CN113651331B - 一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113651331B
CN113651331B CN202110860748.9A CN202110860748A CN113651331B CN 113651331 B CN113651331 B CN 113651331B CN 202110860748 A CN202110860748 A CN 202110860748A CN 113651331 B CN113651331 B CN 113651331B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mesoporous silica
flower
msns
cationic surfactant
phase
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.)
Active
Application number
CN202110860748.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113651331A (zh
Inventor
郭霞
范笑男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CN202110860748.9A priority Critical patent/CN113651331B/zh
Publication of CN113651331A publication Critical patent/CN113651331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113651331B publication Critical patent/CN113651331B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/38—Albumins
    • A61K38/385—Serum albumin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/02—Inorganic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用，该二氧化硅纳米颗粒由有机硅源在阴、阳离子表面活性剂复配作为双模板的条件下，于油/水两相体系中水解缩合生成，其中阳离子表面活性剂为CTAC或CTAB，阴离子表面活性剂为SDS，有机硅源为TEOS，油相由氯苯和TEOS组成。本发明在材料制备过程中于双相分层法的基础上引入双模板策略，制备出了具有了花状结构的介孔二氧化硅，提升了其对牛血清白蛋白的负载性能，通过阴、阳离子表面活性剂不同浓度比例的复配，可以获得粒径更大且花样结构更加明显的介孔二氧化硅纳米颗粒，该材料作为载体具有更高的牛血清白蛋白负载量，并且制备简单、产物结构可控。

Description

一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于新型生物医用纳米材料，具体涉及基于一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
随着生物医药科技与纳米技术的快速发展，纳米材料被广泛应用于疾病诊疗等医药领域。其中，基于纳米材料的纳米药物递送系统是医药领域的一大研究热点。与常规药物相比，纳米载体药物制剂具有提升药物溶解度与稳定性、靶向给药、缓慢释放药物等多方面的优势。介孔二氧化硅纳米材料具有比表面积高、易于表面功能化、生物相容性好和热化学稳定性强等优点，基于介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)的纳米药物载体以其独特的结构特征与理化性质吸引了越来越多研究人员的关注。
1992年Kresg团队首次成功合成了介孔二氧化硅有序分子筛MCM-41，自此揭开了介孔二氧化硅纳米材料的研究热潮。Vallet-Regi等于2001年首次报道了基于MCM-41的药物载体可用于装载小分子药物布洛芬，并展现出了较高的载药率。但是对于生物大分子(如核酸、蛋白质等)而言，像MCM-41这类传统MSNs的孔径尺寸和孔道结构会对其负载性能产生一定的限制。因此迫切需要制备出能够负载生物大分子的MSNs。
现有技术中公开了一种用于口服蛋白免疫载体的制备方法(CN 106727426 A)，属于医药领域。在室温下使用单一模板剂，采用溶胶凝胶法合成介孔二氧化硅材料。以牛血清白蛋白(BSA)为模型药物，以介孔二氧化硅为载体，制得载有模型药物的介孔二氧化硅粒子，载药量为20.21％。壳聚糖通过静电作用，吸附于介孔二氧化硅的表面，这不仅增加了载体的生物粘附性，还能有效保护药物免受胃肠道环境的破坏。此外，带正电的壳聚糖介孔二氧化硅载药复合粒子更容易被细胞摄取，从而诱导机体的免疫反应。现有技术中介孔二氧化硅的制备方法大多数为传统的溶胶凝胶法，其制备得到的介孔二氧化硅均难以实现对生物大分子的高效负载，尤其是对蛋白质如牛血清白蛋白的负载量较低。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有较高蛋白质负载量的花状介孔二氧化硅纳米颗粒，显著提高了其对模型蛋白BSA的负载量。
本发明还提出所述的一种具有花状结构的介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法和应用。
技术方案：为了实现上述目的，本发明提供一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒，所述二氧化硅纳米颗粒由有机硅源在阴、阳离子表面活性剂复配作为双模板的条件下，于油/水两相体系中水解缩合生成，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)，所述有机硅源为正硅酸乙酯(TEOS)，所述油相由氯苯(Ph-Cl)和正硅酸乙酯(TEOS)组成。
其中，所述阳离子表面活性剂在水相中的浓度为0.076～0.53M，所述阴离子表面活性剂在水相中的浓度为0.014～0.482M。
本发明所述的花状介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在水中混合，加入三乙醇胺(TEAH3)调节体系至弱碱性，在水浴条件下搅拌得到水相；
(2)将Ph-Cl和TEOS预混形成油相，然后在搅拌下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应，形成混合溶液；
(3)将步骤(2)的混合溶液离心分离，洗涤所得固体产物；
(4)将步骤(3)所得产物干燥后煅烧，经自然冷却后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒或者将步骤(3)所得产物加热回流然后洗涤干燥即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
作为优选，步骤(1)中阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、水、三乙醇胺的摩尔比为0.40～2.85:0.075～2.59:290～300:0.1～0.15。
作为优选，步骤(1)中水浴条件下搅拌为在50-70℃水浴条件下以400-600rpm的速度搅拌1-2h。
进一步地，步骤(1)中水浴条件下搅拌为在60℃水浴条件下以500rpm的速度搅拌1h。
作为优选，步骤(2)中TEOS、Ph-Cl与阳离子表面活性剂的摩尔比为1:15.46:0.40～2.85。
作为优选，步骤(2)中搅拌下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应，反应条件为在50-70℃、400-600rpm的搅拌速度下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应10-15h。
进一步地，步骤(2)中搅拌下将油相快速加入到步骤(1)水相底部反应，反应条件为在60℃、500rpm的搅拌速度下将油相快速加入到步骤(1)水相底部反应12h。
作为优选，步骤(4)所述煅烧为在马弗炉中以2℃/min-5℃/min的速度程序升温至500-600℃，煅烧5-7h。
进一步地，步骤(4)所述煅烧为在马弗炉中以2℃/min-5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧6h。
作为优选，步骤(4)为向所得固体产物中加入盐酸的乙醇溶液并加热回流，再次离心后用乙醇洗涤该固体产物，之后将所得白色产物干燥即可获得花状孔道结构的介孔二氧化硅纳米颗粒。
本发明所述的一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒在负载牛血清白蛋白中的应用。
本发明制备的介孔二氧化硅颗粒对模型蛋白BSA的负载在pH值为5的磷酸盐缓冲溶液中进行，负载温度为25℃，负载时间为12小时；BSA的释放在pH值为7和5.5的磷酸盐缓冲溶液中进行，释放温度为37℃。
本发明在材料制备过程中于双相分层法的基础上引入双模板策略，提升了所得介孔二氧化硅对牛血清白蛋白的负载性能。其中，双相分层法是指一种在油水两相体系中合成介孔材料的方法，强调硅酸盐与表面活性剂在油/水相界面的自组装过程。双模板策略是指以两种模板剂为结构导向剂介导材料形成特定的结构的一种合成策略。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)分类标准的规定，介孔(或中孔)为孔径范围在2.0～50nm的孔。
本发明提出了双相分层法与双模板法相结合的策略，以阳离子表面活性剂CTAC或者CTAB和阴离子表面活性剂SDS为模板剂，引入TEAH3调节体系至弱碱性，加入Ph-Cl和TEOS，在快速搅拌的条件下合成硅球，并通过调整阴、阳离子表面活性剂的浓度比制备了一系列具有不同花样孔道结构特征的MSNs，并探究了所制备的MSNs对模型蛋白BSA的负载性能与释放行为的影响。与传统的双相分层法相比，本发明通过CTAC(或CTAB)与SDS不同浓度比例的复配，可以获得粒径更大且花样结构更加明显的介孔二氧化硅纳米颗粒，并且该材料作为载体具有更高的BSA的负载量，显著提高了其对BSA的负载性能。本发明具有制备方法简单、产物结构可控、所得材料对蛋白质具有较高负载性能等优点。
本发明中的阳离子表面活性剂CTAC(或CTAB)与阴离子表面活性剂SDS可以共同作为软模板在油水两相体系中制备具有花状形貌且结构可控的介孔二氧化硅纳米颗粒。通过调节阴、阳离子表面活性剂的浓度比(0～3.09)可获得粒径范围约为80～300nm的介孔二氧化硅纳米颗粒，且随浓度比增大所制得的介孔二氧化硅粒径逐步增大，阴、阳离子表面活性剂的浓度比为0.18时制备的介孔二氧化硅纳米花球花瓣样结构最为凸显。当表面活性剂总浓度为0.312M，阴、阳离子表面活性剂的浓度比为0.18，后处理方式为煅烧时，所得的MSNs对BSA的负载效率最大(约47.6％)，负载量较同浓度单一阳离子表面活性剂为模板时最高提升约24.6％。
本发明在搅拌的作用下，CTAC(或CTAB)、SDS和有机溶剂自组装形成水包油混合胶束。同时，油相中的TEOS于油水界面处水解缩聚生成硅酸盐低聚物，该硅酸盐低聚物进一步与表面活性剂及有机溶剂协同自组装形成聚集体。随着硅酸盐低聚物浓度的增加，逐步达到其临界成核浓度，诱导形成的纳米种子以自组装聚集体为模板生长形成二氧化硅孔壁。体系中SDS的加入可降低CTAC(或CTAB)的临界胶束浓度与聚集体的表面电荷密度，同时起到了稳定聚集体结构的作用。
本发明重点在于区别于传统的均相体系反应，创新性地将双模板的策略应用于双相体系；其中引入具有与CTAC(或CTAB)电荷相反的阴离子表面活性剂是提升其结构优势的关键，显著提升了介孔二氧化硅纳米颗粒对BSA的负载效率；该产品具有的花样结构为其结构上的特殊性。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明制备的有花状孔道结构的介孔二氧化硅纳米颗粒，其粒径大且花样结构更加明显，并且该材料作为载体具有更高的BSA的负载量，显著提高了其对BSA的负载性能。
2、本发明具有制备方法简单、产物结构可控、所得材料对蛋白质具有较高负载性能等优点。
附图说明
图1为不同模板剂浓度条件下制备的MSNs的透射电镜图像，样品后处理方式：(a-e)回流洗涤，(f-j)煅烧；表面活性剂总浓度为0.312M，[SDS]/[CTAC]为：(a,f)0，(b,g)0.18，(c,h)0.54；表面活性剂总浓度为0.156M，[SDS]/[CTAC]为：(d,i)0，(e,j)0.18；
图2为不同[SDS]/[CTAC]及不同后处理条件制备的MSNs对BSA负载效率的影响，表面活性剂总浓度为：0.312M，[MSNs]＝1mg/mL，pH＝5，t＝25℃，负载时间为12小时；
图3为不同[SDS]/[CTAC]及不同后处理条件制备的MSNs对BSA负载效率的影响，[CTAC]＝0.156M，[MSNs]＝1mg/mL，pH＝5，t＝25℃，负载时间为12小时；
图4为不同表面活性剂总浓度与后处理方式制备的MSNs对BSA负载效率的影响，[SDS]/[CTAC]＝0.18，[MSNs]＝1mg/mL，pH＝5，t＝25℃，负载时间为12小时；
图5为不同[SDS]/[CTAC]及煅烧升温速率制备的MSNs对BSA负载效率的影响，[CTAC]＝0.156M，[MSNs]＝1mg/mL，pH＝5，t＝25℃，负载时间为12小时；
图6为不同MSNs@BSA的BSA释放曲线，释放条件：[MSNs@BSA]＝2mg/mL，pH＝7，37℃，1000rpm振荡；
图7为不同MSNs@BSA的BSA释放曲线，释放条件：[MSNs@BSA]＝2mg/mL，pH＝5.5，37℃，1000rpm振荡。
具体实施方式
实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
CTAC为十六烷基三甲基氯化铵，CTAB为十六烷基三甲基溴化铵，SDS为十二烷基硫酸钠，TEOS为正硅酸乙酯，TEAH3为三乙醇胺，Ph-Cl为氯苯。
实施例1
花状介孔二氧化硅纳米颗粒的制备
1、将CTAC、TEAH3、H2O，按照摩尔比CTAC:TEAH3:H2O＝1.68:0.12:298加入圆底烧瓶中，在60℃水浴条件下以500rpm的速度搅拌1h得到水相，其中CTAC在水相中的总浓度为0.312M。
2、将Ph-Cl和TEOS预混形成油相，然后在60℃、500rpm的搅拌速度下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应12h，最终混合物各组分的摩尔比为TEOS:CTAC:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:1.68:0.12:15.46:298。
3、将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心10min分离，所得固体产物用乙醇洗涤3次；将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h；干燥后的产物于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧6h，自然冷却后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒产品MSNs。
实施例2
其他条件和实施例1相同，仅在步骤(1)中改变CTAC浓度(0.264M)并加入SDS，固定CTAC与SDS在水相中的总浓度为0.312M，所得料液中各组分的摩尔比TEOS:CTAC:SDS:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:1.42:0.26:0.12:15.46:298。
实施例3
其他条件和实施例1相同，仅在步骤(1)中改变CTAC浓度(0.203M)并加入SDS，固定CTAC与SDS在水相中的总浓度为0.312M，所得料液中各组分的摩尔比TEOS:CTAC:SDS:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:1.09:0.59:0.12:15.46:298。
实施例4
其他条件和实施例1相同，仅在步骤(3)中将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心分离10min，将步骤(3)所得固体产物与盐酸的乙醇溶液(体积分数1％)按质量比1:15的比例于60℃条件下加热回流3h，再次离心后用乙醇洗涤固体产品3次，将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
实施例5
其他条件和实施例2相同，仅在步骤(3)中将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心分离10min，将步骤(3)所得固体产物与盐酸的乙醇溶液(体积分数1％)按质量比1:15的比例于60℃条件下加热回流3h，再次离心后用乙醇洗涤固体产品3次，将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
实施例6
其他条件和实施例3相同，仅在步骤(3)中将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心分离10min，将步骤(3)所得固体产物与盐酸的乙醇溶液(体积分数1％)按质量比1:15的比例于60℃条件下加热回流3h，再次离心后用乙醇洗涤固体产品3次，将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
实施例7
其他条件和实施例1相同，仅在步骤(1)中改变CTAC浓度为0.156M，所得料液中各组分的摩尔比TEOS:CTAC:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:0.84:0.12:15.46:298。
实施例8
其他条件和实施例1相同，仅在步骤(1)中改变CTAC浓度(0.132M)并加入SDS，固定CTAC与SDS在水相中的总浓度为0.156M，所得料液中各组分的摩尔比TEOS:CTAC:SDS:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:0.71:0.13:0.12:15.46:298。
实施例9
其他条件和实施例7相同，仅在步骤(3)中将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心分离10min，将步骤(3)所得固体产物与盐酸的乙醇溶液(体积分数1％)按质量比1:15的比例于60℃条件下加热回流3h，再次离心后用乙醇洗涤固体产品3次，将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
实施例10
其他条件和实施例8相同，仅在步骤(3)中将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心分离10min，将步骤(3)所得固体产物与盐酸的乙醇溶液(体积分数1％)按质量比1:15的比例于60℃条件下加热回流3h，再次离心后用乙醇洗涤固体产品3次，将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
实施例11
1、将CTAC、SDS、TEAH3、H2O，按照摩尔比CTAC:TEAH3:H2O＝0.40:0.075:0.1:290加入圆底烧瓶中，在50℃水浴条件下以400rpm的速度搅拌2h得到水相；
2、将Ph-Cl和TEOS预混形成油相，然后在50℃、400rpm的搅拌速度下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应15h，最终混合物各组分的摩尔比为TEOS:CTAC:SDS:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:0.4:0.075:0.1:15.46:290；
3、将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心10min分离，所得固体产物用乙醇洗涤3次；将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h；干燥后的产物于马弗炉中以2℃/min的速度程序升温至500℃，煅烧7h，经自然冷却后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒产品MSNs。
实施例12
1、将CTAC、SDS、TEAH3、H2O，按照摩尔比CTAC:TEAH3:H2O＝0.84:2.59:0.15:300，加入圆底烧瓶中，在70℃水浴条件下以600rpm的速度搅拌1h得到水相。
2、将Ph-Cl和TEOS预混形成油相，然后在70℃、600rpm的搅拌速度下将油相快速加入到步骤(1)水相底部反应10h，最终混合物各组分的摩尔比为TEOS:CTAC:SDS:TEAH3:Ph-Cl:H2O＝1:0.84:2.59:0.15:15.46:300。
3、将步骤(2)得到的溶液以15000rpm速度离心10min，所得固体产物用乙醇洗涤3次；将所得白色产物于80℃干燥箱中干燥2h；干燥后的产物于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧5h，经自然冷却后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒产品MSNs。
实施例13
实施例13与实施例12相同，不同之处在于：CTAC:SDS:TEAH3:H2O＝2.85:0.5:0.15:300。
实施例14
实施例14与实施例2制备方法相同，不同之处在于，将CTAC替换成CTAB。
试验例1
花状孔道结构的介孔二氧化硅纳米颗粒的结构
对实施例1～6制备得到的介孔二氧化硅纳米颗粒进行透射电镜测试，所得结果如图1所示，图1中(a,f)分别为实施例4和1所得介孔二氧化硅纳米颗粒的透射电镜图片，(b,g)分别为实施例5和2所得介孔二氧化硅纳米颗粒的透射电镜图片，(c,h)分别为实施例6和3所得介孔二氧化硅纳米颗粒的透射电镜图片，其中，(a)、(b)、(c)采用回流洗涤对样品进行后处理，(f)、(g)、(h)采用煅烧对样品进行后处理。根据图1可以看出，实施例1～6所得介孔二氧化硅均呈现表面带有花瓣状结构的球形颗粒，且采用相同后处理方式的产品中实施例1(实施例4)所得介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径最小，实施例2～3(实施例5～6)中随SDS用量的逐渐增加，所得介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径逐渐增大；采用回流洗涤为后处理方式的实施例4～6相较于以煅烧为后处理方式的实施例1～3所得的MSNs具有更加完整的花瓣样表面结构。
对实施例7～10制备得到的介孔二氧化硅纳米颗粒进行透射电镜测试，所得结果如图1所示，图1中(d,i)分别为实施例9和7所得介孔二氧化硅纳米颗粒的透射电镜图片，(e,j)分别为实施例10和8所得介孔二氧化硅纳米颗粒的透射电镜图片，其中，(d)、(e)采用回流洗涤为样品的后处理方式，(i)、(j)采用煅烧为样品的后处理方式。根据图1可以看出，实施例7～10所得介孔二氧化硅均呈现表面带有花瓣状结构的球形颗粒，且采用相同后处理方式的产品中实施例7(实施例9)所得介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径最小，实施例8(实施例10)中随SDS用量的增加，所得介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径增大；采用回流洗涤为后处理方式的实施例9～10相较于煅烧为后处理方式的实施例7～8所得的MSNs具有更加完整的花瓣样表面结构。
本试验例中随着SDS/CTAC浓度比的增大(0～3.09)所得的MSNs粒径尺寸由80nm左右逐渐增大至约300nm，当[SDS]/[CTAC]＝0.18，模板剂总浓度为0.312M时制备的介孔二氧化硅纳米花球花瓣样结构更为凸显；不同的后处理方式会对MSNs结构产生影响，以煅烧为后处理方式会造成部分结构坍塌，但是并未对其负载性能产生影响。
试验例2
花状介孔纳米二氧化硅对BSA的负载性能测试
配制1mg/mL的BSA溶液
称取0.06g的BSA固体，加入Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液(0.1M，pH 5)6mL，配制成10mg/mL的BSA母液。取pH＝5的0.1M Na2HPO4-NaH2PO4缓冲液47.25mL，加入BSA母液5.25mL，稀释BSA溶液至1mg/mL；
MSNs负载BSA
准确称量2mg待测MSNs粉末于样品管中，加入1mg/mL的BSA溶液2mL，置于25℃的混匀仪中以1000rpm的速度振荡12h；
待测MSNs分别采用以下方式制得：1.实施例1～6；2.在实施例2与实施例5的基础上固定SDS与CTAC在水相中的总浓度为0.312M，调整SDS与CTAC的浓度比例(摩尔比)(0.09、0.3、0.42、2.54、3.09)，分别制备得到MSNs。
负载量测试
待MSNs完成BSA负载后于10000rpm条件下离心10min，取上清液用紫外可见分光光度计测量其在278nm处的吸光度值并计算负载百分比，固相(MSNs@BSA)留待进行BSA的释放性能测试。
负载百分比＝[1-(负载后上清液吸光度/负载前上清液吸光度)]*100％。
不同条件下制备的MSNs对BSA负载效率，如图2所示。
由图2可知，相同条件下以煅烧为后处理方式制备的MSNs对BSA的负载量高于回流洗涤制备的MSNs对BSA的负载量，且随着模板剂中SDS浓度的增加，制备得到的MSNs对BSA的负载量呈现先增大后减小的趋势，当模板剂中SDS/CTAC的浓度比为0.18，且采用煅烧为后处理方式时，所得MSNs对BSA的负载量最高，可达47.6％(约476mg/g)。
试验例3
负载性能测试方法与实验例2相同。本试验例选用的待测MSNs分别采用以下方式制得：1.实施例7、实施例9；2.在实施例1与实施例4的基础上固定CTAC在水相中的浓度为0.156M，调整SDS与CTAC的浓度比例(摩尔比)(0.18、0.54、2.54、3.09)，分别制备得到MSNs。
不同[SDS]/[CTAC]及不同后处理条件制备的MSNs对BSA的负载效率，如图3所示。
由图3可知，相同条件下以煅烧为后处理方式制备的MSNs对BSA的负载量高于回流洗涤制备的MSNs对BSA的负载，且随着模板剂中SDS浓度的增加，制备得到的MSNs对BSA的负载量呈现先增大后减小的趋势，当模板剂中SDS/CTAC的浓度比为0.18，煅烧为后处理方式时，所得MSNs对BSA的负载量最高可达41.2％(约412mg/g)。
试验例4
负载性能测试方法与实验例2相同。本试验例选用的待测MSNs分别采用以下方式制得：在实施例1与实施例4的基础上引入SDS，固定SDS/CTAC摩尔比为0.18，调整SDS与CTAC在水相中的总浓度(0.156M、0.312M、0.624M)，分别制备得到MSNs。
不同表面活性剂总浓度与后处理方式制备的MSNs对BSA负载效率，如图4所示。
由图4可知，相同条件下煅烧为后处理方式的条件下得到的MSNs对BSA的负载量普遍较高，且随着模板剂总浓度的增加制备得到的MSNs对BSA的负载量呈现先增大后减小的趋势，当模板剂总浓度为0.312M，煅烧为后处理方式时，所得MSNs对BSA的负载量最高，达47.6％(约476mg/g)。
试验例5
负载性能测试方法与实验例2相同。本试验例选用的待测MSNs分别采用以下方式制得：1.实施例1、实施例2；2.在实施例1、实施例2的基础上改变其煅烧升温速率为2℃/min，分别制备得到MSNs。
不同[SDS]/[CTAC]及煅烧升温速率制备的MSNs对BSA负载效率，如图5所示。由图5可知，煅烧升温速率对制备的MSNs负载BSA的性能影响不大。
试验例6
MSNs@BSA在不同pH下的BSA释放曲线
向盛有上述试验例最后得到MSNs@BSA的样品管中加入Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液(0.1M，pH 7或5.5)1mL，将其置于37℃的混匀仪中以1000rpm的速度振荡，并分别于0.5、1、2、4、6、8、20h时离心取上清液100μL，然后再向体系中补充100μL新鲜的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液(0.1M，pH 7或5.5)，用紫外可见分光光度计测量上清液在278nm处的吸光度值，计算MSNs@BSA在各个时间点累计释放BSA的量。释放量(mg/g)：每克MSNs负载BSA后，于释放测试中释放出BSA的质量。
释放百分比＝释放量/负载量*100％。
不同制备条件形成的MSNs@BSA在不同pH下的BSA释放曲线，如图6和7所示。
按上述方法，选用试验例4所得的MSNs@BSA、试验例2中实施例1及试验例2中SDS与CTAC的浓度比例为2.54时(制备方法采用实施例1)所得的MSNs@BSA，分别测试不同pH条件下其对BSA的释放性能(如图6和7)。由图6和7可知，MSNs@BSA对BSA释放8小时后基本达到平稳，同种MSNs@BSA在酸性和中性条件下对BSA的释放行为相近，缓释效果较好，累计释放量约120～150mg/g。
综上，本发明在利用双相分层法制备MSNs过程中引入了双模板策略(阳离子表面活性剂：CTAC或CTAB，阴离子表面活性剂：SDS)，所制备的介孔二氧化硅纳米颗粒随着阴、阳离子表面活性剂浓度比例的增大(0～3.09)粒径尺寸由80nm左右逐渐增大至约300nm，当阴、阳离子表面活性剂浓度比例为0.18时制备的介孔二氧化硅纳米颗粒花瓣样结构最为凸显；不同的后处理方式对MSNs结构产生影响，煅烧会造成部分结构坍塌但是并未对负载性能产生影响，同时煅烧过程中的升温速度对结构影响不大。当表面活性剂总浓度为0.312M，阴、阳离子表面活性剂浓度比为0.18，后处理方式为煅烧时，所得的MSNs对BSA的负载效率最大可达47.6％(约476mg/g)，其负载量较同浓度单一以阳离子表面活性剂为模板时最高提升约24.6％；相同条件下以煅烧为后处理方式制备的MSNs较以回流洗涤为后处理方式的MSNs具有更高的BSA负载量；同种MSNs@BSA在酸性和中性条件下具有相近的BSA释放行为，8小时基本达到释放平衡，缓释效果较好，累计释放量约120～150mg/g。此外，在模板剂总浓度为0.156～0.624M且阴、阳离子表面活性剂浓度比为0.09～0.3的条件下，与单一阳离子表面活性剂为模板制备的MSNs相比基于双模法且采用相同后处理方式制备的MSNs对BSA的负载效果更好。
本发明在双相分层法中引入阴、阳离子表面活性剂复配的双模板策略，在阳离子表面活性剂CTAC(或CTAB)的基础上加入阴离子表面活性剂SDS，并给出了二者最佳的浓度比，该方法有效提升了制备出的MSNs对BSA的负载量。对比例为单一CTAC(或CTAB)为模板时制备的MSNs(实施例1)，模板剂中按比例加入SDS后制备的MSNs(实施例2)对BSA的负载显著高于实施例1对BSA的负载量(详见试验例2)。

Claims (7)

1.一种用于负载牛血清白蛋白的花状介孔二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒由有机硅源在阴、阳离子表面活性剂复配作为双模板的条件下，于油/水两相体系中水解缩合生成，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠，所述有机硅源为正硅酸乙酯，所述油相由氯苯和正硅酸乙酯组成；
所述花状介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在水中混合，加入三乙醇胺调节体系至弱碱性，在水浴条件下搅拌得到水相；
(2) 将氯苯和正硅酸乙酯预混形成油相，然后在搅拌下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应，形成混合溶液；
(3) 将步骤(2)的混合溶液离心分离，洗涤所得固体产物；
(4) 将步骤(3)所得产物干燥后煅烧，经自然冷却后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒，或者将步骤(3)所得产物加热回流然后洗涤干燥即可获得花状孔道结构的介孔二氧化硅纳米颗粒；
所述阴、阳离子表面活性剂总浓度为0.312 M，阴、阳离子表面活性剂的浓度比为0.18；
所述正硅酸乙酯、氯苯与阳离子表面活性剂的摩尔比为1 : 15.46 : 0.40~2.85。
2.一种权利要求1所述的花状介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在水中混合，加入三乙醇胺调节体系至弱碱性，在水浴条件下搅拌得到水相；
(2) 将氯苯和正硅酸乙酯预混形成油相，然后在搅拌下将油相快速加入到步骤(1)的水相底部反应，形成混合溶液；
(3) 将步骤(2)的混合溶液离心分离，洗涤所得固体产物；
(4) 将步骤(3)所得产物干燥后煅烧，经自然冷却后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒，或者将步骤(3)所得产物加热回流然后洗涤干燥即可获得花状孔道结构的介孔二氧化硅纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中水浴条件下搅拌为在50-70℃水浴条件下以400-600 rpm的速度搅拌1-2 h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中在搅拌下将油相快速加入到步骤(1)水相底部反应为在50-70℃、400-600 rpm的搅拌速度下将油相快速加入到步骤(1)水相底部反应10-15 h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述煅烧为在马弗炉中以2℃/min-5℃/min的速度程序升温至500-600℃，煅烧5-7h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述加热回流为向所得固体产物中加入盐酸的乙醇溶液加热回流，再次离心后用乙醇洗涤，将所得白色产物干燥后即可获得花状介孔二氧化硅纳米颗粒。
7.一种权利要求1所述的花状孔道结构的介孔二氧化硅纳米颗粒在负载牛血清白蛋白中的应用。
CN202110860748.9A 2021-07-28 2021-07-28 一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用 Active CN113651331B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110860748.9A CN113651331B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110860748.9A CN113651331B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113651331A CN113651331A (zh) 2021-11-16
CN113651331B true CN113651331B (zh) 2023-09-22

Family

ID=78478943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110860748.9A Active CN113651331B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113651331B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117883561B (zh) * 2023-12-12 2024-07-02 福建省农业科学院畜牧兽医研究所 一种禽腺病毒血清4型MSN-CC-Fiber2纳米颗粒疫苗的制备与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130011679A1 (en) * 2009-09-23 2013-01-10 Fef Chemicals A/S Preparation of mesoporous and macroporous silica gel
CN103011182A (zh) * 2012-12-20 2013-04-03 山东轻工业学院 一种囊泡状介孔二氧化硅的合成方法
US20180105430A1 (en) * 2015-03-11 2018-04-19 Stc.Unm Generation of mesoporous materials using multiphase surfactant systems
CN110255573A (zh) * 2019-07-30 2019-09-20 周口师范学院 一种二氧化硅纳米微球的制备方法及应用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130011679A1 (en) * 2009-09-23 2013-01-10 Fef Chemicals A/S Preparation of mesoporous and macroporous silica gel
CN103011182A (zh) * 2012-12-20 2013-04-03 山东轻工业学院 一种囊泡状介孔二氧化硅的合成方法
US20180105430A1 (en) * 2015-03-11 2018-04-19 Stc.Unm Generation of mesoporous materials using multiphase surfactant systems
CN110255573A (zh) * 2019-07-30 2019-09-20 周口师范学院 一种二氧化硅纳米微球的制备方法及应用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
彭策等.二元阴、阳离子表面活性剂调控合成不同形貌的介孔二氧化硅.《高等学校化学学报》.2014,第35卷(第9期),1864-1870. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113651331A (zh) 2021-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yagüe et al. Synthesis and stealthing study of bare and PEGylated silica micro-and nanoparticles as potential drug-delivery vectors
CN107835696B (zh) 超小型纳米颗粒以及制备和使用其的方法
CN103193237B (zh) 一种蛋黄-蛋壳结构的介孔二氧化硅及其制备方法
CN103663478B (zh) 一种树枝状孔道结构介孔二氧化硅球形纳米颗粒的制备方法
CN103803565B (zh) 一种单分散性中空介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法
EP2735543A2 (en) Volume production method for uniformly sized silica nanoparticles
JP2008530031A (ja) 層状ナノ粒子
CN102580641B (zh) 天然多糖基纳米微囊的制备方法
CN106745007B (zh) 一种多级孔介孔有机硅球及其制备方法
CN112205628A (zh) 一种具有双包埋功能的复合凝聚物及其制备方法与应用
CN111423880A (zh) 一种磁性荧光介孔二氧化硅复合纳米材料及其制备方法
CN113651331B (zh) 一种花状介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和应用
CN108704133A (zh) 一种化疗/光热协同作用的Janus粒子及其制备方法
TW201117836A (en) Biofunctionalized phospholipid-capped mesoporous silica nanoshuttles for targeted drug delivery
CN104857521A (zh) 一种葡萄糖响应性生物基大分子囊泡的制备方法
Zhao et al. Fabrication and directed assembly of magnetic Janus rods
CN104624129A (zh) 基于离子液体型表面活性剂微乳液体系淀粉纳米微球的制备方法
CN109574507A (zh) 一种纳米级球形生物活性玻璃及其制备方法
JP2013542157A (ja) 不規則多孔質二酸化ケイ素材料の製造及びその製造における脂肪アルコールポリオキシエチレンエーテルの応用
CN105236417A (zh) 粒径大小可调控的球形介孔二氧化硅及其制备方法
CN109276560B (zh) 一种含乳铁蛋白的pH响应型微囊及其制备方法和应用
CN111228487B (zh) 含石墨化荧光碳点且具有yolk-shell结构的磁性粒子及其制备方法和应用
CN103768038B (zh) 丝素蛋白单组分微囊、丝素蛋白-纳米金杂化微囊及其制备方法
CN107416843A (zh) 一种含大间距花状内核的二氧化硅蛋黄‑蛋壳结构材料及其制备方法
CN103730226B (zh) 一种空心磁性高分子复合微球及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant