的，同时也不能满足在药物控制释放哈生化检测中对分子的定向识别的要求，在实际应用中具有一定的局限性。例如在US 20090123544专利中，改变传统对温度敏感的单一聚N-异丙基丙烯酰胺分子，通过合成含有聚氨酯，聚酰胺以及二硫聚酰亚胺的具有生物降解功能的聚合物分子，和聚N-异丙基丙烯酰胺分子交联获得了在pH值为7，5，3时，聚合物分子最低临界转变温度分别为30.5，31.0，34.5℃。在CN 101560062中，将基片用浓硫酸和双氧水的混合溶液进行表面清洁处理后，再进行环氧硅烷偶联剂自组装，然后再采用光引发剂进行接枝，获得了温度刺激性响应的聚合物刷。尽管这些温度敏感性材料在生物医学领域有广泛的应用，但这些材料不能满足现代生化检测分析及药物控制释放等领域的发展要求。因此设计和制备具有高靶向定位刺激响应性的纳米材料仍具有重要意义。吡啶二硫键能与含巯基的药物，目标配体或其它功能性分子在温和的反应条件下通过形成新的二硫键结合并释放出副产物吡啶醌类小分子(参考文献：D.Bontempo，K.L.Heredia，B.A.Fi sh，H.D.Maynard，J.Am.Chem.Soc.2004，126，15372-15373)。二硫键本质上具有化学敏感性和能对各种二硫键还原剂，特别是还原型的谷胱甘肽，具有明显的响应特性并被他们裂解(参考文献：K.L.Heredia，D.Bontempo，T.Ly，J.T.Byers，S.Halstenberg，H.D.Maynard，J.Am.Chem.Soc.2005，127，16955-16960；M.El sayed，A.Hoffman，P.S.Stayton，J.Control.Release 2005，101，47-58)。因此，通过二硫键交联表面修饰的纳米粒子，在含巯基的化合物进攻下发生硫硫键断裂，从而可以实现制备对还原性巯基化合物具有刺激响应特性的纳米材料，满足其在生化检测分析，药物控制释放及基因靶向治疗应用方面的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法。该方法制备的二氧化硅纳米粒子具有很好的分子识别功能，拓宽刺激响应性材料局限于对温度，pH值以及光强度具备刺激响应特性的领域。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法包括以下步骤：
1)首先合成硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐(AE-S-S-Py)；
1-1)将0.1-10g巯基嘧啶二硫溶解在1-100ml甲醇和0.01-20ml乙酸组成的溶液中，0.01-20g巯基胺盐酸盐(如巯基乙胺盐酸盐)溶解在另一1-100ml甲醇中，常温下将后者滴加到前者反应2-48小时，之后反应液蒸发除去溶剂，得到硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品；
2)制备粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子：将10-200ml无水乙醇与1-100ml的正硅酸乙酯混合均匀，然后向混合溶液中慢慢加入10-200ml质量分数为28％的氨水，水浴加热25-85℃搅拌反应1-24小时，离心分离，水洗至中性，制得粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子；
3)制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子；
3-1)取步骤2)制得的二氧化硅纳米粒子0.5g，分散在100ml甲苯溶液中，然后向反应液中加入5ml氨基硅烷(如氨丙基三乙氧基硅烷)，在80℃氮气保护条件下，搅拌反应1-10小时，然后离心1-30分钟，经过N，N-二甲基甲酰胺洗涤，再离心分离得到氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子；
3-2)取步骤3-1)所制得的氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在100mlN，N-二甲基甲酰胺溶液中，向反应溶液中加入10mmol丁二酸酐，混合物在80℃氮气保护条件下，搅拌反应1-10小时，然后离心1-30分钟，经过二氯甲烷洗涤，再离心分离得到羧基官能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子；
3-3)取步骤3-2)所制得的羧基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在50ml的二氯甲烷溶液中，向混合溶液中加入缩合剂(如1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺)，最后加入1-50mg步骤1)合成的硫代烷基氨-2-硫吡啶，氮气保护下常温搅拌反应1-48小时，然后离心分离1-30分钟，分别经过甲醇和缓冲溶液洗涤，再离心分离得到刺激响应性二氧化硅纳米粒子；
4)二氧化硅纳米粒子的刺激响应性：将上述步骤3-3)所制得的刺激响应性二氧化硅纳米粒子分散在缓冲溶液(如PBS)中，将巯基化合物(如还原型谷胱甘肽)加入到刺激响应性二氧化硅纳米粒子缓冲溶液中(如0.1M PBS，pH 7.4)，振荡反应1-24小时，离心分离，取上层清液作紫外光谱检测，在343nm处出现明显吸收峰，此峰归属于硫硫键断裂生成的小分子2-巯基吡啶。2-巯基吡啶小分子的生成证明二氧化硅纳米粒子对含巯基的化合物具有良好的分子识别功能，并且有明显的刺激响应特性。
在上述的技术方案中，将步骤1-1)得到的硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品进行提纯，采用乙醚洗涤，乙醇溶解，再乙醚沉淀的工艺，产率20％-90％；
在上述的技术方案中，所述的氨基硅烷包括：氨丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三甲氧基硅烷；
在上述的技术方案中，所述的缩合剂包括：N，N’-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶或1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺；
在上述的技术方案中，所述的缓冲溶液成分包括氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠(即PBS)，pH值为7.4；
在上述的技术方案中，所述的硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐为硫代氨乙基-2-硫吡啶盐酸盐或硫代氨丙基-2-硫吡啶盐酸盐；
在上述的技术方案中，所述的巯基氨盐酸盐包括：巯基乙胺盐酸盐或巯基丙胺盐酸盐；
在上述的技术方案中，所述的巯基化合物包括含巯基的有机或生物分子，如还原型谷胱甘肽，巯基乙酸，巯基乙醇，巯基丙醇，2，4-二氨基-6-巯基嘧啶，巯基丙酸，L-半胱氨酸，2-巯基苯胺中的一种；
在上述的技术方案中，所用的反应试剂均从市场上购买，且纯度至少为化学纯，或者化学纯以上的试剂。
本发明与现有技术比较具有以下优点：
化学共价偶联的方法使二氧化硅纳米粒子表面功能化，与传统的修饰方法包括物理吸附、物理化学气相沉积、静电相互作用相比具有效率高、选择性好、产物稳定，并能使纳米粒子表面修饰分子具有多样性的特点。通过该方法在二氧化硅纳米粒子表面形成硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐自组装单分子层，从而具有很好的识别含巯基的有机或生物分子的能力，该纳米粒子具有刺激响应性高，稳定性好的特点。
附图说明
图1是利用本发明的方法制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子示意图。
图2利用本发明的方法制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子进行刺激响应性实验时，硫硫键断裂，生成小分子2-巯基吡啶的紫外光谱图，其中纵坐标为紫外吸光强度，横坐标为波长。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细地说明
实施例1：
制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的具体步骤如下：
1)合成硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐
将1.1g(5mmol)巯基嘧啶二硫溶解在10ml甲醇和0.2ml乙酸组成的溶液中，0.25g(2.2mmol)巯基乙胺盐酸盐溶解在另一个10ml甲醇中，在常温下将后者滴加到前者后反应48h。反应后减压蒸发除去溶剂，得到黄色油状物(硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品)。在50ml乙醚洗涤后，产物溶解在10ml乙醇中并用400ml乙醚沉淀得到白色固体0.4g。产率：77％；1H NMR：δppm(400M，CDCl3)8.66(d，1H)，7.75(t，1H)，7.48(d，1H)，7.1(t，1H)，3.46(t，2H)and 2.8(m，2H)。
2)制备二氧化硅纳米粒子
50ml无水乙醇与5ml的正硅酸乙酯混合均匀，然后向混合溶液中慢慢加入50ml质量分数为28％的氨水，水浴加热60℃搅拌反应24小时，离心分离，水洗至中性，制得粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子。
3)制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子
取0.5g二氧化硅纳米粒子分散在100ml甲苯溶液中，然后加入5ml氨丙基三乙氧基硅烷，在80℃氮气保护条件下，搅拌反应6小时，然后离心15分钟，经过N，N-二甲基甲酰胺洗涤，再离心分离得到氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子。将制得的氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在100ml N，N-二甲基甲酰胺溶液中，向反应溶液中加入10mmol丁二酸酐，混合物在80℃氮气保护条件下，搅拌反应4小时。然后离心20分钟，经过二氯甲烷洗涤，再离心分离得到羧基官能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子。将羧基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在50ml的二氯甲烷溶液中，向混合溶液中加入缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(8mmol)和N-羟基琥珀酰亚胺(20mmol)，最后加入30mg硫代烷基氨-2-硫吡啶，氮气保护下常温搅拌反应24小时，然后离心分离20分钟，分别经过甲醇和PBS缓冲溶液(pH 7.4)洗涤，再离心分离得到刺激响应性二氧化硅纳米粒子。
4)二氧化硅纳米粒子的刺激响应性
取上述制得的刺激响应性二氧化硅纳米粒子分散在缓冲溶液中，将0.2mol·L-1还原型谷胱甘肽加入到刺激响应性二氧化硅纳米粒子缓冲溶液中，振荡反应12小时，离心分离，取上层清液作紫外光谱检测，在343nm处出现明显吸收峰，此峰归属于硫硫键断裂生成的小分子2-巯基吡啶，谱图如图2所示。通过2-巯基吡啶小分子的生成，二氧化硅纳米粒子对含巯基的化合物具有良好的分子识别功能，并且有明显的刺激响应特性。
本实施例所用的反应试剂均从市场上购买的分析纯试剂。
实施例2：
按照实施例1中1)的步骤，用巯基丙胺盐酸盐制备硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐。3g(13.6mmol)巯基嘧啶二硫溶解在40ml甲醇和1ml乙酸组成的溶液中。4.95g(54.4mmol)巯基丙胺盐酸盐溶解在另一个40ml甲醇中。在常温下将后者滴加到前者后反应48h。反应后减压蒸发除去溶剂得粗产品。在100ml乙醚洗涤后，产物溶解在50ml乙醇中并用400ml乙醚沉淀得硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐。
按照实施例1中3)的步骤，用氨丙基三甲氧基硅烷处理二氧化硅纳米粒子。取0.5g二氧化硅纳米粒子分散在100ml甲苯溶液中，然后加入5ml氨丙基三甲氧基硅烷，在60℃氮气保护条件下，搅拌反应3小时，然后离心15分钟，经过N，N-二甲基甲酰胺洗涤，再离心分离得到氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子。
将羧基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在50ml的二氯甲烷溶液中，向混合溶液中加入N，N’-二环己基碳二亚胺(10mmol)和4-二甲氨基吡啶(1mmol)，最后加入30mg硫代烷基氨-2-硫吡啶，氮气保护下常温搅拌反应24小时，然后离心分离20分钟，分别经过甲醇和PBS缓冲溶液洗涤，再离心分离得到刺激响应性二氧化硅纳米粒子。
按照实施例1中4)的步骤，取制得的刺激响应性二氧化硅纳米粒子分散在缓冲溶液中，将0.2mol·L-1巯基丙醇加入到刺激响应性二氧化硅纳米粒子缓冲溶液中，振荡反应24小时，离心分离，取上层清液作紫外光谱检测。
其余步骤与实施例1相同。
实施例3：
按照实施例1中1)的步骤，将0.1g(0.5mmol)巯基嘧啶二硫溶解在5ml甲醇和0.1ml乙酸组成的溶液中，0.025g(0.2mmol)巯基乙胺盐酸盐溶解在另一个5ml甲醇中，在常温下将后者滴加到前者后反应24h。反应后减压蒸发除去溶剂，得到黄色油状物(硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品)。在15ml乙醚洗涤后，产物溶解在5ml乙醇中并用40ml乙醚沉淀得到白色固体0.1g。产率：67％；1H NMR：δppm(400M，CDCl3)8.56(d，1H)，7.65(t，1H)，7.42(d，1H)，7.1(t，1H)，3.43(t，2H)and 2.6(m，2H)。
按照实施例1中2)的步骤，10ml无水乙醇与1ml的正硅酸乙酯混合均匀，然后向混合溶液中慢慢加入10ml质量分数为28％的氨水，水浴加热60℃搅拌反应24小时，离心分离，水洗至中性，制得粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子。
按照实施例1中4)的步骤，巯基化合物还包括巯基乙酸，巯基乙醇，2，4-二氨基-6-巯基嘧啶，巯基丙酸，L-半胱氨酸，2-巯基苯胺。
其余步骤与实施例1相同。
实施例4：
按照实施例1中1)的步骤，将10g(46mmol)巯基嘧啶二硫溶解在100ml甲醇和20ml乙酸组成的溶液中，2.5g(22mmol)巯基乙胺盐酸盐溶解在另一个100ml甲醇中，在常温下将后者滴加到前者后反应48h。反应后减压蒸发除去溶剂，得到黄色油状物(硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品)。在150ml乙醚洗涤后，产物溶解在100ml乙醇中并用400ml乙醚沉淀得到白色固体3.8g。产率：71％；1H NMR：δppm(400M，CDCl3)8.62(d，1H)，7.65(t，1H)，7.43(d，1H)，7.1(t，1H)，3.42(t，2H)and 2.8(m，2H)。
按照实施例1中2)的步骤，200ml无水乙醇与20ml的正硅酸乙酯混合均匀，然后向混合溶液中慢慢加入200ml质量分数为28％的氨水，水浴加热40℃搅拌反应24小时，离心分离，水洗至中性，制得粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子。
其余步骤与实施例1相同。
Claims (6)
1.一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，包括以下步骤：
1)首先合成硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐：将0.1-10g巯基嘧啶二硫溶解在1-100ml甲醇和0.01-20ml乙酸组成的溶液中，0.01-20g巯基胺盐酸盐溶解在另一1-100ml甲醇中，常温下将后者滴加到前者反应2-48小时，之后反应液蒸发除去溶剂，得到硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品；
2)制备粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子：将10-200ml无水乙醇与1-100ml的正硅酸乙酯混合均匀，然后向混合溶液中慢慢加入10-200ml质量分数为28％的氨水，水浴加热25-85℃搅拌反应1-24小时，离心分离，水洗至中性，制得粒径分布均匀的二氧化硅纳米粒子；
3)制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子
3-1)取步骤2)制得的二氧化硅纳米粒子0.5g，分散在100ml甲苯溶液中，然后向反应液中加入5ml氨基硅烷，在80℃氮气保护条件下，搅拌反应1-10小时，然后离心1-30分钟，经过N，N-二甲基甲酰胺洗涤，再离心分离得到氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子；
3-2)取步骤3-1)所制得的氨基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在100mlN，N-二甲基甲酰胺溶液中，向反应溶液中加入过量的丁二酸酐，混合物在80℃氮气保护条件下，搅拌反应1-10小时，然后离心1-30分钟，经过二氯甲烷洗涤，再离心分离得到羧基官能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子；
3-3)取步骤3-2)所制得的羧基功能团表面修饰的二氧化硅纳米粒子分散在50ml的二氯甲烷溶液中，向混合溶液中加入缩合剂，最后加入1-50mg步骤1)合成的硫代烷基氨-2-硫吡啶，氮气保护下常温搅拌反应1-48小时，然后离心分离1-30分钟，分别经过甲醇和缓冲溶液洗涤，再离心分离得到刺激响应性二氧化硅纳米粒子。
2.按权利要求1所述的制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，其特征在于采用乙醚洗涤，乙醇溶解，再乙醚沉淀的工艺将步骤1)得到的硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐粗产品进行提纯。
3.按权利要求1所述的制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，其特征在于步骤3-1)中所述的氨基硅烷包括：氨丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三甲氧基硅烷。
4.按权利要求1所述的制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，其特征在于步骤1)中所述的硫代烷基氨-2-硫吡啶盐酸盐包括硫代氨乙基-2-硫吡啶盐酸盐或硫代氨丙基-2-硫吡啶盐酸盐。
5.按权利要求1所述的制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，其特征在于步骤1)中所述的巯基氨盐酸盐包括巯基乙胺盐酸盐或巯基丙胺盐酸盐。
6.按权利要求1所述的制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法，其特征在于步骤4)中所述的巯基化合物包括含巯基的有机或生物分子为还原型谷胱甘肽，巯基乙酸，巯基乙醇，巯基丙醇，2，4-二氨基-6-巯基嘧啶，巯基丙酸，L-半胱氨酸，2-巯基苯胺中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101326151A CN101792150B (zh) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | 一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101326151A CN101792150B (zh) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | 一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101792150A true CN101792150A (zh) | 2010-08-04 |
| CN101792150B CN101792150B (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=42585107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101326151A Expired - Fee Related CN101792150B (zh) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | 一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101792150B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102108256A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-06-29 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料及其制备方法 |
| CN102491344A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-06-13 | 昆明理工大学 | 一种二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用 |
| CN104452106A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-25 | 东华大学 | 一种复合硅基载药纳米粒子的纳米纤维膜的制备方法 |
| CN106087524A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 昆明纳太科技有限公司 | 含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法 |
| CN114471706A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-13 | 山东省科学院新材料研究所 | 一种有机骨架纳米纤维管的制备方法 |
| CN116789771A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-09-22 | 南京杰肽生物科技有限公司 | 一种抗菌多肽修饰的蛋白衍生物及其制备方法和应用 |
| CN118240237A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司 | 一种纳米二氧化硅-蛋白质缀合物及制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151709A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミックス成形体及びその製造方法 |
| JP2006282462A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カプセル膜 |
| CN101323454A (zh) * | 2008-07-28 | 2008-12-17 | 陕西师范大学 | 表面螯合金属离子的磁性二氧化硅微球制备方法及其用途 |
| CN101381083A (zh) * | 2008-10-22 | 2009-03-11 | 昆明理工大学 | 真空碳热还原制备高纯球形二氧化硅的方法 |
-
2010
- 2010-03-26 CN CN2010101326151A patent/CN101792150B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006151709A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミックス成形体及びその製造方法 |
| JP2006282462A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カプセル膜 |
| CN101323454A (zh) * | 2008-07-28 | 2008-12-17 | 陕西师范大学 | 表面螯合金属离子的磁性二氧化硅微球制备方法及其用途 |
| CN101381083A (zh) * | 2008-10-22 | 2009-03-11 | 昆明理工大学 | 真空碳热还原制备高纯球形二氧化硅的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《Nanoscale Research Letters》 20080807 ShiXing Wang，et al., Preparation and Characterization of Stimuli-Responsive Magnetic Nanoparticles 第289-294页 1-6 第3卷, 2 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102108256A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-06-29 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料及其制备方法 |
| CN102491344A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-06-13 | 昆明理工大学 | 一种二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用 |
| CN102491344B (zh) * | 2011-11-24 | 2014-04-02 | 昆明理工大学 | 一种二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用 |
| CN104452106A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-25 | 东华大学 | 一种复合硅基载药纳米粒子的纳米纤维膜的制备方法 |
| CN106087524A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 昆明纳太科技有限公司 | 含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法 |
| CN106087524B (zh) * | 2016-05-31 | 2018-08-17 | 昆明纳太科技有限公司 | 含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法 |
| CN114471706A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-13 | 山东省科学院新材料研究所 | 一种有机骨架纳米纤维管的制备方法 |
| CN114471706B (zh) * | 2022-02-22 | 2022-12-09 | 山东省科学院新材料研究所 | 一种有机骨架纳米纤维管的制备方法 |
| CN116789771A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-09-22 | 南京杰肽生物科技有限公司 | 一种抗菌多肽修饰的蛋白衍生物及其制备方法和应用 |
| CN116789771B (zh) * | 2023-08-28 | 2023-11-14 | 南京杰肽生物科技有限公司 | 一种抗菌多肽修饰的蛋白衍生物及其制备方法和应用 |
| CN118240237A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司 | 一种纳米二氧化硅-蛋白质缀合物及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101792150B (zh) | 2012-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101792150B (zh) | 一种制备刺激响应性二氧化硅纳米粒子的方法 | |
| Copur et al. | Nanopaper-based photoluminescent enantioselective sensing of L-Lysine by L-Cysteine modified carbon quantum dots | |
| Meng et al. | Adsorption and thermal condensation mechanisms of amino acids on oxide supports. 1. Glycine on silica | |
| Kim et al. | Direct synthesis of polymer nanocapsules: self-assembly of polymer hollow spheres through irreversible covalent bond formation | |
| Park et al. | Periodic mesoporous organosilicas for advanced applications | |
| Xu et al. | A green deep eutectic solvent-based aqueous two-phase system for protein extracting | |
| Shin et al. | Inorganic/organic hybrid silica nanoparticles as a nitric oxide delivery scaffold | |
| Joshi et al. | Isothermal titration calorimetry studies on the binding of amino acids to gold nanoparticles | |
| Sobiech et al. | Semiconductor nanocrystal–polymer hybrid nanomaterials and their application in molecular imprinting | |
| EP1604031B1 (en) | Fluorescent silica-based nanoparticles | |
| Wibowo et al. | Polypeptide films via N-carboxyanhydride ring-opening polymerization (NCA-ROP): past, present and future | |
| Sadeghi et al. | The development of a new optical sensor based on the Mn doped ZnS quantum dots modified with the molecularly imprinted polymers for sensitive recognition of florfenicol | |
| Biesta et al. | Preparation, Characterization, and Surface Modification of Trifluoroethyl Ester-Terminated Silicon Nanoparticles | |
| JP4853972B2 (ja) | 分子インプリント微粒子を用いた試料中の標的分子検出方法 | |
| Datta et al. | New archetypes in self-assembled Phe-Phe motif induced nanostructures from nucleoside conjugated-diphenylalanines | |
| Aina et al. | Functionalization of sol gel bioactive glasses carrying Au nanoparticles: selective Au affinity for amino and thiol ligand groups | |
| Baghdasaryan et al. | Facile synthesis, size-separation, characterization, and antimicrobial properties of thiolated copper clusters | |
| Sych et al. | Fluorescent silver clusters on protein templates: understanding their structure | |
| Liu et al. | Ag@ S-nitrosothiol core–shell nanoparticles for chemo and photothermal synergistic tumor targeted therapy | |
| Wu et al. | Self-assembled degradable iron-doped mesoporous silica nanoparticles for the smart delivery of prochloraz to improve plant protection and reduce environmental impact | |
| Bach et al. | Synthesis and characterization of chemically anchored adenosine with PHEMA grafted gold nanoparticles | |
| Pal et al. | Self-assembling soft structures for intracellular NO release and promotion of neurite outgrowth | |
| Giret et al. | A Designed 5‐Fluorouracil‐Based Bridged Silsesquioxane as an Autonomous Acid‐Triggered Drug‐Delivery System | |
| Kunachowicz et al. | Structural changes in selected human proteins induced by exposure to quantum dots, their biological relevance and possible biomedical applications | |
| Naue et al. | Probing the binding of tetraplatinum (pyridyl) porphyrin complexes to DNA by means of surface plasmon resonance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120704 Termination date: 20150326 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |