CN106000246B - 形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒的合成方法，包括采用法制备内核SiO2纳米颗粒；采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层；采用Na2CO3或者HF或者氨水刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到有机官能团杂化的SiO2基空心纳米颗粒；采用盐酸‑乙醇或者NaCl‑甲醇溶液萃取掉所述的有机官能团杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒。本发明解决了现有技术所面临的介孔有机硅空心纳米颗粒因形貌、纳米结构、组成和粒径难以调控而极大地限制其应用的问题。

Description

形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒及其合成方法
技术领域
本发明涉及介孔纳米材料，特别是一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒(简称：JHPMOs)及其合成方法。
背景技术
介孔二氧化硅纳米颗粒因具有高的比表面积，大的孔容，在大的范围内可调的孔径、粒径，内/外表面易于修饰等优点在很多领域被广泛地研究着，如用作药物载体、催化剂、吸附剂等(参见Journal of the American Chemical Society,2012,134,5722)。在介孔二氧化硅纳米颗粒中，介孔二氧化硅空心纳米颗粒由于兼具助于提高吸附/担载量的空心内腔和利于客体分子扩散的薄介孔壳层引起了更多的关注。更为重要的是，介孔二氧化硅空心纳米颗粒在药物/基因传递、生物成像诊断、高强度聚焦超声、放疗、光热/光动力学治疗等纳米医药领域展现出非常好的性能(参见Journal of the American ChemicalSociety,2014,136,16326)。然而，其惰性的以及相对稳定的纯无机的-Si-O-Si-骨架使得其生物降解性、血液相容性以及生物安全性有待提升，进而使其进一步的临床应用备受争议。相比之下，传统的有机纳米载体具有高的生物相容性和生物降解性，但其稳定性较低且功能单一(参见Nature Nanotechnology,2011,6,594)。因此，如果能发展一种新的兼具无机介孔二氧化硅空心纳米颗粒和有机纳米载体优点的材料是非常有意义的。
以桥梁的双硅基有机烷氧基硅烷(R’O)3Si-R-Si(OR’)3为前驱体合成的周期性的介孔有机硅空心纳米颗粒(简称为HPMOs)，R为有机官能团，因有机官能团是通过共价键键合到二氧化硅骨架中，实现了分子层次的有机-无机均匀杂化，因而使得其同时兼具无机介孔二氧化硅空心纳米颗粒和有机纳米载体的优点，展现出更好的生物相容性、血液相容性和化疗疗效(Advanced Materials,2016,28,1963)。迄今为止，HPMOs的合成方法主要基于软/硬模板法。然而，软模板法合成的HPMOs的孔径、粒径和形貌不均一，这极大地限制了其在各个领域中的应用。相比之下，硬模板法更易于控制HPMOs的孔径、粒径、形貌和介孔结构等关键参数(参见Journal of Materials Chemistry B,2015,3,766)。尽管如此，HPMOs的合成和应用仍然处于初期。特别的是，对于HPMOs的形貌、纳米结构、组成和粒径的调控仍然是本领域的巨大的挑战，归因于双硅基有机烷氧基硅烷前驱体中所含的桥梁的有机官能团，会影响双硅基有机烷氧基硅烷的水解/缩合速率以及自组装过程中双硅基有机烷氧基硅烷和表面活性剂/胶束间的相互作用(参见Advanced Materials,2016,28,3235)。
发明内容
为了解决上述现有技术所面临的HPMOs因形貌、纳米结构、组成和粒径难以调控而极大地限制其应用的问题，本发明提供一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒及其合成方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒的合成方法，其特点在于，该方法包括下列步骤：
1)采用法(参见Journal of Colloid and Interface Science,1968,26,62)制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的内核SiO2纳米颗粒分散到乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比的选择范围为1/8～1/63，再将所述的悬浊液分散到蒸馏水、十六烷基三甲基氯化铵和氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1～4/1250/15/72.8～145.6，在搅拌下，按每克SiO2纳米颗粒向溶液中滴加1mL以上的双硅基有机烷氧基硅烷，反应≥2小时，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤2次以上，得到有机官能团杂化的介孔SiO2层包覆SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用Na2CO3或者HF或者氨水刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2得到有机官能团杂化的SiO2基空心纳米颗粒(参见Advanced Materials,2013,25,3100)；
4)采用盐酸-乙醇(参见Advanced Materials,2013,25,3100)或者NaCl-甲醇溶液(参见Journal of the American Chemical Society,2012,134,5722)萃取掉所述的有机官能团杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs。
所述的双硅基有机烷氧基硅烷为1,4-双(三乙氧基硅基)苯、二(三乙氧基硅烷)乙烯或1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷。
一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒，其特征在于，所述的颗粒是形貌不对称的苯基、乙烯基或乙烷基分子层次杂化的介孔SiO2基空心纳米颗粒材料，简称JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)。
本发明的技术效果如下：
基于本发明提供的方法，通过改变双硅基有机烷氧基硅烷的种类和用量，可以实现JHPMOs的形貌、纳米结构、组成和粒径的调控；
本发明提供的JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)，可用作药物载体，对药物阿霉素Dox的担载效率为55.84～94.37％，相应的担载量为74.45～125.83mg g-1，且对Dox展现出pH响应型的药物释放特性；并对癌细胞的杀伤效率远优于游离的Dox，当Dox的浓度为5μgmL-1,将4T1癌细胞与载药后的JHPMOs(R1：苯基)共孵育24h和48h，对应的4T1癌细胞存活率只有55.7％和11.5％，远低于4T1癌细胞与游离的Dox共孵育24h和48h后的存活率(78.3％和53.4％)。可用作胆红素吸附剂，对胆红素的吸附速率快(近10min达平衡)、吸附容量高(42.13～80.96mg g-1)；可用作超声造影剂，显著地增强了超声信号；且当材料的浓度为31.25～2000μg mL-1，对红细胞均没有引起明显的溶血效应。
附图说明
图1是本发明实施例1～3制得的材料的SEM(上)及TEM(下)照片；
图2是本发明实施例1～3制得的材料的氮气吸附－脱附等温曲线；
图3是本发明实施例1～3制得的材料的孔径分布图；
图4是本发明实施例1制得的JHPMOs(R1：苯基)的碳的固体核磁共振谱；
图5是本发明实施例2制得的JHPMOs(R2：乙烯基)的碳的固体核磁共振谱；
图6是本发明实施例3制得的JHPMOs(R3：乙烷基)的碳的固体核磁共振谱；
图7是本发明实施例4制得的材料的SEM照片；
图8是本发明实施例11～13中各个JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对药物Dox的担载效率和担载量；
图9是本发明实施例14～16中JHPMOs(R1：苯基)对药物Dox在不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中的释放情况；
图10是本发明请实施例14～16中JHPMOs(R2：乙烯基)对药物Dox在不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中的释放情况；
图11是本发明实施例14～16中JHPMOs(R3：乙烷基)对药物Dox在不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中的释放情况；
图12是本发明实施例17～20中细胞的存活率；
图13是本发明实施例21～23中JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对胆红素的吸附动力学曲线；
图14是本发明实施例21～23中JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)和临床用的活性炭、传统的介孔碳材料CMK-3和介孔空心碳球HMCM(Chemistry Communication,2009,6071)对胆红素的吸附容量；
图15是本发明实施例24～27中的超声成像图像；
图16是本发明实施例28～38中溶血实验的数码照片；
图17是本发明实施例28～38中溶血实验的溶血率。
具体实施方式
以下，结合附图和下述实施方式进一步说明本发明。应理解，附图具体实施方式仅用于说明本发明而非限制本发明。
实施例1
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的100mg内核SiO2纳米颗粒分散到2.5mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为1/19.7，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和6mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为2/1250/15/109.2，在搅拌下，向溶液中滴加0.25mL L 1,4-双(三乙氧基硅基)苯，反应20小时，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到苯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用Na2CO3刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到苯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的苯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R1：苯基)。
实施例2
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的100mg内核SiO2纳米颗粒分散到2.5mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/19.7，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和6mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为2/1250/15/109.2，在搅拌下，向溶液中滴加0.25mL二(三乙氧基硅烷)乙烯，反应20h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用Na2CO3刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R2：乙烯基)。
实施例3
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的100mg内核SiO2纳米颗粒分散到2.5mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/19.7，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和6mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为2/1250/15/109.2，在搅拌下，向溶液中滴加0.25mL 1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷，反应20h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烷基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用Na2CO3刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烷基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的乙烷基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R3：乙烷基)。
图1为实施例1～3制得的材料的SEM(上)及TEM(下)照片，由图可见，所有的材料均呈现出单分散的不对称的形貌，并具有空心结构；另外，三种材料JHPMOs(R1：苯基)，JHPMOs(R2：乙烯基)和JHPMOs(R3：乙烷基)的形貌和空心结构差异很大，即在本发明中，基于本发明提供的方法，通过改变双硅基有机烷氧基硅烷的种类可以实现JHPMOs的形貌和空心结构的调控。
图2和3分别为实施例1～3制得的材料的氮气吸附－脱附等温曲线及孔径分布图，由图可见，所有的材料均具有不错的孔结构，孔径分布较均一，都具有非常高的比表面积950～1254m2/g。表1为实施例1～3制得的材料的孔结构参数，由表可见，JHPMOs(R1：苯基)，JHPMOs(R2：乙烯基)和JHPMOs(R3：乙烷基)的各个孔结构参数不同，即在本发明中，基于本发明提供的方法，通过改变双硅基有机烷氧基硅烷的种类可以实现JHPMOs的孔结构参数的调控。
综合上述两点，在本发明中，基于本发明提供的方法，通过改变双硅基有机烷氧基硅烷的种类可以实现JHPMOs的形貌和纳米结构的调控。
表1：实施例1～3制得的材料的孔结构参数
图4为实施例1制得的JHPMOs(R1：苯基)的碳的固体核磁共振谱，证明JHPMOs(R1：苯基)中所含的有机官能团为苯基。
图5为实施例2制得的JHPMOs(R2：乙烯基)的碳的固体核磁共振谱，证明JHPMOs(R2：乙烯基)中所含的有机官能团为乙烯基。
图6为实施例3制得的JHPMOs(R3：乙烷基)的碳的固体核磁共振谱，证明JHPMOs(R3：乙烷基)中所含的有机官能团为乙烷基。
由上述可知，在本发明中，基于本发明提供的方法，通过改变双硅基有机烷氧基硅烷的种类可以实现JHPMOs的组成的调控。
实施例4
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的100mg内核SiO2纳米颗粒分散到2.5mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/19.7，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和6mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为2/1250/15/109.2，在搅拌下，向溶液中滴加0.1mL二(三乙氧基硅烷)乙烯，反应20h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用Na2CO3刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R2：乙烯基)。
图7为实施例4制得的材料的SEM照片，由图可见，所制得的材料的粒径远小于图1中展示的实施例2制得的材料的粒径；即在本发明中，基于本发明提供的方法，通过改变双硅基有机烷氧基硅烷的用量可以实现JHPMOs的粒径的调控。
实施例5
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的50mg内核SiO2纳米颗粒分散到4mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/63，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和4mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1/1250/15/72.8，在搅拌下，向溶液中滴加0.05mL 1,4-双(三乙氧基硅基)苯，反应2h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到苯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用氨水刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到苯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用NaCl-甲醇溶液萃取掉所述的苯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R1：苯基)。
实施例6
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的50mg内核SiO2纳米颗粒分散到4mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/63，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和4mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1/1250/15/72.8，在搅拌下，向溶液中滴加0.05mL二(三乙氧基硅烷)乙烯，反应2h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用氨水刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用NaCl-甲醇溶液萃取掉所述的乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R2：乙烯基)。
实施例7
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的50mg内核SiO2纳米颗粒分散到4mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/63，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和4mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1/1250/15/72.8，在搅拌下，向溶液中滴加0.05mL 1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷，反应2h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烷基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用氨水刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烷基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用NaCl-甲醇溶液萃取掉所述的乙烷基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R3：乙烷基)。
实施例8
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的200mg内核SiO2纳米颗粒分散到2mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/8，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和8mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1/1250/15/145.6，在搅拌下，向溶液中滴加0.25mL 1,4-双(三乙氧基硅基)苯，反应4h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到苯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用HF刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到苯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的苯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R1：苯基)。
实施例9
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的200mg内核SiO2纳米颗粒分散到2mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/8，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和8mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1/1250/15/145.6，在搅拌下，向溶液中滴加0.25mL二(三乙氧基硅烷)乙烯，反应4h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烯基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用HF刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的乙烯基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R2：乙烯基)。
实施例10
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的200mg内核SiO2纳米颗粒分散到2mL乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为＝1/8，再将所述的悬浊液分散到62.5mL蒸馏水、0.75g十六烷基三甲基氯化铵和8mL氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1/1250/15/145.6，在搅拌下，向溶液中滴加0.25mL 1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷，反应4h，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤3次，得到乙烷基杂化的介孔SiO2层包覆了SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs；
3)采用HF刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到乙烷基杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇溶液萃取掉所述的乙烷基杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到JHPMOs(R3：乙烷基)。
实施例11
将30mg的JHPMOs(R1：苯基)分散到20mL 0.2mg mL-1Dox的磷酸缓冲溶液PBS中室温黑暗下搅拌24h后离心收集，上清液进行UV–vis测试以获得各个JHPMOs(R1：苯基)对阿霉素的担载量。
实施例12
将30mg的JHPMOs(R2：乙烯基)分散到20mL 0.2mg mL-1Dox的磷酸缓冲溶液PBS中室温黑暗下搅拌24h后离心收集，上清液进行UV–vis测试以获得各个JHPMOs(R2：乙烯基)对阿霉素的担载量。
实施例13
将30mg的JHPMOs(R3：乙烷基)分散到20mL 0.2mg mL-1Dox的磷酸缓冲溶液PBS中室温黑暗下搅拌24h后离心收集，上清液进行UV–vis测试以获得各个JHPMOs(R3：乙烷基)对阿霉素的担载量。
图8为实施例11～13中各个JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对药物Dox的担载效率和担载量，由图可见三材料JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对药物Dox的担载效率为55.84～94.37％，相应的担载量为74.45～125.83mg g-1。
实施例14
将5mg担载了Dox的JHPMOs(R1：苯基)置于透析袋中密封好，再置于20mL不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中，最后置于37℃的摇床中100rpm震荡，于特定的时间点通过UV-vis测试担载了Dox的JHPMOs(R1：苯基)释放到介质中Dox的含量。释放24h后，将pH＝7.4的释放介质替换为pH＝6的释放介质，继续在特定的时间点测试担载了Dox的JHPMOs(R1：苯基)释放到介质中Dox的含量。
实施例15
将5mg担载了Dox的JHPMOs(R2：乙烯基)置于透析袋中密封好，再置于20mL不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中，最后置于37℃的摇床中100rpm震荡，于特定的时间点通过UV-vis测试担载了Dox的JHPMOs(R2：乙烯基)释放到介质中Dox的含量。释放24h后，将pH＝7.4的释放介质替换为pH＝6的释放介质，继续在特定的时间点测试担载了Dox的JHPMOs(R2：乙烯基)释放到介质中Dox的含量。
实施例16
将5mg担载了Dox的JHPMOs(R3：乙烷基)置于透析袋中密封好，再置于20mL不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中，最后置于37℃的摇床中100rpm震荡，于特定的时间点通过UV-vis测试担载了Dox的JHPMOs(R3：乙烷基)释放到介质中Dox的含量。释放24h后，将pH＝7.4的释放介质替换为pH＝6的释放介质，继续在特定的时间点测试担载了Dox的JHPMOs(R3：乙烷基)释放到介质中Dox的含量。
图9～11为实施例14～16中JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对药物Dox在不同pH值(6.0和7.4)的释放介质中的释放情况。由图可见，对于所有JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)，担载药物后，在低pH值介质中释放出更多的Dox，即对Dox展现出pH响应性释放特性。
实施例17
将裸鼠的乳腺癌4T1细胞种到96孔板中，使得每孔中细胞密度为5×103个，加入细胞培养基；待细胞贴壁后，将培养基换成含游离Dox的新鲜培养基共孵育24h，其中阿霉素的浓度为5μg mL-1。之后用含0.8mg mL-1噻唑蓝的培养基培养4h后再换成二甲亚砜，轻轻摇晃后结合空白对照组在酶标仪上测试吸光度(λ＝490nm)获得细胞的存活率。
实施例18
将裸鼠的乳腺癌4T1细胞种到96孔板中，使得每孔中细胞密度为5×103个，加入细胞培养基；待细胞贴壁后，将培养基换成含游离Dox的新鲜培养基共孵育48h，其中阿霉素的浓度为5μg mL-1。之后用含0.8mg mL-1噻唑蓝的培养基培养4h后再换成二甲亚砜，轻轻摇晃后结合空白对照组在酶标仪上测试吸光度(λ＝490nm)获得细胞的存活率。
实施例19
将裸鼠的乳腺癌4T1细胞种到96孔板中，使得每孔中细胞密度为5×103个，加入细胞培养基；待细胞贴壁后，将培养基换成含担载了Dox的JHPMOs(R1:苯基)的新鲜培养基共孵育24h，其中阿霉素的浓度为5μg mL-1。之后用含0.8mg mL-1噻唑蓝的培养基培养4h后再换成二甲亚砜，轻轻摇晃后结合空白对照组在酶标仪上测试吸光度(λ＝490nm)获得细胞的存活率。
实施例20
将裸鼠的乳腺癌4T1细胞种到96孔板中，使得每孔中细胞密度为5×103个，加入细胞培养基；待细胞贴壁后，将培养基换成含担载了Dox的JHPMOs(R1:苯基)的新鲜培养基共孵育48h，其中阿霉素的浓度为5μg mL-1。之后用含0.8mg mL-1噻唑蓝的培养基培养4h后再换成二甲亚砜，轻轻摇晃后结合空白对照组在酶标仪上测试吸光度(λ＝490nm)获得细胞的存活率。
图12为实施例17～20中细胞的存活率，由图可见当Dox的浓度为5μg mL-1，将4T1癌细胞与载药后的JHPMOs(R1:苯基)共孵育24h和48h，对应的4T1癌细胞存活率只有55.7％和11.5％，远低于4T1癌细胞与游离的Dox共孵育24h和48h后的存活率(78.3％和53.4％)，即载药后的JHPMOs(R1:苯基)对癌细胞的杀伤效率远优于游离的Dox。
实施例21
37℃,100rpm的搅拌速度下，0.1g的JHPMOs(R1：苯基)添加到80mL 200mg L-1胆红素的PBS溶液中，在特定的时间点通过UV–vis测试PBS中胆红素的浓度，并进一步计算出JHPMOs(R1：苯基)对胆红素的吸附量。
实施例22
37℃,100rpm的搅拌速度下，0.1g的JHPMOs(R2：乙烯基)添加到80mL 200mg L-1胆红素的PBS溶液中，在特定的时间点通过UV–vis测试PBS中胆红素的浓度，并进一步计算出JHPMOs(R2：乙烯基)对胆红素的吸附量。
实施例23
37℃,100rpm的搅拌速度下，0.1g的JHPMOs(R3：乙烷基)添加到80mL 200mg L-1胆红素的PBS溶液中，在特定的时间点通过UV–vis测试PBS中胆红素的浓度，并进一步计算出JHPMOs(R3：乙烷基)对胆红素的吸附量。
图13为实施例21～23中JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对胆红素的吸附动力学曲线，由图可见JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对胆红素的吸附速率快，近10min达平衡；
图14为实施例21～23中JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)对胆红素的吸附容量，为42.13～80.96mg g-1，远高于临床用的活性炭(28mg g-1)，且部分高于文献报道的传统的介孔碳材料CMK-3和介孔空心碳球HMCM(49.94mg g-1)(Chemistry Communication,2009,6071)。
实施例24
取2mL PBS于表面涂覆有超声诊断用凝胶剂的塑料管中，再将此塑料管置于脱气水浴中，将超声探头接触塑料管进行成像。
实施例25
取2mL含5mg mL-1JHPMOs(R1：苯基)PBS于表面涂覆有超声诊断用凝胶剂的塑料管中，再将此塑料管置于脱气水浴中，将超声探头接触塑料管进行成像。
实施例26
取2mL含5mg mL-1JHPMOs(R2：乙烯基)PBS于表面涂覆有超声诊断用凝胶剂的塑料管中，再将此塑料管置于脱气水浴中，将超声探头接触塑料管进行成像。
实施例27
取2mL含5mg mL-1JHPMOs(R3：乙烷基)PBS于表面涂覆有超声诊断用凝胶剂的塑料管中，再将此塑料管置于脱气水浴中，将超声探头接触塑料管进行成像。
图15为实施例24～27中的超声成像图像，由图可见JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基)存在显著地增强了超声信号。
实施例28
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的PBS溶液混合，作为阴性对比。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例29
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的去离子水混合，作为阳性对比。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例30
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的31.25μg mL-1JHPMOs(R1：苯基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例31
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的250μg mL-1JHPMOs(R1：苯基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例32
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的2000μg mL-1JHPMOs(R1：苯基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例33
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的31.25μg mL-1JHPMOs(R2：乙烯基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例34
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的250μg mL-1JHPMOs(R2：乙烯基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例35
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的2000μg mL-1JHPMOs(R2：乙烯基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例36
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的31.25μg mL-1JHPMOs(R3：乙烷基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例37
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的250μg mL-1JHPMOs(R3：乙烷基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
实施例38
将红细胞(RBC)用PBS稀释到它最初体积的10倍后，取0.3mL的RBC的PBS悬浮液与1.2mL的2000μg mL-1JHPMOs(R3：乙烷基)PBS悬浮液混合。混合溶液上下颠倒6次后，室温下静置2h，离心后取1mL上层液稀释3倍后用UV-vis吸收光谱测试。
图16和17分别为实施例28～38中溶血实验的数码照片和溶血率，由图可见JHPMOs(R：苯基、乙烯基或乙烷基；浓度范围为31.25～2000μg mL-1)都没引起明显的溶血效应。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒的合成方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
1)采用法制备内核SiO2纳米颗粒；
2)采用双硅基有机烷氧基硅烷为硅源、阳离子表面活性剂为造孔剂，在所述的SiO2纳米颗粒外包覆一层有机官能团杂化的SiO2层，具体过程是：
将所述的内核SiO2纳米颗粒分散到乙醇中形成悬浊液，SiO2/乙醇的质量比为1/8～1/63，再将所述的悬浊液分散到蒸馏水、十六烷基三甲基氯化铵和氨水的混合液中，使得SiO2/蒸馏水/十六烷基三甲基氯化铵/氨水的质量比为1～4/1250/15/72.8～145.6，在搅拌下，按每克SiO2纳米颗粒向溶液中滴加1mL以上的双硅基有机烷氧基硅烷，反应≥2小时，离心分离，再用乙醇和水分别各洗涤2次以上，得到有机官能团杂化的介孔SiO2层包覆SiO2纳米颗粒的核壳材料SiO2&PMOs，所述的双硅基有机烷氧基硅烷为1,4-双(三乙氧基硅基)苯、二(三乙氧基硅烷)乙烯或1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷；
3)采用Na2CO3或者HF或者氨水刻蚀掉所述的核壳材料SiO2&PMOs的内核SiO2，得到有机官能团杂化的SiO2基空心纳米颗粒；
4)采用盐酸-乙醇或者NaCl-甲醇溶液萃取掉所述的有机官能团杂化的SiO2基空心纳米颗粒中的造孔剂，得到形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒。
2.一种形貌不对称的介孔有机硅空心纳米颗粒，其特征在于，所述的颗粒是由权利要求1所述的合成方法合成的形貌不对称的苯基、乙烯基或乙烷基分子层次杂化的介孔SiO2基空心纳米颗粒材料。
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