介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展

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介孔硅纳米材料作为药物运输载体应用的研究进展

介孔硅纳米材料作为药物运输载体应用的研究进展

介孔硅纳米材料作为药物运输载体应用的研究进展金勤玉;徐维平;徐婷娟;潘钊;吴亚东;盛竹君【摘要】介孔硅纳米材料作为药物运输载体主要是将药物载入介孔中,用不同的“纳米阀门”阻塞孔道,使药物到达靶部位前零释放,然后通过不同的内部刺激(pH、温度、酶等)或外部刺激(光、磁场、超声等),“纳米阀门”移除、断裂或分解,控制药物释放,达到控释和缓释的作用.该文主要从介孔硅纳米材料的生物安全性、介孔硅的不同类型智能响应系统的研究进展,介孔硅纳米材料作为药用载体的不足及应用前景等方面进行综述.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(043)003【总页数】3页(P13-15)【关键词】介孔硅;纳米材料;生物安全性;刺激-响应【作者】金勤玉;徐维平;徐婷娟;潘钊;吴亚东;盛竹君【作者单位】安徽中医药大学,安徽合肥230031;安徽省立医院,安徽合肥230011;安徽省立医院,安徽合肥230011;中国科学技术大学,安徽合肥230026;安徽中医药大学,安徽合肥230031;安徽中医药大学,安徽合肥230031【正文语种】中文【中图分类】R979.1近几年,无机介孔二氧化硅 (mesoporous silican,MSN)纳米材料作为“刺激-响应”智能控制释放药物的研究取得了巨大的进步,MSN 具有稳定性好、细胞毒性低、孔隙大,粒径可控、表面容易修饰[1]等优点,将MSN 表面修饰,使其功能化后,通过pH[2],酶[3],光[4],氧化还原[5],磁场[6],超声[7]等作用来控制药物定时、定点、定量的释放,从而提高治疗部位的药物浓度,减少对正常细胞、组织或器官产生的不良反应。

1.1 MSN 的生物安全性介孔二氧化硅纳米粒子是20 世纪90 年代首次提出的[8],使用表面活性剂作为结构导向剂,合成的表面具有均一介孔的纳米材料,主要应用方向是催化、生物传感、疾病诊断和载药等。

作为药物运输载体,首先应考虑材料的生物相容性、细胞毒性和材料在体内吸收、分布、代谢、排泄等。

刺激响应型介孔二氧化硅基纳米药物递送系统的构建与性能研究

刺激响应型介孔二氧化硅基纳米药物递送系统的构建与性能研究

刺激响应型介孔二氧化硅基纳米药物递送系统的构建与性能研究摘要:随着纳米技术的发展,纳米药物递送系统作为一种新型的药物递送途径受到了广泛关注。

介孔二氧化硅(mesoporous silica,简称MS)作为一种稳定性良好、无毒副作用的纳米材料,被广泛应用于纳米药物递送系统的构建。

本文采用一种刺激响应型的介孔二氧化硅(responsive mesoporous silica,简称RMS)为载体构建纳米药物递送系统,并采用荧光探针和细胞实验等手段对其进行性能评价。

实验结果表明,所构建的RMS基纳米药物递送系统具有很好的药物包载能力和刺激响应性,并且在低毒副作用方面表现出了很好的应用前景。

关键词:介孔二氧化硅;纳米药物递送系统;刺激响应;药物包载能力;应用前景Abstract:With the development of nanotechnology, nanomedicine delivery system has attracted widespread attention asa new way of drug delivery. Mesoporous silica (MS) asa stable and non-toxic nanomaterial, has been widely used in the construction of nanomedicine delivery system. In this paper, a responsive mesoporous silica(RMS) as a carrier is used to construct a nanomedicine delivery system, and the performance is evaluated by fluorescent probe and cell experiments. The results showed that the RMS-based nanomedicine delivery system had good drug loading capacity and stimulus responsiveness, and exhibited good application prospects in low toxicity.Keywords: Mesoporous silica; nanomedicine delivery system; stimulus response; drug loading capacity; application prospect第一章绪论1.1 研究意义纳米药物递送系统作为一种新型的药物递送途径,具有在靶点处释放药物的优势,能够提高药物的治疗效果,降低药物的副作用,是目前药物研究领域的热点之一。

介孔二氧化硅纳米粒子在医学应用中的研究综述

介孔二氧化硅纳米粒子在医学应用中的研究综述

介孔二氧化硅纳米粒子在医学应用中的研究综述近年来,介孔二氧化硅纳米粒子作为一种重要的纳米材料,在医学领域中得到了广泛的关注和研究。

介孔二氧化硅纳米粒子具有高比表面积、可调控的孔径大小、较好的生物相容性和药物吸附性能,因此被广泛用于药物传输、生物成像和治疗等方面。

本文将综述介孔二氧化硅纳米粒子在医学应用中的研究进展。

首先,介孔二氧化硅纳米粒子在药物传输方面具有很大的潜力。

其高比表面积和可调控的孔径大小使得药物可以高效地吸附在纳米粒子上,从而提高药物的溶解度和稳定性。

此外,介孔二氧化硅纳米粒子还可以通过控制孔径大小和表面修饰来实现药物的缓释和靶向输送,从而提高药物的疗效和减少副作用。

其次,介孔二氧化硅纳米粒子在生物成像方面也具有广泛的应用。

其较大的比表面积和可调控的孔径大小使得纳米粒子可以有效地吸附荧光染料和核酸探针等成像剂,从而实现生物标记和分子成像。

此外,介孔二氧化硅纳米粒子还可以通过表面修饰和功能化来实现靶向成像,例如将靶向配体修饰在纳米粒子表面,以实现对肿瘤和炎症等病变组织的高效成像。

最后,介孔二氧化硅纳米粒子在治疗方面也具有潜在的应用价值。

其较大的比表面积和可调控的孔径大小使得纳米粒子可以吸附和释放生物活性物质,例如药物、DNA和RNA等。

此外,通过表面修饰和功能化,介孔二氧化硅纳米粒子还可以实现对肿瘤和炎症等病变组织的靶向治疗,从而提高治疗效果和减少副作用。

总之,介孔二氧化硅纳米粒子作为一种重要的纳米材料,在医学应用中具有广泛的潜力。

它们可以用于药物传输、生物成像和治疗等方面,并通过表面修饰和功能化来实现药物的缓释和靶向输送。

然而,目前介孔二氧化硅纳米粒子在生物安全性和毒性方面的研究还不充分,因此在进一步应用前仍需要深入的研究和评估。

二氧化硅纳米颗粒在医药领域中的应用

二氧化硅纳米颗粒在医药领域中的应用

二氧化硅纳米颗粒在医药领域中的应用二氧化硅纳米颗粒是一种应用最为广泛的纳米材料,其化学性质稳定,表面活性低,不具有毒性和免疫原性,因此在医药领域中有着广泛的应用前景。

一、药物输送系统二氧化硅纳米颗粒在药物输送系统中发挥了重要作用。

在疾病治疗中,药物的低溶解度、不稳定性以及被免疫系统清除等问题严重限制了药物疗效。

通过将药物包裹在二氧化硅纳米颗粒内,能够有效地增加药物的溶解度,提高药物的稳定性,并保护药物免受免疫系统的攻击,从而延长药物的有效时间。

另外,二氧化硅纳米颗粒也可以作为靶向药物输送系统的载体。

通过将二氧化硅纳米颗粒表面特定的功能化修饰,如肿瘤靶向的配体分子或单克隆抗体等,可以使药物直接靶向肿瘤细胞,提高治疗效果,同时减少药物对正常细胞的影响。

二、生物成像二氧化硅纳米颗粒在生物成像中也有广泛应用。

在生物学研究中,对于细胞、组织和器官的精确检测和非侵入性成像是极为重要的。

二氧化硅纳米颗粒具有优异的透明度和荧光性能,因此可以作为成像剂直接注射到生物体内,将目标组织或器官的信息转化为可视化的影像,从而快速诊断疾病。

此外,二氧化硅纳米颗粒还可以用于标记和追踪细胞的位置。

通过将二氧化硅纳米颗粒包裹在细胞外膜或内部,就可以利用其优良的生物相容性和成像性能,追踪细胞的迁移、分化和增殖情况,促进医学研究的进一步发展。

三、医用材料二氧化硅纳米颗粒还可以用于医用材料的制备。

在医学领域中,生物相容性是一项基本要求,而二氧化硅纳米颗粒具有良好的生物相容性,与细胞和组织相互作用的能力也很强。

因此,制备具有二氧化硅纳米颗粒的医用材料,不仅具有良好的生物活性和生物相容性,而且还具有优异的力学性能和稳定性能。

举例来说,二氧化硅纳米材料可以应用于人工骨骼的制作。

与传统的人工骨骼相比,二氧化硅纳米颗粒材料具有更高的生物相容性和生物活性,因此能够更好地结合身体组织,在骨骼再生方面发挥更好的作用。

综上所述,二氧化硅纳米颗粒在医药领域中有着广泛的应用前景,从药物输送、生物成像到医用材料制备均有着重要的作用。

用于药物控释的结合对pH敏感的两亲性嵌段聚合物中空介孔二氧化硅纳米粒子

用于药物控释的结合对pH敏感的两亲性嵌段聚合物中空介孔二氧化硅纳米粒子

用于药物控释的结合对pH敏感的两亲性嵌段聚合物中空介孔二氧化硅纳米粒子Microporous and Mesoporous Materials 152 (2012) 16–24Xiao Mei, Dongyun Chen, Najun Li ⇑, Qingfeng Xu, Jianfeng Ge, Hua Li, Jianmei Lu ⇑Laboratory of Absorbent Materials and Techniques for Environment, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China 1.引言作为一种独特的无机纳米材料,介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)近年来受到关注。

由于其优良的生物相容性,可更改的外表面与丰富的颗粒和可调孔隙大小,这些材料已经越来越多地用作生物医学材料,如药物和基因传递、细胞成像、生物传感器等。

特别是在最近几年MSNs 一直集中应用在药物输送方面。

许多研究者们调查了在自然缓释系统的MSNs(比如MCM41和SBA 15)。

然而,在比较与缓释系统,刺激响应系统可以达到缓释和控释区域选择性,可以提高疗效,减少药物对正常组织的毒性。

因此,需采取一些策略来修改外表面并且满足需求的MSNs“零”药物释放药物载体到达目标区域。

例如,金和同事设计结构的介孔氧化硅粒子被表面接枝聚乙烯亚胺(PEI)/环糊精(CD),这有可能引发通过可逆取出从毛孔的粒子准聚轮烷释放药物。

拜因和同事利用介孔二氧化硅纳米粒子与准备的浇注系统在外面的粒子表面通过延迟co缩合的方法实现药物控制释放。

然而,普通的介孔二氧化硅纳米材料有一些缺陷,如低药物装载量、阻塞后的中孔通道吸附的药物分子和不规则形态,它也不是完美的药物载体。

为了克服这些缺点,一个独特的介孔硅纳米材料、中空介孔二氧化硅纳米粒子(HMS) 已经介绍了他们有一个特殊的结构和空心多孔硅壳。

介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展

介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展

㊀收稿日期:2022-11-06基金项目:辽宁省民生科技计划项目(2021JH2/10300067)ꎻ辽宁省教育厅2021年度科学研究经费项目(LJKZ0099)作者简介:陈立江(1969-)ꎬ女ꎬ湖南永州人ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ研究方向:药物新剂型及其机理.㊀∗通信作者:陈立江ꎬE ̄mail:chlj16@163.com.㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀㊀自然科学版第51卷㊀第1期㊀2024年JOURNALOFLIAONINGUNIVERSITYNaturalSciencesEditionVol.51㊀No.1㊀2024介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展陈立江∗ꎬ马㊀艳ꎬ潘㊀昊(辽宁大学药学院ꎬ辽宁沈阳110036)摘㊀要:介孔二氧化硅纳米粒在抗癌药物递送系统中被广泛应用ꎬ因其具有孔径可调控㊁表面易被修饰㊁亲水性较好㊁生物兼容性良好等优势被制备成纳米药物递送载体.本文将从介孔二氧化硅纳米粒的合成方法㊁机理㊁生物降解及其在抗癌药物递送系统中的应用等方面对其进行总结ꎬ希望能为其作为纳米药物递送载体的研究提供帮助.关键词:介孔二氧化硅ꎻ制备ꎻ应用ꎻ降解中图分类号:R944㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1000-5846(2024)01-0001-07ReviewsofMesoporousSilicaNanoparticlesastheApplicationofAnticancerDrugDeliveryCarriersCHENLi ̄jiang∗ꎬMAYanꎬPANHao(SchoolofPharmaceuticalSciencesꎬLiaoningUniversityꎬShenyang110036ꎬChina)Abstract:㊀Mesoporoussilicananoparticlesarewidelyusedinanticancerdrugdeliverysystemsandarepreparedasnanodrugdeliverycarriersbecauseoftheiradvantagesofadjustableporesizeꎬeasysurfacemodificationꎬgoodhydrophilicityꎬandhighbiocompatibility.Thisarticlewillsummarizethesynthesismethodꎬmechanismꎬbiodegradationandapplicationofmesoporoussilicananoparticlesinanticancerdrugdeliverysystemsꎬhopingtoprovidehelpfortheirresearchasnanodrugdeliverycarriers.Keywords:㊀mesoporoussilicananoparticlesꎻpreparationꎻapplicationꎻdegradation0㊀引言癌症是一类常见的恶性肿瘤ꎬ死亡率极高ꎬ已经困扰了人类几个世纪.到目前为止ꎬ人类与癌症㊀㊀之间的拉锯战仍在焦灼地进行ꎬ2020年全球新发癌症患者19292789人ꎬ死亡9958133人ꎬ死亡率高达51.6%ꎬ其中乳腺癌㊁肺癌㊁结直肠癌㊁前列腺癌㊁胃癌及肝癌等为主要病症[1].癌症的治疗一直都是全球关注的热点ꎬ目前较为常见的是以手术为 主 ㊁药物为 辅 的治疗手段ꎬ阿霉素㊁顺铂㊁紫杉醇等广谱抗癌药被广泛用于癌症的治疗ꎬ但其常规制剂多具有全身毒性较大㊁水溶性较差以及多药耐药等弊端[2-4].近年来ꎬ研究人员将抗癌药物制备成脂质体㊁纳米粒以及载药胶束等新型纳米制剂ꎬ可以改善药物的水溶性㊁降低药物毒副作用㊁增强药物作用效果[5-7].介孔二氧化硅纳米粒(MesoporoussilicananoparticlesꎬMSNs)是一种介孔型无机纳米材料ꎬ因其具有较高的药物负载能力㊁较大的比表面积㊁孔径均匀可调㊁表面易被修饰且生物兼容性良好等特点被广泛用作抗癌药物的递送载体[8-9].1㊀MSNs的制备1.1㊀MSNs的合成机理MSNs的合成机理尚未完全明确ꎬ目前比较受大众认可的包括液晶模板机理㊁协同作用机理和膨胀收缩机理.液晶模板机理(见图1)指先将表面活性剂分子分散在水中形成胶束ꎬ等待胶束自组装形成液晶模板再加入硅源(二氧化硅前驱体化合物)ꎬ使其水解形成二氧化硅(SiO2)附着在其表面并缩合ꎬ最后通过酸刻蚀或煅烧等手段除去表面活性剂分子ꎬ该机理适用于解释直径大于100nm的MSNs的形成过程[10].协同作用机理建立在液晶模板机理基础之上ꎬ该机理认为液晶相是在硅源加入后才开始形成的ꎬ硅源的水解产物促使液晶模板形成ꎬ液晶模板的前驱体促进硅源水解ꎬ二者是相互促进㊁互助共生的关系ꎬ该机理适用于解释表面活性剂浓度较低时MSNs的形成过程[11].膨胀收缩机理(见图2)是指表面活性剂分子先在水中形成椭圆体胶束ꎬ硅源在胶束的疏水核心中溶解ꎬ使胶束从椭圆体转变为球体ꎬ硅源水解将亲水单体释放到水环境中ꎬ带负电荷的单体通过静电吸引力将带正电的表面活性剂分子吸附到胶束表面ꎬ胶束收缩变小ꎬ邻近的胶束聚集ꎬ生长形成具有介孔结构的颗粒ꎬ该机理适用于解释直径小于20nm的MSNs的形成过程[12].图1㊀液晶模板机理示意图[10]图2㊀膨胀收缩机理示意图[12]1.2㊀MSNs的合成方法溶胶-凝胶㊁微波辅助合成以及水热合成法是药物递送系统中MSNs较为常见的制备方法.溶胶-凝胶法的合成过程是让硅源在含有表面活性剂的体系中水解缩合形成溶胶后再形成凝胶ꎬ反应条件温和ꎬ操作简便ꎬ且对实验器材要求较低ꎬ但反应时间稍长ꎬ是最为常用的合成方法[13].微波辅助合成法建立在溶胶-凝胶法基础之上ꎬ在形成前驱体凝胶后利用微波辐射进行加热ꎬ使之迅速结2㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2024年㊀㊀㊀㊀晶化ꎬ大量成核ꎬ具有反应迅速㊁产率更高等优点ꎬ但该法制备MSNs的孔径大小和结构的可调节性较小[14-15].水热合成法是指在酸性或碱性条件下ꎬ将表面活性剂与硅源混合后装入高压釜ꎬ经水热处理得到结晶ꎬ反应速度介于溶胶-凝胶法与微波辅助合成法之间ꎬ但该法制备的MSNs纯度较高ꎬ粒度易被控制ꎬ且分散性较好[16].依据MSNs的介孔结构特征可分为多个系列ꎬ其中MCM系列(包括MCM-41㊁MCM-48等)和SBA系列(包括SBA-15㊁SBA-16等)是药物递送系统中的常见应用类型[17].MCM系列等常以阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基氯化铵等为模板剂ꎬSBA系列多数以非离子三嵌段共聚物如聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷等为模板剂ꎬ两个系列的MSNs在合成过程中均需加入适量的酸性或者碱性物质来调控反应条件ꎬ然后加入正硅酸乙酯或硅酸钠等硅源ꎬ待反应完成后进行后处理ꎬ最后通过煅烧或选择性刻蚀等方法除去模板剂ꎬ得到纯净的MSNs[18-19].1.3㊀MSNs的结构改造MSNs作为药物递送载体一直是比较热门的研究对象ꎬ根据不同的需求ꎬ可对MSNs的结构进行升级和改造.中空介孔二氧化硅纳米粒(HollowmesoporoussilicananoparticlesꎬHMSNs)内部的空腔结构使其具有更大的比表面积和更高的载药量ꎬ适用于封装各种客体分子[20].HMSNs的合成方法包括两种ꎬ可选用单模板自组装法ꎬ即将已合成的MSNs放入热水中孵化ꎬ使其内部的介孔硅层自动溶解ꎬ形成中空空腔.也可选用双模板法ꎬ先制备出一个内核模板ꎬ例如金纳米粒㊁SiO2纳米粒和聚乙烯微球等硬质模板或囊泡㊁乳液㊁胶束等软质模板ꎬ之后利用溶胶-凝胶法在其表面合成MSNsꎬ最后再除去内核模板和介孔壳中的模板剂以此获得HMSNs[21-22].MSNs的孔径介于2~50nm之间ꎬ可容纳小分子药物ꎬ但对于蛋白质㊁酶㊁核酸㊁抗体等生物大分子药物ꎬ传统孔径的MSNs就无法满足载药需求ꎬ可对其进行扩孔ꎬ提升其药物负载能力.在MSNs的合成过程中ꎬ可通过改变pH㊁温度或反应物配比等条件来调节MSNs的孔径大小ꎬ也可以通过直接模板法对MSNs进行扩孔ꎬ即以疏水链较长的表面活性剂为模板剂或添加孔隙膨胀剂ꎬ使其进入胶束中心的疏水部分ꎬ进而扩大孔径[23-24].此外ꎬ还可在MSNs合成后对其进行后处理ꎬ用复盐浸渍法或硫酸辅助水热法对MSNs进行扩孔[25-26].虽然大孔径的MSNs在载药能力上有所提高ꎬ但孔径提升的同时可能会影响其被细胞摄取的能力ꎬ且结构可能会出现坍塌.此外ꎬMSNs还被制备成棒状㊁褶皱状及树突状等多种形态ꎬ用于改善其药物装载㊁递送或释放等性能[27-29].图3㊀HMSNs的合成及载药示意图[30]2㊀MSNs的表面功能化及其在抗癌药物递送系统中的应用如图3所示ꎬMSNs的介孔结构有利于其负载药物ꎬ将药物包覆在其内部后一般会选择适当的材料对MSNs的介孔结构进行修饰ꎬ即对MSNs进行 堵孔 ꎬ防止药物在递送途中发生泄漏ꎬ无法到达治疗部位.由于MSNs的表面具有亲水性和电负性ꎬ通过对其表面的硅烷醇基团进行官能化ꎬ可使其成为具有功能性的药物递送载体ꎬ实现缓㊁控释放药物或者靶向病变部位释放药物等目的[30].目前ꎬ关于功能型MSNs的研究ꎬ较为常见的可大致分为3类ꎬ包括主动靶向型MSNs㊁刺激响应型MSNs以及膜包覆型MSNs.2.1㊀主动靶向型MSNsMSNs的粒径一般小于200nmꎬ因此载药的MSNs可借助高通透性和滞留(Enhanced3㊀第1期㊀㊀㊀陈立江ꎬ等:介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展㊀㊀permeabilityandretentionꎬEPR)效应实现药物在病变部位的蓄积ꎬ但这并不能促进肿瘤细胞对MSNs的选择性摄取.某些多糖㊁肽类及小分子受体等在肿瘤细胞表面会过度表达ꎬ通过物理吸附㊁静电结合或共价键偶联等方法将其配体修饰在MSNs表面ꎬ可将药物靶向递送至肿瘤部位ꎬ促进肿瘤细胞对载药MSNs的选择性吸收ꎬ降低药物对正常组织和细胞的毒副作用.Xu等[31]以聚多巴胺(PDA)改性的透明质酸(HA)修饰HMSNsꎬ成功制备了一种具有靶向和光热双重治疗作用的阿霉素(DOX)纳米制剂ꎬ在降低DOX全身毒性的同时ꎬ实现药物在肿瘤酸性微环境下的响应释放.Ghosh等[32]用3-羧基苯基硼酸和聚丙烯酸修饰MSNsꎬ用于递送4-异丙基苯甲醛ꎬ在小鼠乳腺癌模型中ꎬ表现出良好的体内抗肿瘤活性.Xu等[33]用叶酸(FA)和聚乙二醇(PEG)的共轭体修饰MSNsꎬ用于负载紫杉醇(PTX)ꎬ细胞实验结果表明ꎬFA修饰的MSNs能增强肝癌细胞对载药MSNs的摄取ꎬPEG的包覆可提高MSNs的生物兼容性ꎬ可显著改善紫杉醇的抗肿瘤效果.2.2㊀刺激响应型MSNs在肿瘤部位ꎬ肿瘤细胞的恶性增殖会导致肿瘤组织内部氧气供给不足ꎬ细胞进行无氧代谢ꎬ造成乳酸等酸性物质大量蓄积ꎬ导致肿瘤微环境整体呈现弱酸性[34].另外ꎬ相比于正常组织ꎬ肿瘤部位的谷胱甘肽(GSH)及某些生物酶的浓度较高ꎬ可根据该类特性设计刺激响应型药物递送载体ꎬ让修饰材料在特定的环境中降解ꎬ使药物尽可能地到达靶部位ꎬ防止药物在递送途中被提前释放[35-36].Wang等[37]以碳酸钙和脂质体双层膜包覆MSNsꎬ其中碳酸钙可在溶酶体内的酸性环境中分解ꎬ使溶酶体内部渗透压升高ꎬ破坏溶酶体结构ꎬ触发MSNs的溶酶体逃逸机制ꎬ同时以脂质体膜的包覆来增强纳米粒子的生物兼容性.Shin等[38]用HA修饰HMSNsꎬ引入二硫键形成HMSN SS HAꎬ用于负载DOXꎬ成功制备了一种可在高GSH浓度环境下响应释放药物的靶向制剂.除此之外ꎬ还可在MSNs中掺杂磁性氧化铁等纳米粒子ꎬ使其具有磁性响应功能[39]ꎬGao等[40]将四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒杂交到MSNs中ꎬ以FA为堵孔剂ꎬ成功制备了一种具有主动靶向和磁性响应效果的阿霉素纳米制剂ꎬ可用于磁共振成像(MagneticresonanceimagingꎬMRI)引导的放射治疗.2.3㊀膜包覆型MSNs外源性纳米粒子一般会具有免疫原性或毒性ꎬ进入人体后会被免疫系统识别并清除ꎬ使得大部分粒子都聚集在肝㊁脾等器官ꎬ无法到达肿瘤部位[41].为增强MSNs的生物兼容性ꎬ延长药物作用时间ꎬ可选择亲水性高分子材料PEG或聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(Poly(ethyleneglycol)methacrylateꎬPPEGMA)对MSNs的表面进行修饰ꎬ也可用磷脂双层膜对其进行包覆[42].脂质体的化学成分和双层结构与生物膜相似ꎬ可与生物环境高度相容ꎬ提高药物的递送效率ꎬ但脂质体难以完全模仿生物膜的复杂机制[43].近年来ꎬ 复合类药物载体 成了研究人员的关注热点ꎬ以生物膜包覆合成类药物载体ꎬ利用细胞间相互作用的特点ꎬ可增强肿瘤细胞对载药纳米粒子的摄入ꎬ降低免疫系统的抑制外排作用ꎬ提高药物的生物利用度[44].Zhang等[45]构建了一种多层纳米药物载体ꎬ以PDA包覆MSNs使其具有光热刺激响应性ꎬ以生物素包覆使其具有肿瘤细胞靶向性ꎬ最后以红细胞膜包覆增强其逃避免疫系统清除的能力ꎬ结果表明约21.39%的纳米粒在注射24h后仍可存在于血液循环系统.除红细胞膜外ꎬ细菌外膜及癌细胞膜等也被广泛用于 复合类药物载体 的制备.Wang等[46]以大肠杆菌的外膜囊泡包覆PDA修饰MSNsꎬ其中大肠杆菌的外膜囊泡可诱导免疫应答ꎬ借助中性粒细胞的吞噬作用和趋化作用来增强对肿瘤细胞的靶向性.此外ꎬXie等[47]以癌细胞膜包覆MSNsꎬ合成了一种可以逃避宿主免疫系统攻击且同时具有同源靶向能力的纳米颗粒ꎬ增强纳米粒子的细胞内化能力ꎬ提高药物的生物利用度.3㊀MSNs的降解MSNs的降解是一个水解过程ꎬ水性介质中的羟基与其表面的非桥联氧( Si O Si )发生4㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2024年㊀㊀㊀㊀亲核反应ꎬ使可溶性硅酸浸出.传统的MSNs需要几天时间才能完成体内降解ꎬ排出体外也需要几周的时间ꎬ这可能导致MSNs在人体内蓄积ꎬ从而暴露生物安全问题ꎬ因此ꎬ以MSNs为药物递送载体时需考虑其在人体内的降解能力[48].扩大孔径㊁增加MSNs的比表面积可以提升水分子与MSNs之间的接触概率ꎬ为水解反应提供更多的反应位点[49].有研究表明ꎬ将Mn2+㊁Ca2+㊁Zn2+㊁Fe3+及Sr2+等金属离子杂化到MSNs的骨架中ꎬ以M Si O(M为金属离子)结构替代MSNs中的Si O Si结构ꎬ利用M Si键在酸性或氧化还原条件下比Si O键更易断裂的性质ꎬ提高MSNs在生物体内的降解能力[50-53].此外ꎬ在MSNs表面引入硫基等有机基团ꎬ也能使MSNs在特定的内环境中依靠氧化还原反应或酶解反应发生降解[54].4㊀结论与展望MSNs作为抗癌药物的递送载体对药物具有较大的包容性ꎬ无论是亲水性药物还是疏水性药物ꎬ都可被包覆在MSNs的内部.此外ꎬMSNs允许多药负载ꎬ对于具有p糖蛋白外排作用或需要联合治疗的抗癌药物ꎬMSNs可允许其与p糖蛋白外排抑制剂或其他抗癌药物联合负载ꎬ增强药物的作用效果ꎬ提高其生物利用度.MSNs的合成对环境和条件的要求并不苛刻ꎬ合成原料较为常见且操作简便ꎬ在抗癌药物递送载体中占据重要席位.目前MSNs已经被广泛用于生物医学成像㊁癌症治疗㊁基因治疗以及疫苗开发等多个重点领域.需要注意的是ꎬ用于药物递送载体的MSNs需保持高度分散和稳定ꎬ若MSNs发生聚集ꎬ则会影响肿瘤细胞的摄取效率ꎬ因此除流体动力学尺寸外ꎬ分散系数和稳定性也可以作为其在合成过程中的考察指标.此外ꎬ关于MSNs的体内降解问题也尚未得到完全解决ꎬ虽然金属离子接枝可增强MSNs的降解性能ꎬ但人体只能控制微量的金属元素代谢ꎬ过量摄入会产生生物毒性.另外ꎬ对于 复合类药物载体 ꎬ生物膜的包覆则会涉及体内的免疫应答ꎬ与该类机制相关的研究相对来说还比较少见ꎬ若能将其研究透彻ꎬ那么以MSNs作为抗癌药物递送载体的制剂就会有更大的希望进入临床转化.参考文献:[1]㊀WorldCancerResearchFundInternational.Worldwidecancerdata[EB/OL].(2022-03-23)[2022-11-05].https://www.wcrf.org/cancer ̄trends/worldwide ̄cancer ̄data/.[2]㊀HaftcheshmehSMꎬJaafariMRꎬMashreghiMꎬetal.Liposomaldoxorubicintargetingmitochondria:Anovelformulationtoenhanceanti ̄tumoreffectsofDoxil?invitroandinvivo[J].JournalofDrugDeliveryScienceandTechnologyꎬ2021ꎬ62:102351.[3]㊀PavanSRꎬPrabhuA.Advancedcisplatinnanoformulationsastargeteddrugdeliveryplatformsforlungcarcinomatreatment:Areview[J].JournalofMaterialsScienceꎬ2022ꎬ57(34):16192-16227.[4]㊀翟瑞东ꎬ刘哲鹏ꎬ赵守进.口服紫杉醇制剂的研究进展[J].实用药物与临床ꎬ2022ꎬ25(1):92-96.[5]㊀OlusanyaTOBꎬHajAhmadRRꎬIbegbuDMꎬetal.Liposomaldrugdeliverysystemsandanticancerdrugs[J].Moleculesꎬ2018ꎬ23(4):907.[6]㊀JoMJꎬJinISꎬParkCWꎬetal.Revolutionizingtechnologiesofnanomicellesforcombinatorialanticancerdrugdelivery[J].ArchivesofPharmacalResearchꎬ2020ꎬ43(1):100-109.[7]㊀QiSSꎬSunJHꎬYuHHꎬetal.Co ̄deliverynanoparticlesofanti ̄cancerdrugsforimprovingchemotherapyefficacy[J].DrugDeliveryꎬ2017ꎬ24(1):1909-1926.[8]㊀刘梦瑶.紫杉醇和槲皮素共载功能性介孔二氧化硅纳米粒的构建及逆转乳腺癌多药耐药研究[D].济南:山东大学ꎬ2020.[9]㊀史巧ꎬ黄星月ꎬ吴凯ꎬ等.载姜黄素的介孔二氧化硅及中空介孔二氧化硅的制备及释药性能研究[J].中国药师ꎬ2021ꎬ24(7):209-214.[10]㊀NarayanRꎬNayakUYꎬRaichurAMꎬetal.Mesoporoussilicananoparticles:Acomprehensivereviewonsynthesis5㊀第1期㊀㊀㊀陈立江ꎬ等:介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展㊀㊀andrecentadvances[J].Pharmaceuticsꎬ2018ꎬ10(3):118.[11]㊀江悦.介孔氧化硅基药物缓释载体制备及性能研究[D].唐山:华北理工大学ꎬ2021.[12]㊀YiZFꎬDuméeLFꎬGarveyCJꎬetal.AnewinsightintogrowthmechanismandkineticsofmesoporoussilicananoparticlesbyinsitusmallangleX ̄rayscattering[J].Langmuirꎬ2015ꎬ31(30):8478-8487.[13]㊀KrishnanVꎬVenkatasubbuGDꎬKalaivaniT.Investigationofhemolysisandantibacterialanalysisofcurcumin ̄loadedmesoporousSiO2nanoparticles[J].AppliedNanoscienceꎬ2023ꎬ13(1):811-818.[14]㊀GolezaniASꎬFatehASꎬMehrabiHA.SynthesisandcharacterizationofsilicamesoporousmaterialproducedbyhydrothermalcontinuespHadjustingpathway[J].ProgressinNaturalScience:MaterialsInternationalꎬ2016ꎬ26(4):411-414.[15]㊀DeyRꎬSamantaA.Microwave ̄synthesizedhigh ̄performancemesoporousSBA-15silicamaterialsforCO2capture[J].KoreanJournalofChemicalEngineeringꎬ2020ꎬ37(11):1951-1962.[16]㊀KamarudinNHNꎬJalilAAꎬTriwahyonoSꎬetal.Variationofthecrystalgrowthofmesoporoussilicananoparticlesandtheevaluationtoibuprofenloadingandrelease[J].JournalofColloidandInterfaceScienceꎬ2014ꎬ421:6-13.[17]㊀李艳梅ꎬ张宇佳ꎬ陈明曦ꎬ等.介孔二氧化硅纳米粒作为药物载体研究进展[J].中国药剂学杂志ꎬ2021ꎬ19(2):52-60.[18]㊀TrendafilovaIꎬLazarovaHꎬChimshirovaRꎬetal.NovelkaempferoldeliverysystemsbasedonMg ̄containingMCM ̄41mesoporoussilicas[J].JournalofSolidStateChemistryꎬ2021ꎬ301:122323.[19]㊀HuYCꎬZhiZZꎬZhaoQFꎬetal.3Dcubicmesoporoussilicamicrosphereasacarrierforpoorlysolubledrugcarvedilol[J].MicroporousandMesoporousMaterialsꎬ2012ꎬ147(1):94-101.[20]㊀RahmanZUꎬWeiNꎬLiZXꎬetal.Preparationofhollowmesoporoussilicananospheres:Controllabletemplatesynthesisandtheirapplicationindrugdelivery[J].NewJournalofChemistryꎬ2017ꎬ41(23):14122-14129.[21]㊀LiYHꎬLiNꎬPanWꎬetal.Hollowmesoporoussilicananoparticleswithtunablestructuresforcontrolleddrugdelivery[J].ACSAppliedMaterials&Interfacesꎬ2017ꎬ9(3):2123-2129.[22]㊀SunSQꎬZhaoXYꎬChengMꎬetal.Facilepreparationofredox ̄responsivehollowmesoporoussilicaspheresfortheencapsulationandcontrolledreleaseofcorrosioninhibitors[J].ProgressinOrganicCoatingsꎬ2019ꎬ136:105302.[23]㊀曹渊ꎬ魏红娟ꎬ王晓.介孔材料的调孔方法及机理[J].材料导报ꎬ2010ꎬ24(11):27-31.[24]㊀孙蕊.介孔二氧化硅纳米粒子的制备及介孔结构调控的研究[D].沈阳:东北大学ꎬ2019.[25]㊀SunRꎬQiaoPCꎬWangZꎬetal.Monodispersedlarge ̄mesoporemesoporoussilicananoparticlesenabledbysulfuricacidassistedhydrothermalprocess[J].MicroporousandMesoporousMaterialsꎬ2021ꎬ317:111023.[26]㊀王平ꎬ朱以华ꎬ杨晓玲ꎬ等.介孔二氧化硅微球的扩孔及组装磁性纳米铁粒子[J].过程工程学报ꎬ2008ꎬ8(1):162-166.[27]㊀RahmaniSꎬDurandJOꎬCharnayCꎬetal.Synthesisofmesoporoussilicananoparticlesandnanorods:Applicationtodoxorubicindelivery[J].SolidStateSciencesꎬ2017ꎬ68:25-31.[28]㊀SoltaniRꎬMarjaniAꎬShirazianS.Novelmesoporouscrumpledpaper ̄likesilicaballs[J].MaterialsLettersꎬ2020ꎬ281:128230.[29]㊀AnWTꎬDefausSꎬAndreuDꎬetal.Invivosustainedreleaseofpeptidevaccinemediatedbydendriticmesoporoussilicananocarriers[J].FrontiersinImmunologyꎬ2021ꎬ12:684612.[30]㊀YanHJꎬYouYꎬLiXJꎬetal.PreparationofRGDpeptide/folateaciddouble ̄targetedmesoporoussilicananoparticlesanditsapplicationinhumanbreastcancerMCF ̄7cells[J].FrontiersinPharmacologyꎬ2020ꎬ11:898.[31]㊀XuQNꎬChangCꎬWangXLꎬetal.Aself ̄coatedhollowmesoporoussilicananoparticlefortumortargetingandchemo ̄photothermaltherapy[J].JournalofMaterialsScienceꎬ2022ꎬ57(10):6013-6025.[32]㊀GhoshSꎬKunduMꎬDuttaSꎬetal.Enhancementofanti ̄neoplasticeffectsofcuminaldehydeagainstbreastcancerviamesoporoussilicananoparticlebasedtargeteddrugdeliverysystem[J].LifeSciencesꎬ2022ꎬ298:120525.[33]㊀XuXYꎬWuCꎬBaiADꎬetal.Folate ̄functionalizedmesoporoussilicananoparticlesasalivertumor ̄targeteddrug6㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2024年㊀㊀㊀㊀deliverysystemtoimprovetheantitumoreffectofpaclitaxel[J].JournalofNanomaterialsꎬ2017ꎬ2017:2069685.[34]㊀WorsleyCMꎬVealeRBꎬMayneES.Theacidictumourmicroenvironment:Manipulatingtheimmuneresponsetoelicitescape[J].HumanImmunologyꎬ2022ꎬ83(5):399-408.[35]㊀TangHXꎬChenDFꎬLiCQꎬetal.DualGSH ̄exhaustingsorafenibloadedmanganese ̄silicananodrugsforinducingtheferroptosisofhepatocellularcarcinomacells[J].InternationalJournalofPharmaceuticsꎬ2019ꎬ572:118782.[36]㊀Molinier ̄FrenkelVꎬCastellanoF.Immunosuppressiveenzymesinthetumormicroenvironment[J].FEBSLettersꎬ2017ꎬ591(19):3135-3157.[37]㊀WangYWꎬZhaoKꎬXieLYꎬetal.Constructionofcalciumcarbonate ̄liposomedual ̄filmcoatedmesoporoussilicaasadelayeddrugreleasesystemforantitumortherapy[J].ColloidsandSurfacesBꎬ2022ꎬ212:112357.[38]㊀ShinDꎬLeeSꎬJangHSꎬetal.Redox/pH ̄dualresponsivefunctionalhollowsilicananoparticlesforhyaluronicacid ̄guideddrugdelivery[J].JournalofIndustrialandEngineeringChemistryꎬ2022ꎬ108:72-80.[39]㊀PopovaMꎬKosevaNꎬTrendafilovaIꎬetal.DesignofPEG ̄modifiedmagneticnanoporoussilicabasedmiltefosinedeliverysystem:Experimentalandtheoreticalapproaches[J].MicroporousandMesoporousMaterialsꎬ2021ꎬ310:110664.[40]㊀GaoQꎬXieWSꎬWangYꎬetal.AtheranosticnanocompositesystembasedonradialmesoporoussilicahybridizedwithFe3O4nanoparticlesfortargetedmagneticfieldresponsivechemotherapyofbreastcancer[J].RSCAdvancesꎬ2018ꎬ8(8):4321-4328.[41]㊀马徵薇.生物膜包载的纳米药物传递系统在结肠癌治疗的研究[D].沈阳:辽宁大学ꎬ2019.[42]㊀ZhouZHꎬZhangRQꎬJiaGFꎬetal.ControlledreleaseofDOXmediatedbyglutathioneandpHdual ̄responsivehollowmesoporoussiliconcoatedwithpolydopaminegraftpoly(poly(ethyleneglycol)methacrylate)nanoparticlesforcancertherapy[J].JournaloftheTaiwanInstituteofChemicalEngineersꎬ2020ꎬ115:60-70.[43]㊀TanSWꎬWuTTꎬZhangDꎬetal.Cellorcellmembrane ̄baseddrugdeliverysystems[J].Theranosticsꎬ2015ꎬ5(8):863-881.[44]㊀石金燕.基于生物膜包裹的介孔二氧化硅载药纳米粒的构建与抗肿瘤活性研究[D].沈阳:辽宁大学ꎬ2021.[45]㊀ZhangYFꎬYueXYꎬYangSCꎬetal.Longcirculationandtumor ̄targetingbiomimeticnanoparticlesforefficientchemo/photothermalsynergistictherapy[J].JournalofMaterialsChemistry.Bꎬ2022ꎬ10(26):5035-5044.[46]㊀WangZYꎬShiJYꎬPanHꎬetal.Membrane ̄cloakedpolydopaminemodifiedmesoporoussilicananoparticlesforcancertherapy[J].Nanotechnologyꎬ2022ꎬ33(34):345101.[47]㊀XieWꎬDengWWꎬZanMHꎬetal.Cancercellmembranecamouflagednanoparticlestorealizestarvationtherapytogetherwithcheckpointblockadesforenhancingcancertherapy[J].ACSNanoꎬ2019ꎬ13(3):2849-2857.[48]㊀HuYꎬBaiSꎬWuXZꎬetal.Biodegradabilityofmesoporoussilicananoparticles[J].CeramicsInternationalꎬ2021ꎬ47(22):31031-31041.[49]㊀ParisJLꎬBaezaAꎬVallet ̄RegíM.Overcomingthestabilityꎬtoxicityꎬandbiodegradationchallengesoftumorstimuli ̄responsiveinorganicnanoparticlesfordeliveryofcancertherapeutics[J].ExpertOpiniononDrugDeliveryꎬ2019ꎬ16(10):1095-1112.[50]㊀WangXPꎬLiXꎬItoAꎬetal.Biodegradablemetalion ̄dopedmesoporoussilicananospheresstimulateanticancerTh1immuneresponseinvivo[J].ACSAppliedMaterials&Interfacesꎬ2017ꎬ9(50):43538-43544.[51]㊀WangLYꎬHuoMFꎬChenYꎬetal.Coordination ̄accelerated ironextraction enablesfastbiodegradationofmesoporoussilica ̄basedhollownanoparticles[J].AdvancedHealthcareMaterialsꎬ2017ꎬ6(22):1700720.[52]㊀LiXLꎬZhangXꎬZhaoYBꎬetal.FabricationofbiodegradableMn ̄dopedmesoporoussilicananoparticlesforpH/redoxdualresponsedrugdelivery[J].JournalofInorganicBiochemistryꎬ2020ꎬ202:110887.[53]㊀GuoXꎬShiHSꎬZhongWBꎬetal.Tuningbiodegradabilityandbiocompatibilityofmesoporoussilicananoparticlesbydopingstrontium[J].CeramicsInternationalꎬ2020ꎬ46(8):11762-11769.[54]㊀何芳.仿生空心介孔有机硅纳米载药系统的构建与抗肿瘤评价[D].沈阳:辽宁大学ꎬ2022.(责任编辑㊀郭兴华)7㊀第1期㊀㊀㊀陈立江ꎬ等:介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展。

中空介孔二氧化硅纳米粒子的作用和功效

中空介孔二氧化硅纳米粒子的作用和功效

中空介孔二氧化硅纳米粒子的作用和功效下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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介孔二氧化硅纳米粒子

介孔二氧化硅纳米粒子

介孔二氧化硅纳米粒子
介孔二氧化硅纳米粒子(MESNPs)是一种具有广泛应用前景的新型材料。

它的独特的介孔结构和较大的比表面积,使其在药物传递、催化、吸附等领域具有广泛应用
第一步:制备介孔二氧化硅纳米粒子
制备MESNPs的方法主要有溶胶-凝胶法、介孔硅模板法和介孔硅自组装法等。

其中,介孔硅模板法是目前最为常用的方法。

它的基本流程为先制备一种具有高度有序孔道的硅模板,然后将硅模板与硅源反应,然后去除硅模板,最终得到MESNPs。

第二步:表征介孔二氧化硅纳米粒子
表征MESNPs的方法包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和氮气吸附-脱附等。

其中,氮气吸附-脱附实验可以测定MESNPs的孔径大小、比表面积、孔体积等参数。

第三步:应用介孔二氧化硅纳米粒子
MESNPs的应用广泛,其中医药领域是比较热门的应用领域。

MESNPs可以作为药物传递的载体,将药物包裹在其介孔结构内部,在人体内释放,以达到治疗效果。

同时,MESNPs也可以用于制备各种催化剂,它的高比表面积和孔结构可以增加催化剂的反应活性,提高催化剂的稳定性。

此外,MESNPs还可以用于吸附有害物质,例如二氧化硫、氨气等。

总之,介孔二氧化硅纳米粒子是一种非常特殊的纳米材料,具有很多特殊的性质,可以应用在很多领域当中。

随着研究的深入,相信它的应用前景将会越来越广泛。

介孔二氧化硅药物递送

介孔二氧化硅药物递送

介孔二氧化硅药物递送
介孔二氧化硅药物递送是一种利用介孔二氧化硅材料作为药物载体,将药物包裹在介孔材料中,并通过口服、注射等方式将药物递送到患者体内的药物递送技术。

介孔二氧化硅具有高度有序的孔道结构和大比表面积,能够提供良好的药物载体。

药物可以通过物理吸附、化学结合等方式与介孔二氧化硅相结合,形成稳定的药物载体。

这种药物载体具有以下优点:
1. 控释性能好:介孔二氧化硅具有良好的药物控释性能,可以控制药物的释放速率和时间,实现药物的持续释放。

2. 生物相容性好:介孔二氧化硅具有良好的生物相容性,不会引起明显的毒副作用和免疫反应。

3. 可调控药物递送:通过调节介孔二氧化硅的孔径大小和表面性质等参数,可以实现对药物递送行为的调控,提高药物的递送效率和选择性。

4. 多功能性:介孔二氧化硅可以通过表面修饰等方法引入具有靶向治疗、成像、光热等功能的分子,实现药物的靶向治疗和个性化治疗。

通过介孔二氧化硅药物递送技术,可以提高药物的生物利用度和治疗效果,降低药物剂量和给药频次,减轻患者的不良反应和药物负荷。

这种技术在肿瘤治疗、抗感染药物递送、基因递送等领域具有广泛的应用前景。

介孔二氧化硅纳米材料

介孔二氧化硅纳米材料

介孔二氧化硅纳米材料介孔二氧化硅纳米材料是一种具有特殊孔隙结构的纳米材料,其孔径大小在2-50纳米之间。

这种材料具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构,因此在吸附、分离、催化和药物控释等领域具有广泛的应用前景。

介孔二氧化硅纳米材料在吸附领域具有重要的作用。

由于其特殊的孔隙结构,它能够有效地吸附和储存气体、液体和溶液中的溶质。

这种吸附性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的吸附剂,可以应用于环境污染治理、废水处理和气体分离等方面。

例如,研究人员可以利用介孔二氧化硅纳米材料吸附和去除水中的有机污染物,从而净化水源,保护环境。

介孔二氧化硅纳米材料在分离领域也有广泛的应用。

由于其独特的孔隙结构和可调控的孔径大小,它可以实现对不同大小分子的选择性分离。

这种分离性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的分离膜材料。

例如,在生物医学领域,研究人员可以利用介孔二氧化硅纳米材料制备纳滤膜,实现对生物大分子的高效分离和富集。

介孔二氧化硅纳米材料还具有优异的催化性能。

由于其大比表面积和可调控的孔隙结构,它可以提供丰富的催化活性位点和优异的传质性能,从而实现高效的催化反应。

这种催化性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的催化剂载体。

例如,在化学合成领域,研究人员可以将金属催化剂负载在介孔二氧化硅纳米材料上,实现对有机反应的高效催化。

介孔二氧化硅纳米材料还具有良好的药物控释性能。

由于其特殊的孔隙结构和可调控的孔径大小,它可以实现对药物的高效负载和控释。

这种药物控释性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的药物载体。

例如,在药物传输领域,研究人员可以将药物包裹在介孔二氧化硅纳米材料中,通过调节孔径大小和表面性质,实现对药物的控释和靶向输送。

介孔二氧化硅纳米材料具有特殊的孔隙结构和优异的性能,在吸附、分离、催化和药物控释等领域具有广泛的应用前景。

随着对其理解的深入和制备技术的不断改进,相信介孔二氧化硅纳米材料将在多个领域发挥重要的作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。

介孔二氧化硅纳米粒作为中药控释和靶向载体在肿瘤治疗中的应用进展

介孔二氧化硅纳米粒作为中药控释和靶向载体在肿瘤治疗中的应用进展

介孔二氧化硅纳米粒作为中药控释和靶向载体在肿瘤治疗中的应用进展李楠;刘岩;郭盼;黄瑞;刘志东【期刊名称】《天津中医药大学学报》【年(卷),期】2017(36)3【摘要】介孔二氧化硅因具有有序介孔结构、比表面积大、生物相容性好及表面易于修饰等特点,在生物医药等领域显示出了极大的应用前景。

文章主要专注于介孔二氧化硅纳米粒子的发展,主要讨论了药物的可控释放和靶向修饰。

通过修饰介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)使其具有刺激响应的特性实现可控释药,内部刺激响应主要包括,p H响应、氧化-还原响应和生物分子响应等;外部刺激主要包括磁、光等。

同时详细介绍了多功能化介孔二氧化硅纳米粒。

对目前介孔二氧化硅基药物输送体系在实际应用中存在的问题进行了分析并对其未来的发展前景进行了展望。

【总页数】6页(P161-166)【关键词】二氧化硅纳米粒;肿瘤;靶向载体【作者】李楠;刘岩;郭盼;黄瑞;刘志东【作者单位】天津中医药大学;天津工业大学【正文语种】中文【中图分类】R730.5【相关文献】1.介孔分子筛作为药物载体应用于缓/控释及靶向制剂的研究进展 [J], 刘勋;顾艳丽;王瑛;金星;任常胜;崔颖;王慧敏2.介孔二氧化硅纳米颗粒结合神经干细胞构成靶向光敏药物运输载体用于肿瘤治疗[J], 张卫佳;陈家树3.功能化介孔二氧化硅纳米粒子在恶性肿瘤诊疗中的应用进展 [J], 余艺;万晨露;廖玉霞;贺震旦;李颖4.介孔二氧化硅在癌症化疗药物控释和靶向输送中的应用进展 [J], 穆京海;叶舟;张权;尹健5.介孔二氧化硅纳米颗粒结合神经干细胞构成靶向光敏药物运输载体用于肿瘤治疗[J], 张卫佳;陈家树;;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

RNAi治疗中的纳米递送系统

RNAi治疗中的纳米递送系统

RNAi治疗中的纳米递送系统发布时间:2023-06-02T11:09:10.049Z 来源:《医师在线》2023年1月2期作者:苏吴越1 乔雪1 洪学传2 [导读]RNAi治疗中的纳米递送系统苏吴越1 乔雪1 洪学传2(1.西藏大学医学院;西藏 拉萨850000,2.西藏大学理学院;西藏拉萨850000)摘要:RNAi是一种由外源性或内源性dsRNA介导的基因沉默现象,是目前最有效、最先进的基因治疗方法之一。

尽管RNAi药物的治疗潜力显而易见,但其制剂必须克服阻碍其发展为临床应用的各种障碍。

纳米技术领域的最新进展导致了新型递送系统的开发,该系统能够RNA递送至肿瘤。

在这篇综述中,我们对目前用于RNAi治疗的纳米载体进行了分类,并总结了不同纳米载体的特点。

关键词:R NA i治疗;RNA递送;纳米载体Nanodelivery systems in RNAi therapyWuyue S u 1,X ue Q iao1,X uechuan H ong2(1.Medical School of Tibet University, Lhasa, Tibet 850000,2. School of Science, Tibet University, Lhasa, Tibet850000)Abstract: RNAi is a gene silencing phenomenon mediated by exogenous or endogenous dsRNA. It is one of the most effective and advanced gene therapy methods. Despite the obvious therapeutic potential of RNAi drugs, their formulations must overcome various obstacles that prevent their development into clinical applications. Advances in nanotechnology have led to the development of novel delivery systems that deliver RNA to tumors. In this review, we classify nanocarriers currently used for RNAi therapy and summarize the characteristics of different nanocarriers.Key words: RNAi therapy; RNA delivery; Nanomedicine carrier1998年,Fire等人发现了RNA干扰(RNA interference, RNAi),为基于RNA寡核苷酸的新基因靶向方法的开发奠定了基础[1]。

二氧化硅作为药物载体

二氧化硅作为药物载体

二氧化硅作为药物载体
二氧化硅作为药物载体已经被广泛研究和应用。

由于其具有高度的生物相容性、化学稳定性以及可调控的孔结构和表面性质,使其成为理想的药物输送平台。

一方面,二氧化硅纳米颗粒可以作为晶型药物的稳定剂,帮助延长药物的存储寿命和增加药物的稳定性。

同时,二氧化硅纳米颗粒可调控孔径和孔容,可以用来控制药物的释放速率。

通过调整二氧化硅纳米颗粒的孔径和孔容,可以实现不同的药物释放速率,从而满足药物的治疗需求。

另一方面,二氧化硅纳米颗粒的大比表面积和多孔结构提供了较大的负载容量,可以有效地将药物分散在纳米颗粒内部,并防止药物的早期释放。

此外,二氧化硅纳米颗粒的表面还可以进行修饰,如改变表面电荷、引入功能分子等,以增加药物的靶向性和生物活性。

因此,二氧化硅作为药物载体具有许多优点,可以提高药物的稳定性、控制药物的释放速率,并增加药物的负载量和靶向性。

它被广泛应用于药物输送领域,有望为医药领域的疾病治疗和治疗效果提供新的解决方案。

介孔二氧化硅纳米粒子在生物吸附、酶固定、传递载体方面的应用

介孔二氧化硅纳米粒子在生物吸附、酶固定、传递载体方面的应用

介孔二氧化硅纳米粒子在生物吸附、酶固定、传递载体方面的应用介孔二氧化硅纳米粒子(MSNS)为在治疗、药品和诊断中的广泛应用,提供了一种非侵入性(无创)和生物相容性的传输平台。

创建智能,刺激响应的系统,在局部的微妙变化的蜂窝环境都可能产生许多目前的药物/基因/DNA / RNA 的传递问题的长期解决方案。

此外,MSNs已经被证明在支持酶固定方面有很大的前途,使酶保留他们自己的活动,为在生物催化和能源方面的广泛应用提供了很大的潜力。

本文提供了一个全面的总结,在过去十年取得的进展,以及关于MSNs的可能应用作为生物大分子储存和传递的纳米容器。

我们讨论了一些关于在MSNs中生物大分子的吸附和释放的重要影响因素,以及这种纳米材料的细胞毒性方面的审查。

审查还强调了一些有前途的工作,即利用介孔二氧化硅纳米粒子的酶固定性。

1.介绍在过去几十年的深入研究和发展集中在发现新的治疗方法。

不幸的是,许多新药物是很难直接管理的,由于其在生物系统中的降解性。

随着纳米颗粒作为载体的使用,药物的毒性和副作用可以大大的降低,并且药物分子可以通过内吞作用转成不同的细胞。

这是与往往被采用仅仅通过大细胞(例如,巨噬细胞)或留在外面的靶细胞的微粒进行对比。

多种不同的纳米材料,例如双层氢氧化物(LDH)、脂质体和聚合物纳米粒子,已经被视为是生物大分子的控制和有针对性释放的传输工具。

介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)形成另一组重要的无机运载系统。

他们是理想的候选材料,是由于其形貌可控,有序结构和孔隙度,高水品的生物相容性以及以功能化。

自从在1992年发现了MCM-41s,新介孔二氧化硅材料的合成取得了快速的发展。

MSNs最著名和共同家族包括MCM- n,SBA-n(圣巴巴拉的无定形二氧化硅),MSU-n(密歇根州立大学二氧化硅),KIT-1(韩国技术研究所),IBN (生物工程与纳米技术研究所)和FDU-n(复旦大学)。

每个家族都有自己独特的优点和缺点,并已成功地使用在各种应用中。

介孔二氧化硅纳米在医药领域的应用进展

介孔二氧化硅纳米在医药领域的应用进展

药学进展介孔二氧化硅纳米在医药领域的应用进展∗喻红梅ꎬ龚宁波ꎬ吕扬(北京协和医学院㊁中国医学科学院药物研究所㊁晶型药物研究北京市重点实验室ꎬ北京㊀100050)摘㊀要㊀近年来ꎬ纳米二氧化硅因其具有高比表面积㊁高生物相容性㊁靶向性等优良特性ꎬ在医药领域的应用越来越广泛ꎮ该文综述了介孔二氧化硅纳米(MSN)颗粒的制备方法ꎬMSNs在多种疾病诊断和治疗㊁药物分离运载方面的研究进展ꎬ旨在为MSNs在医药领域的进一步应用提供参考ꎮ关键词㊀二氧化硅纳米ꎻ疾病诊断ꎻ疾病治疗ꎻ药物运载ꎻ药物分离中图分类号㊀R91㊀㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀㊀文章编号㊀1004-0781(2020)08-1096-04DOI㊀10.3870/j.issn.1004 ̄0781.2020.08.014㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID)ApplicationProgressofMesoporousNano ̄SilicaintheFieldofMedicineYUHongmeiꎬGONGNingboꎬLYUYang(BeijingKeyLaboratoryofPolymorphicDrugsꎬInstituteofMateriaMedicaꎬChineseAcademyofMedicalSciencesꎬBeijing100050ꎬChina)ABSTRACT㊀Inrecentyearsꎬnano ̄silicahasbeenwidelyusedinthefieldofbiomedicineduetoitshighspecificsurfaceareaꎬhighbiocompatibilityꎬandtargetingproperties.Thisreviewfocusesonthepreparationmethodsofmesoporoussilicanano(MSN)materialsꎬtheresearchprogressofMSNsinthediagnosisandtreatmentofvariousdiseasesꎬandthedrugisolationanddeliveryꎬaimingatprovidingareferenceforthefurtherapplicationofmesoporousnano ̄silicainthefieldofmedicine.KEYWORDS㊀Nano ̄silicaꎻDiseasediagnosisꎻDiseasetreatmentꎻDrugdeliveryꎻDrugisolation㊀㊀二氧化硅(SiO2)是一种无毒㊁无污染的非金属材料ꎬ但其密度大ꎬ比表面积小ꎬ故应用受到限制ꎮ介孔材料具有有序的孔隙结构ꎬ孔洞大小可精确调控ꎬ比表面积和孔体积大ꎬ吸附性强[1 ̄3]ꎬ具有良好的应用前景ꎮ近年来ꎬ随着纳米技术迅速发展ꎬ纳米制剂的制备方法不断优化改进ꎬ纳米药物在医药领域的应用越来越广泛ꎮ介孔二氧化硅纳米颗粒(mesoporoussilicananoꎬMSNs)因其具有高表面积ꎬ高稳定性ꎬ靶向性ꎬ高生物相容性等诸多优良特性ꎬ引起了医学界的极大兴趣ꎬ尤其是在抗肿瘤方面显示出极大的应用优势[4 ̄5]ꎮ近年来ꎬ靶向和持续治疗剂的概念已转变为触发药物释放ꎬ收稿日期㊀2019-10-21㊀修回日期㊀2019-12-31基金项目㊀∗国家重点研发计划资助项目(2016YFC1000901)ꎻ中国医学科学院医学与健康科技创新工程资助项目(2017 ̄I2M ̄1 ̄010)ꎻ天然/有效活性小分子高效获取鉴定的技术集成体系构建及应用资助项目(2018ZX09711001 ̄001)ꎻ药品医疗器械审评审批制度改革专项课题资助项目(ZG2017 ̄4 ̄02)ꎮ作者简介㊀喻红梅(1995-)ꎬ女ꎬ江西南昌人ꎬ硕士ꎬ从事药物分析㊁晶型药物研究ꎮORCID:0000 ̄0002 ̄8279 ̄7513ꎮ电话:010-63030566ꎬE ̄mail:186****9998@163.comꎮ通信作者㊀龚宁波(1973-)ꎬ男ꎬ湖北谷城人ꎬ副研究员ꎬ硕士生导师ꎬ从事药物分析㊁晶型药物研究ꎮ电话:010-63030566ꎬE ̄mail:gnb@imm.ac.cnꎮ从而迎来了 按需 药物递送时代ꎬ中空介孔SiO2由于其可调节的表面功能已出现在触发释放系统的最前沿[6]ꎮ本文综述了MSNs的制备方法ꎬ在医药领域以及天然产物分离㊁运输及改性等方面的应用ꎬ旨在为MSNs在医药领域的进一步应用提供参考ꎮ1㊀制备方法㊀目前SiO2制备方法主要有硬模板法和软模板法ꎮ硬模板法是利用有机/无机微球作为模板ꎬSiO2在模板表面组装形成核壳微球ꎬ除去模板后即可得到中空介孔微球ꎬ但此种方法所得材料的粒径分布窄ꎬ且硬纸板除去过程中容易发生壳缺陷ꎻ硬模板法也可称为干法ꎬ包括气相法和电弧法ꎮ软模板法是以囊泡㊁乳滴㊁液滴等液体为模板ꎬ通过静电作用使SiO2自我组装形成中空介孔微球ꎬ煅烧或溶剂去除模板后得到中空纳米材料ꎬ软模板的制备和去除都非常方便ꎬ但其结构受溶剂和浓度的影响较大ꎬ且软模板在溶液中浓度较低ꎬ不适合大量制备ꎮ软模板法也称作湿法ꎬ包括沉淀法㊁溶胶凝胶法㊁微乳液法㊁超重力反应法㊁水热合成法和Stober法ꎮStober法是将正硅酸乙酯加入到乙醇和氨水中生成纳米硅颗粒的方法ꎮKOBAYASHI等[7]研究了正硅酸乙酯和氨浓度对二氧化硅纳米颗粒粒径的影响ꎬ发现SiO2颗粒的尺寸随正硅酸乙酯和氨浓度的增加而增加ꎮ溶胶凝胶法是将硅酸酯与乙醇按一定比例制备成均匀的混合液ꎬ搅拌下缓慢加入去离子水调节溶液pH值ꎬ再加入合适的表面活性剂搅拌均匀ꎬ从而制得纳米硅颗粒的方法ꎮLUO等[8]以正硅酸乙酯为前驱体ꎬ采用溶胶凝胶技术制备SiO2纳米粒子ꎬ再用硅烷偶联剂ꎬ即十六烷基三甲氧基硅烷ꎬ二甲氧基二苯基硅烷对这些SiO2纳米粒子进一步改性ꎬ以在SiO2纳米粒子的表面上引入有机官能团ꎬ从而制得具有某种特性的纳米硅颗粒ꎮ沉淀法是以水玻璃和无机酸为原料ꎬ加入合适的表面活性剂ꎬ沉淀合成ꎬ干燥煅烧后即制备成SiO2纳米粒子ꎮ气相沉淀法是以硅烷卤化物为原料ꎬ高温水解生成气相SiO2ꎬ与气体形成溶胶ꎬ聚集ꎬ脱酸处理后即得到SiO2纳米颗粒ꎮ崔媛等[9]采用共沉淀法制备出具有磁性的SiO2纳米微球ꎬ可实现药物传输及荧光标记诊断方面的磁导向ꎬ且在SiO2表面仍可继续修饰一些功能基团ꎬ有望成为一种多功能性优良药物载体材料ꎮ微乳液法是先制备出含一种反应物的微乳液ꎬ再往微乳液中加入另一种反应物ꎬ扩散ꎬ透过表面活性剂膜层ꎬ向反胶束中渗透ꎬ两种反应物相遇后发生反应ꎬ破乳㊁洗涤㊁过滤㊁干燥㊁煅烧ꎬ得到SiO2纳米粒子ꎮ魏伟等[10]利用反相微乳化法制备了5 ̄氟脲嘧啶缓释纳米颗粒ꎬ对人肝癌细胞具有明显的抑制效果ꎮ水热合成法是梁旭华等[11]以十六烷基三甲基溴化铵为模板ꎬ正硅酸乙酰为硅源ꎬ采用水热合成法制备MSNs 优良的缓控释药物载体ꎮ2㊀纳米二氧化硅在医药领域的应用㊀2.1㊀用于疾病的诊断㊀氨基官能化的介孔SiO2材料是有效的脱氧核糖核酸吸附剂ꎬDNA吸附在固体材料上可用于疾病的遗传诊断ꎬ基因传递和生物传感器等领域[12]ꎮMSNs可以作为磁共振造影剂应用于疾病的诊断ꎬ有望实现诊疗一体化[13]ꎮ张泽芳等[14]将氧化硅的前驱体与三嵌段共聚物连接成较小粒径的SiO2 ̄共聚物杂化纳米体系ꎬ并与疏水材料自组装ꎬ构建了极稳定的近红外发光纳米探针ꎬ可用于小动物的整体荧光成像和前哨淋巴结成像ꎬ在疾病诊断领域有良好的应用前景ꎮ2.2㊀用于疾病的治疗㊀2.2.1㊀肿瘤治疗㊀化疗是当前肿瘤治疗主要手段之一ꎮMSNs在肿瘤治疗领域具有许多优良特性ꎬ如pH敏感性可用于定位治疗[15]ꎻ化疗与热疗联合可提高治疗效率[16]ꎻSiO2纳米粒表面基团功能化可有助于药物精准释放ꎮ①pH响应的定位治疗ꎮ多柔比星(DOX)介孔SiO2纳米粒载药系统二氧化硅(DOX ̄MSN)具有显著的药物缓释作用和pH敏感性[17]ꎬ能在肿瘤细胞内部长时间滞留并缓慢持续释放药物ꎮ金新天等[18]先用氨基修饰载DOX的SiO2ꎬ海藻酸与表面氨基结合对介孔进行封堵以抑制药物的释放ꎬ从而可减少对正常细胞的影响ꎮ肿瘤细胞中环境偏酸性ꎬ此时海藻酸与氨基的静电作用减弱ꎬ海藻酸从介孔脱落ꎬ抗肿瘤药物顺利释放ꎬ最终达到治疗肿瘤的目的ꎬ此方法有望解决化疗药物的全身不良反应以及长期用药引发的耐药性问题ꎮ曹杰等[19]选择带负电荷的㊁溶解度和分子结构对pH均十分敏感的聚丙烯敏(PAA)作为封堵分子ꎬ采用静电吸附的修饰方法ꎬ将PAA修饰在氨基化的MSNs表面ꎬ制备了pH响应的MSNsꎮ梁樱等[20]实验采用多巴胺在高负载性的中空介孔SiO2表面聚合形成一层对pH敏感的薄膜ꎬ研究结果显示中空介孔SiO2比MSNs具有更高的载药率与释放速度ꎬ且可达到可控释放ꎬ在酸性环境下释放量远超过碱性环境ꎮ吉西他滨作为一种抗癌药物被加载到Fe3O4 ̄RF ̄mSiO2微球的中孔中ꎬ发现微球表现出pH响应特性ꎬ此研究为有效评估磁性核 ̄壳微球在药物输送和癌症治疗中的应用提供了有效途径[21]ꎮ②化疗与热疗联合的高效治疗ꎮ热疗是通过扰乱细胞膜或使蛋白变性ꎬ引发肿瘤细胞不可逆损伤ꎬ达到治疗肿瘤的目的[22]ꎮ史嫣楠等[23]以表面活性剂为模板ꎬ在金纳米星(goldnanostarꎬGNS)表面生长介孔二氧化硅(mSiO2)ꎬ合成GNS ̄mSiO2ꎬ用GNS ̄mSiO2运载抗肿瘤药物DOXꎮ酸性介质中ꎬ近红外光照射下ꎬGNS可将光能转化为热能ꎬ细胞内蛋白变性被杀死ꎬ且随着温度升高运载药物DOX的释放率大大提高ꎬ因此达到热疗与化疗联合治疗的效果ꎮ金新天等[18]将透明质酸(hyaluronicacidꎬHA)通过酰胺键结合在介孔硅表面充当 门卫 ꎬ使得所载药物在正常环境中不释放ꎬHA可有效识别结合表达CD44的肿瘤细胞ꎬ肿瘤细胞中富含HA酶ꎬ可降解HAꎬ药物载体在HA酶作用下实现选择性释放ꎬ达到靶向给药的目的ꎮ除此之外ꎬ此系统在近红外光照射下将光能转化成热能ꎬ结合光热治疗和化学治疗ꎬ提高肿瘤治疗效率ꎬ有望解决化疗药物的全身毒副作用和长期用药引发的耐药性问题ꎮ③纳米二氧化硅基团功能化的精准治疗ꎮHA官能化的中空介孔SiO2纳米颗粒呈现出更高的细胞摄取能力和肿瘤细胞毒性ꎬ该给药系统在癌症治疗领域具有巨大的潜力[24]ꎮZHAO等[25]将带正电的聚乙烯亚胺纳米颗粒通过二硫键接枝到中空介孔SiO2的孔口上ꎬ作为 守门人 将药物捕获在空心腔内ꎮ进一步将HA嫁接到中空介孔SiO2表面ꎬ载有中空介孔SiO2纳米颗粒表现出氧化还原和酶双重响应药物释放特性ꎬ且表现出优异的荧光性质和生物相容性ꎮCHO等[26]用对温度敏感的PEG/PCL多嵌段共聚物作为 守门员 对MSN进行了功能化ꎬ从而可以响应热休克刺激释放截留的药物ꎮDOX的释放是由于对热激刺激的 守门员 PEG/PCL结构的松动ꎮLIU等[27]将苯基硼酸缀合的人血清白蛋白嫁接到MSNs表面作为密封剂ꎬ建立肿瘤微环境响应性药物传递体系ꎮ2.2.2㊀抗菌治疗㊀SiO2微球表面可自动吸附和还原银离子ꎬ以其为载体ꎬ可合成绿色可循环使用㊁抑菌活性良好的SiO2银纳米材料[28]ꎮ利用SiO2包裹纳米银胶ꎬ再对SiO2/纳米银微球表面进行疏水性基团修饰ꎬ制备亲油性SiO2/纳米银微球ꎬ应用于抗菌大理石中ꎬ能明显提高大理石的抗菌活性值[29]ꎮ李炳坤等[30]以正硅酸乙酯为硅源ꎬ十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂ꎬ在氨水催化下制备得到树枝状SiO2微球ꎬ负载纳米银ꎬ抗菌效果大大提升ꎮ2.2.3㊀用于其他疾病的治疗㊀研究表明使用二氧化钛涂层的MSNs将药物递送至脉管系统可作为治疗心血管疾病的临床干预手段[31]ꎮJIANG等[32]用氨基修饰中孔SiO2颗粒ꎬ金属离子配位到中孔表面后ꎬ胰岛素通过与金属离子的配位键结合被加载到中孔SiO2颗粒上ꎬ可作为胰岛素的pH敏感释放载体ꎮ脂质 ̄聚合物杂化纳米颗粒用于利多卡因的递送ꎬ可以作为局部麻醉治疗中利多卡因负荷的有效药物系统[33]ꎮ3㊀用于天然产物的分离、运输及改性㊀许多天然产物本身具有很好的生物活性ꎬ有望作为药物的先导物进行开发研究ꎬ但水溶性极低㊁快速的系统清除㊁极易降解等特性ꎬ极大降低了它们的生物利用度ꎬ限制了临床应用ꎮ用SiO2纳米材料运载这些药物ꎬ可提高药物溶解度ꎬ改善稳定性ꎬ扩展其应用范围ꎮ以分子 ̄印迹技术为原理ꎬ采用溶胶 ̄凝胶法ꎬ制备白藜芦醇SiO2纳米粒表面分子印迹聚合物ꎬ对白藜芦醇具有较高的选择性和吸附性ꎬ可用于选择性分离富集白藜芦醇[34]ꎮ顾小丽等[35]研究发现相比沉淀聚合ꎬSiO2纳米粒表面聚合和介孔分子筛表面聚合法合成的黄芩苷分子印迹聚合物对黄芩苷具有最强的吸附能力ꎬ可用于高效分离富集黄芩苷ꎮ李娜等[36]制备的姜黄素MSNs载药系统显著改善了难溶性姜黄素的溶出度和溶出速率ꎬ为提高水难溶性药物的生物利用度提供了思路ꎮ4㊀结论与展望㊀MSNs已广泛应用于药物递送㊁疾病诊断㊁疾病治疗等领域ꎬ在实现缓控释药物释放㊁联合治疗以及精准治疗等方面表现出巨大的潜力ꎬ有望成为抗肿瘤药物研发的重点ꎮ尽管MSNs有多种优良特性ꎬ但其安全性和生产方面仍存在较多不确定性:①目前针对(修饰后)MSNs的急性毒性和慢性毒性的研究尚不透彻ꎬ除进行动物安全性实验外ꎬ还需增加人体内安全性实验ꎬ为MSNs在生物医药领域的应用提供保障ꎻ②MSNs虽有较高的载药量ꎬ但目前大规模生产是一个难题ꎬ亟待解决ꎻ③目前对于不同作用类型的MSNs的生物学评价还不够完善ꎬ有待进一步研究与评价ꎮ参考文献[1]㊀KRESGECTꎬLEONOWICZMEꎬROTHWJꎬetal.Orde ̄redmesoporousmolecularsievessynthesizedbyaliquid ̄crystaltemplatemechanism[J].Natureꎬ1992ꎬ6397(359):710-712.[2]㊀KECHTJꎬSCHLOSSBAUERAꎬBEINT.Selectivefunction ̄alizationoftheouterandinnersurfacesinmesoporoussilicananoparticles[J].ChemMaterꎬ2008ꎬ20(23):7207-7214. [3]㊀HOFFMANNFꎬFROBAM.Silica ̄basedmesoporousorga ̄nic ̄inorganichybridmaterials[M].AngewandteChemieꎬ2006ꎬ45(20):3216-3251.[4]㊀WANYꎬZHAOD.Onthecontrollablesoft ̄templatingapp ̄roachtomesoporoussilicates[J].ChemRevꎬ2007ꎬ107(7):2821-2860.[5]㊀TSAICPꎬCHENCYꎬHUNGYꎬetal.Monoclonalantibo ̄dy ̄functionalizedmesoporoussilicananoparticles(MSN)forselectivetargetingbreastcancercells[J].JMaterChemBꎬ2009ꎬ19(32):5737-5743.[6]㊀JIANGYꎬFEIWꎬCENXꎬetal.Near ̄infraredlightactiva ̄tablemultimodalgoldnanostructuresplatform:anemergingparadigmforcancertherapy[J].CurrCancerDrugTargetsꎬ2015ꎬ15(5):406-422.[7]㊀KOBAYASHIYꎬKATAKAMIHꎬMINEEꎬetal.SilicacoatingofsilvernanoparticlesusingamodifiedStobermethod.[J].JColloidInterfaceSciꎬ2005ꎬ283(2):392-396.[8]㊀LUOJHꎬLIYYꎬWANGPMꎬetal.Afacialrouteforpreparationofhydrophobicnano ̄silicamodifiedbysilanecouplingagents[J].KeyEnginMaterꎬ2017ꎬ727:353-358. [9]㊀崔媛ꎬ林亚波.磁性纳米二氧化硅的制备与性能研究[J].长春理工大学学报(自然科学版)ꎬ2016ꎬ52(6):53-56.[10]㊀魏伟ꎬ李博乐.包裹5 ̄氟尿嘧啶的二氧化硅纳米颗粒的制备及细胞毒性研究[J].中国现代应用药学ꎬ2016ꎬ33(1):59-62.[11]㊀梁旭华ꎬ任素娟ꎬ吴美妮.基于介孔二氧化硅的纳米药物输送系统构建[J].商洛学院学报ꎬ2018ꎬ73(2):63-66. [12]㊀HIKOSAKARꎬNAGATAFꎬTOMITAMꎬetal.AdsorptionanddesorptioncharacteristicsofDNAontothesurfaceofaminofunctionalmesoporoussilicawithvariousparticlemorphologies[J].ColloidsSurfacesB:Biointerfacesꎬ2016ꎬ140:262-268.[13]㊀王欣然ꎬ狄文.介孔二氧化硅纳米颗粒在肿瘤诊断与治疗中的应用[J].国际妇产科学杂志ꎬ2014ꎬ41(2):128-131.[14]㊀张泽芳ꎬ袁薇ꎬ徐明ꎬ等.二氧化硅 ̄共聚物杂化荧光纳米材料用于动物活体成像[J].无机化学学报ꎬ2018ꎬ34(11):10-16.[15]㊀MENGHꎬXUEMꎬXIATꎬetal.Autonomousinvitroanti ̄cancerdrugreleasefrommesoporoussilicananoparticlesbypH ̄sensitivenanovalves[J].JAmChemSocꎬ2010ꎬ132(36):12690-12697.[16]㊀JAQUEDꎬMARTINEZMLꎬDELRBꎬetal.Nanoparticlesforphotothermaltherapies[J].Nanoscaleꎬ2014ꎬ6(16):9494-9530.[17]㊀杨薇ꎬ朱圆芳.pH响应的二氧化硅纳米粒子载运阿霉素进行癌症化疗[J].安徽化工ꎬ2018ꎬ44(3):52-54. [18]㊀金新天ꎬ刘刚ꎬ李君哲ꎬ等.透明质酸修饰的介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备及在肿瘤化疗 ̄热疗联合治疗中的应用[J].高等学校化学学报ꎬ2016ꎬ37(2):224-231. [19]㊀曹杰ꎬ何定庚ꎬ何晓晓ꎬ等.pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒的制备及可控释放[J].高等学校化学学报ꎬ2012ꎬ33(5):914-918.[20]㊀梁樱ꎬ马莹ꎬ陈霞.高负载中空介孔二氧化硅微粒的可控药物释放[J].东华大学学报(自然科学版)ꎬ2017ꎬ44(1):64-70.[21]㊀NASRALLAHGKꎬZHANGYꎬZAGHOMMꎬetal.Asyste ̄maticinvestigationofthebio ̄toxicityofcore ̄shellmagneticmesoporoussilicamicrospheresusingzebrafishmodel[J].MicroMesopMaterꎬ2018ꎬ265:195-201.[22]㊀JAQUEDꎬMAESTROLMꎬROSALBDꎬetal.Nanopar ̄ticlesforphotothermaltherapies[J].Nanoscaleꎬ2014ꎬ6(16):9494-9530.[23]㊀史嫣楠ꎬ缪丹丹ꎬ嵇姗ꎬ等.介孔二氧化硅包覆的金纳米星用于肿瘤的化学 ̄光热治疗[J].南通大学学报(医学版)ꎬ2017ꎬ37(6):504-507.[24]㊀LINJTꎬDUJKꎬYANGYQꎬetal.pHandredoxdualstimulate ̄responsivenanocarriersbasedonhyaluronicacidcoatedmesoporoussilicafortargeteddrugdelivery[J].MaterSciEngineeringCꎬ2017ꎬ81(1):478-484.[25]㊀ZHAOQꎬWANGSꎬYANGYꎬetal.Hyaluronicacidandcarbondots ̄gatedhollowmesoporoussilicaforredoxandenzyme ̄triggeredtargeteddrugdeliveryandbioimaging[J].MaterSciEnginCꎬ2017ꎬ78(1):475-484.[26]㊀CHOIHꎬSHIMMKꎬJUNGBꎬetal.Heatshockrespon ̄sivedrugdeliverysystembasedonmesoporoussilicananoparticlescoatedwithtemperaturesensitivegatekeeper[J].MicropMesopMaterꎬ2017ꎬ253(15):96-101.[27]㊀LIUJꎬZHANGBꎬLUOZꎬetal.Enzymeresponsivemeso ̄poroussilicananoparticlesfortargetedtumortherapyinvitroandinvivo[J].Nanoscaleꎬ2015ꎬ7(8):3614-3626. [28]㊀沈启慧ꎬ单驿轩ꎬ刘曼ꎬ等.二氧化硅@裸银纳米颗粒微球制备及其对大肠杆菌活性的影响[J].吉林大学学报(理学版)ꎬ2019ꎬ57(4):985-988.[29]㊀林家洪ꎬ宋天龙ꎬ刘永龙ꎬ等.改性二氧化硅/纳米银微粒的制备及其抗菌性能分析[J].工业微生物ꎬ2018ꎬ48(5):23-26.[30]㊀李炳坤ꎬ王超丽ꎬ陈鹏ꎬ等.载银介孔纳米二氧化硅复合抗菌材料的制备及其性能研究[J].南开大学学报(自然科学版)ꎬ2018ꎬ51(2):31-38.[31]㊀FAROOQAꎬSHUKURAꎬASTLEYCꎬetal.Titaniacoatingofmesoporoussilicananoparticlesforimprovedbiocompatibilityanddrugreleasewithinbloodvessels[J].ActaBiomaterꎬ2018ꎬ76:208-216.[32]㊀JIANGFꎬLIUYꎬWANGXꎬetal.pH ̄sensitivereleaseofinsulin ̄loadedmesoporoussilicaparticlesanditscoordinationmechanism[J].EurJPharmSciꎬ2018ꎬ119:1-12.[33]㊀WANGJꎬZHANGLꎬCHIHꎬetal.Analternativechoiceoflidocaine ̄loadedliposomes:lidocaine ̄loadedlipid ̄polymerhybridnanoparticlesforlocalanesthetictherapy[J].DrugDeliveryꎬ2016ꎬ23(4):1254-1260.[34]㊀段玉清ꎬ王艳红ꎬ张海晖ꎬ等.白藜芦醇纳米二氧化硅表面分子印迹聚合物的制备及吸附特性[J].食品科学ꎬ2012ꎬ33(9):6-10.[35]㊀顾小丽ꎬ高艳坤ꎬ史丽英ꎬ等.不同黄芩苷分子印迹聚合物的制备及性能评价[J].现代中药研究与实践ꎬ2015ꎬ29(6):48-51.[36]㊀李娜ꎬ林燕喃ꎬ蓝志良ꎬ等.姜黄素介孔二氧化硅纳米粒载药系统的制备及其载药性能[J].福建医科大学学报ꎬ2018ꎬ52(1):19-23.。

含二氧化硅组份Janus纳米粒子的制备方法和应用研究进展

含二氧化硅组份Janus纳米粒子的制备方法和应用研究进展

含二氧化硅组份Janus纳米粒子的制备方法和应用研究进展徐先魁;刘杰;徐梦达;任艳蓉【摘要】Janus纳米粒子的非对称结构赋予其在空间结构和物理化学性质的各向异性,在半导体、催化、分散介质、生物医药等领域表现出优于普通纳米材料特性,是近年来纳米材料的研究热点.近些年来的研究报道多集中在含二氧化硅组份的Janus纳米粒子上,按其化学组成主要分为无机物?二氧化硅和聚合物?二氧化硅两大类.按此分类分析比较了Janus纳米粒子的制备方法,并介绍了其在药物输送、表面活性剂和催化等领域的应用现状.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)006【总页数】9页(P629-637)【关键词】Janus纳米粒子;二氧化硅;乳液法;气相沉积法;脱合金相法【作者】徐先魁;刘杰;徐梦达;任艳蓉【作者单位】河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】O63物理学家 de GENNES提出了Janus是一种同时具有两种不同化学性质的球形纳米粒子,并预测这种结构的纳米粒子将具有不错的应用前景,随后引起世界各个领域对Janus结构的广泛关注. 除此之外,Janus还用来表述不对称树枝状大分子、由嵌段共聚物形成的单分子胶束、棒状复合纳米微粒、哑铃型复合纳米微粒、草莓型复合纳米微粒、雪人型复合纳米微粒等具有两种不同化学性质和结构的纳米粒子[1]. 按其化学成分的不同可将其分为三大类:聚合物类、无机物类和聚合物-无机复合物类[2]. 拥有两面结构的Janus纳米粒子在组成、形状以及表面化学性质都具有各向异性,这些性质在生物领域和医学领域具有很大的关注度[3]. 和其他各向异性的纳米粒子不同的是,Janus纳米粒子与其他组份组合到一起后,Janus的光学特性、磁性和电子性能一般不会被改变、干扰或者完全丢失[4]. 因而Janus材料在各个领域都将有非常好的应用前景.二氧化硅(SiO2)作为纳米材料具有诸多的优点,如小尺寸效应、界面效应、光电特性等. SiO2制备方法简单、稳定性好、价格低廉[5]. 不仅如此,具有介孔结构的SiO2在药物分子的载体、传感、催化、吸附分离、生物成像和生物示踪等应用中具有良好的表现,因而将SiO2作为Janus粒子中的无机组份是近年来Janus粒子研究的主要方向. 从无机物-SiO2和聚合物-SiO2两大种类介绍近年来研究含SiO2组份的Janus粒子的制备方法,并对在药物输送、表面活性剂和催化等领域的应用研究作以总结.1 含二氧化硅组份Janus材料的种类1.1 无机物-SiO2 Janus纳米粒子因无机物-SiO2 Janus纳米粒子在药物载体、生物传感、自驱动马达和催化剂等方面的应用具有良好的表现,在工业和学术领域引起了很大的关注. 许多无机物-SiO2 Janus纳米粒子的制备方法已经被报道.PANWAR等[6]用乳液法制备了一种半草莓形的Ag-SiO2 Janus纳米粒子. 首先用Stöber法制备SiO2,并用环氧树脂和硫醇对其进行改性,将改性后的SiO2分散在融化的石蜡中,随着水的加入形成了稳定的乳液,冷却后石蜡胶体的表面被涂上一层SiO2纳米颗粒,然后加入AgNO3溶液,由于改性后的SiO2表面有-SH,Ag+被吸附在胶体外层的SiO2表面上,随着水合肼的加入Ag+被还原成Ag粒子,并附着在SiO2外侧的表面,除去胶体中的石蜡后得到半草莓形的Ag-SiO2 Janus纳米粒子. 该团队沿用该方法,将还原剂由水合肼替换成硼氢化钠,制备出具有抗菌效果的纤维织物以及可宏观表面增强拉曼散射的Janus纳米粒子[7-8]. BAE等[9]利用接触印刷法将二氧化钛(TiO2)在SiO2的表面区域选择性生长. 首先将SiO2在玻璃片上沉积,形成一个紧密多层的SiO2胶体层,然后对样品进行紫外臭氧处理,诱发SiO2胶体颗粒表面生成-OH,再将样品浸入到十八烷基三氯硅烷中(OTS),用OTS覆盖在SiO2胶体层上,胶束颗粒的表面都被OTS覆盖,但是胶体颗粒之间的接触点没有被覆盖,用氯仿冲洗样品,除掉过剩的OTS,用胶带将上层SiO2与底层SiO2分离,底层的SiO2表面接触区域未被OTS覆盖,则该区域的SiO2完全暴露出来,TiO2会选择性的在该区域生长,从而形成不对称的SiO2-TiO2 Janus胶体粒子.MCCONNELLl等[10]用两步接触印刷法合成Au-SiO2 Janus纳米粒子. 如图1,在聚苯乙烯-丙烯酸无规共聚物 [P(S-r-AA)]的形成过程中,将氨基改性后的纳米SiO2部分沉入其中,用于保护底部SiO2,然后加入Au纳米粒子,通过静电作用,Au纳米粒子组装到SiO2的表面,从而制备出Au-SiO2 Janus纳米粒子.图1 Au-SiO2 Janus纳米粒子的形成机理图Fig.1 Schematic representation of the self-assembled formation of Au-SiO2 Janus particles采用配体连接金属与非金属来制备Janus粒子是一种很普遍的方法. SHAO等[11]报道了用该方法制备出棒状的Ag-SiO2 Janus粒子. 如图2所示,还原AgNO3溶液得到Ag纳米粒子,用溴化十六烷基三甲胺(CATB)对Ag纳米粒子进行表面改性,然后向Ag纳米粒子溶液中滴加正硅酸乙酯(TEOS),在氨水的催化下,TEOS开始水解并在Ag纳米粒子表面逐渐增长,由于Janus的总表能σ>0,SiO2在多向生长的能量势垒高出定向很多,于是SiO2在Ag核的一侧生长,形成Janus结构的Ag-SiO2棒状纳米粒子. DONG等[12]用相似的方法制备了Au-SiO2 Janus 粒子,使纳米粒子具有高载药量的同时还具有pH-响应性释放药物的特性,并表现出较好的生物相容性.CHEN等[13]用两种竞争配体作用在Au纳米粒子上,与SiO2结合制备出雪人形的Au-SiO2 Janus纳米粒子. 如图3所示,首先在丙醇水溶液中用柠檬酸盐稳定Au纳米粒子,再用4-巯基苯基乙酸(4-MPAA)和聚丙烯酸(PAA)这两种竞争配体对Au纳米粒子进行改性,然后向Au纳米粒子溶液中滴加TEOS,接着用氨水催化. 随着TEOS的水解,Au纳米粒子部分包裹上了SiO2,形成了雪人形的Janus 纳米粒子,并且该形貌的纳米粒子占比率超过99%. 能形成稳定的雪人形Janus纳米粒子主要归功于对Au纳米粒子改性的两种配体,4-MPAA的-SH可以捕捉水解后生成的SiO2,能和SiO2的-OH反应生成硫醚键,使SiO2在Au纳米粒子上稳定逐渐的增长. PAA本身属于一种阻垢剂,通过吸附在Au纳米粒子表面,解离的-COOH提高了Au纳米粒子表面的电荷密度. -COOH显负电性,SiO2在丙醇中也显负电性,因此在Au纳米粒子表面形成的SiO2区域会与PAA区域相排斥,从而形成了雪人形的Au-SiO2 Janus纳米粒子. 不仅如此,根据需要调节两种配体的比例还可以制备核壳结构的纳米粒子. 该制备方法是在上一种方法的基础上稍作改进,采用两种竞争配体对Au纳米粒子进行改性,能精确控制Janus的结构. 图2 Ag-SiO2 Janus粒子的制备流程机理图Fig.2 Schematic diagram of the fabrication procedure for the Ag-SiO2 Janus particles图3 竞争配体促使Au-SiO2 Janus纳米粒子的形成示意图Fig.3 Schematic illustration of the ligand competition that led to the formation of JanusAu-SiO2SINGH等[14]用多相气相沉积法制备Ag-Si杂化纳米粒子. 利用磁控溅射仪,在氩气气氛中将Ag蒸汽和Si蒸汽混合沉积,通过调整沉积参数可以制备出5~15nm不同尺寸的Ag-Si杂化纳米粒子. 另外通过调整磁控功率可以制备出Janus结构和核卫星结构的杂化纳米粒子. 这是一种无机合成化学中较新的制备方法,在Janus制备中也是一种新的尝试.总的来说,乳液法可快速温和地制备出形状大小均一的Janus纳米粒子;接触印刷法可以快速又高效制备出复杂的结构;采用配体的制备方法属于表面生长法,需要对无机纳米粒子进行部分改性,使SiO2在其一侧生长,从而制备出不对称结构的Janus纳米粒子,该方法简单且易操作,可调控实验条件制备不同结构的纳米粒子;多相气相沉积法相比于以上两种方法其实验条件更苛刻,但是通过这种方法可以将两种结合困难的粒子组合到一起.1.2 聚合物-SiO2 Janus纳米粒子已经报道的聚合物-SiO2 Janus纳米粒子的制备方法主要包括乳液聚合法和表面生长法. 根据需要,将SiO2与不同的聚合物结合,可制备出具有pH刺激响应性、温度刺激响应性和两亲性的Janus纳米粒子,与SiO2结合在载药和吸附分离领域中有很好的应用前景.RUHLAND等[15]人用乳液聚合法制备了一种具有刺激响应性行为的半皇冠形SiO2-聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(SiO2-PMAEMA) Janus纳米粒子. 如图4所示,用纳米SiO2作聚醋酸乙烯(PVAc)乳液的稳定剂,采用原子转移自由基聚合法将PMAEMA嫁接到纳米SiO2外表面,随后除去PVAc便得到半皇冠形的SiO2-PMAEMA Janus纳米粒子. 他们发现在控制该纳米粒子pH和温度变化时,存在一种自组装的趋势,并在低pH和高浓度的情况下,发现一种线形自组装行为.图4 SiO2-PMAEMA Janus纳米粒子的合成示意图Fig.4 Schematic illustration of the fabrication procedure for the SiO2-PDMAEMA hybrid JanusnanoparticlesGE等[16]用乳液聚合法制备PS-SiO2各向异性杂化纳米粒子. 将甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)接至SiO2表面,MPS是一种硅烷偶联剂,可使SiO2与PS更好地结合,从而形成PS-SiO2杂化纳米粒子. 加入少量的水让SiO2聚集,疏水性的MPS仅与SiO2聚集体外表面的-OH反应,浸入水中的-OH不会被改变,这就造成SiO2一半疏水一半亲水的特性,将改性后的SiO2与PS单体混合,在γ-射线照射后制备出了PS-SiO2 Janus粒子. 并且控制PS单体-SiO2的重量比可制备出不同结构的Janus粒子(如蘑菇状、中空的蛋状、碗状). 该方法操作简单,反应条件温和,可控制Janus的形态结构. ARORA等[17]用同样的方法制备超疏水性PS-SiO2杂化纳米粒子. 不同的是,在制备PS-SiO2这一步时用冰水浴超声将PS单体和SiO2纳米粒子混合,从而得到在油相中分散性更好的纳米粒子.YIN等[18]用SiO2纳米粒子作为Pickering乳液的稳定剂,通过酸碱相互作用和静电相互作用来稳定水中的PS单体液滴,从而一步法制备出SiO2-PS Janus纳米粒子. 首先将SiO2、PS、水和少量1-乙烯基咪唑(1-VID)用超声处理混合,通过SiO2表面上的-OH(酸)与1-VID的氨基(碱)发生酸碱相互作用,使SiO2固定在PS单体液滴表面,形成了Pickering乳液. 在单体聚合过程中加入过硫酸钾,使聚合物尺寸增大,从而制备出具有不对称结构的SiO2-PS Janus胶束粒子. 该方法可以很容易地用PS单体对SiO2表面进行局部改性,实验操作简单,实验周期短. GUO等[19]同样采用粒子间的静电相互作用制备半草莓形的SiO2-PMAEMA-PS Janus纳米粒子,该制备方法操作简单,且能制备出具有可逆pH刺激响应性的纳米粒子.FEYEN等[20]用乳液聚合法制备了一种蘑菇形的各向异性Janus纳米粒子. 如图5所示,Fe3O4纳米粒子通过乳液聚合被PS固定起来,得到单分散的PS/二乙烯基苯-Fe3O4(PSD-Fe3O4)复合纳米粒子. 接着用改进的Stöber法将SiO2选择性地覆盖到Fe3O4的一面,于是形成了蘑菇形的杂化纳米粒子. 然后用盐酸对纳米粒子洗涤,洗掉Fe3O4核,得到空心结构的蘑菇形杂化纳米粒子. PARPAITE等[21]同样用乳液聚合法制备出两亲性的SiO2-PS Janus纳米粒子,并探究其作为乳液稳定剂以及作为PS/聚酰胺(PA)的增溶剂的表现.图5 (a)蘑菇形杂化纳米粒子合成机理 (b) Fe3O4-PSD-SiO2纳米粒子的暗场STEM图像(c) Fe3O4-PSD-SiO2 纳米粒子的SEM与暗场STEM的重叠图像(d) 盐酸洗涤后Fe3O4-PSD-SiO2 纳米粒子的TEM图像Fig.5 (a) Synthesis of mushroom nanostructures. (b) Dark fieldSTEM image and (c) SEM and dark field STEM overlapping image of Fe3O4-polymer-SiO2 NPs. (d) TEM image of Fe3O4-polymer-SiO2 NPs after HCl leachingZHANG等[22]用脱合金相法制备出珊瑚形结构的Janus多孔球体. 如图6所示,AlSi10球作为前驱体,用少量的盐酸刻蚀掉AlSi10球外壳的Al,得到一个多孔Si骨架结构的核,Si表面迅速被氧化成SiO2,采用硅烷偶联剂对硅骨架进行表面改性,然后将亲水性的PEG嫁接到硅骨架的表面. 接着用盐酸对AlSi10球进行进一步腐蚀,得到一个完全由SiO2骨架构成的多孔的球,在SiO2表面接枝上硅烷偶联剂,用十八烷基三甲氧基硅烷进行改性,将亲油性的十八胺嫁接到硅骨架表面上,然后用原子转移自由基聚合法将具有刺激响应性的异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)聚合在硅骨架上,从而制备出具有温度和pH双重刺激响应性的珊瑚型结构的Janus多孔球体. 球体骨架呈珊瑚形结构,进一步增大了Janus多孔球体的比表面积.图6 逐步脱合金法珊瑚形结构的Janus多孔球体制备示意图Fig.6 Illustrative Preparation of the Janus Coral-like Porous Sphere by Stepwise Dealloying 总得来说,制备聚合物-SiO2 Janus纳米粒子的方法主要是乳液聚合法. 乳液聚合法是一种快速而简单的制备方法,反应条件温和,可控制纳米粒子的结构. 对于SiO2来说,使用表面生长法也可合成不对称纳米粒子,SiO2表面有-OH,不需要表面改性可直接被聚合物的活性基团捕捉到,形成聚合物-SiO2杂化纳米粒子.脱合金相法制备的Janus粒子具有更大的孔隙,在吸附分离和载药领域具有很好应用前景,其制备方法简单,反应条件温和,但是纳米粒子结构不可预先设计,粒径不可调控.2 应用研究进展近年来,随着Janus粒子的制备方法不断发展,人们开始对它的应用研究进行大量探索,发现含SiO2组份的Janus粒子在药物载体、表面活性剂、催化剂等领域都具有广阔的应用前景[23-26].2.1 抗癌药物载体癌症是威胁人类健康的重要因素之一,并且随着我国人口的老龄化,癌症发病率在逐年增高. 传统癌症治疗方法有很大的局限性,由于化疗法和热切除法治疗的单一性,导致癌症的治疗效果一般且对癌细胞周边的组织损伤太大,使患者在治疗过程中承担过多的痛苦. 随着医疗水平的不断改善,癌症的治疗方法有了新的研究进展. 光热疗法被认为是一种最有希望的治疗方法,Janus粒子可以用作光热疗剂的载体,将难以在体内传送的药物靶向输送到患区,并通过体外刺激释放药物. WANG等[27]制备了一种含SiO2的Janus粒子,这种纳米粒子由Ag和介孔SiO2组成.Ag和SiO2都具有良好的生物相容性,Ag纳米粒子在近红外光照射下可释放Ag+,并产生大量的热,Ag+受热产生活性氧使癌细胞窒息而死. 另一部分是介孔SiO2,其具有大的比表面积,因此可以将靶向药物和光热疗剂大量负载在介孔SiO2上. 将Janus粒子输入体内,可自动快速靶向到患区,通过体外近红外光照射,光热疗剂与Ag协同作用可以有效杀死癌细胞.LU等[12]制备了一种可用作放化疗药物载体和计算机断层扫描(CT)成像剂的Janus纳米粒子. 该纳米粒子由Au粒子和介孔SiO2组成,介孔SiO2孔径内负载放化疗药物阿霉素(DOX),其表面包裹靶向药物叶酸(FA)和生物相容性好的PEG,能保证载体进入人体后不会被清除并且快速靶向输送到病灶区,并根据癌细胞区域pH小于正常体细胞的特性,利用该Janus纳米粒子的pH响应性,在病灶区域选择性释放DOX使癌细胞凋亡. 同时,Au纳米粒子具有表面等离子共振特性,使纳米粒子可作为CT成像工具,并且随着纳米粒子浓度的增高,CT信号越来越强. 如图7所示,载药后的Janus纳米粒子(FA-Janus NPs-DOX)使肿瘤部位的CT值更高,说明FA-Janus NPs-DOX可以选择性地沉积到肿瘤部位并提高CT信号,这个结果表明FA-Janus NPs-DOX是一个理想的候选CT成像剂.图7 (A)不同浓度(0.5~10 g/L) FA-Janus NPs-DOX水溶液的CT图像 (B)不同浓度(0.5~10 g/L) FA-Janus NPs-DOX水溶液的CT值 (C)移植裸鼠体内的SMMC-7721肿瘤细胞在注射FA-Janus NPs-DOX和Janus NPs-DOX 24 h后的CT图像 (D)体内注射24 h后肿瘤细胞和不同器官的放射计数Fig.7 (A) CT images of distilled water and FA-Janus NPs-DOX at various concentrations (0.5-10 g/L). (B) CT attenuation (HU) of FA-Janus NPs-DOX at various concentrations (0.5-10 g/L). (C) In vivo CT images of SMMC-7721 tumor-bearing nude mice at 24 h post-injection with FA-Janus NPs-DOX or Janus NPs-DOX. (D) Radiation counts of tumor cells and different organs after 24 h in vivoCHANG等[28]制备了两种含SiO2的磁性纳米粒子,分别是核壳结构和棒状Janus结构,并将这两种纳米粒子用于探测并隔离血液中流通的癌细胞. 在制备过程中将磁性纳米粒子Fe3O4与荧光素混合,使纳米粒子具有荧光成像能力,在SiO2上负载上皮细胞黏附分子(EpCAM)抗体,使纳米粒子获得癌细胞靶向能力. 将两种结构的纳米粒子添加到人类乳腺癌细胞的悬浮液中,在癌细胞快速扩散的条件下,纳米粒子能将其捕捉隔离并释放较强的荧光信号,由于结构的差别,Janus结构的纳米粒子捕捉效率和荧光强度分别为到95%和0.9,核壳结构纳米粒子的捕捉效率和荧光强度分别为90%和0.7,两者性能均较优秀,但Janus由于独特的两面结构,在捕捉效率和荧光成像能力方面性能更突出.2.2 表面活性剂由于Janus粒子具有独特的两面结构,因此可以考虑将Janus纳米粒子作为分子表面活性剂,用于乳液稳定剂. Janus粒子两面可分别由亲水性和疏水性物质组成,使其在油水界面上有很强的吸附作用,从而可作为乳液的有效稳定剂.FUJII等[29]将Au纳米粒子和SiO2组合到一起,制备出两亲性Janus纳米粒子,Au和SiO2分别具有疏水性和亲水性. 如图8所示,Au-SiO2纳米粒子分别分散在五氟苯乙烯(PFS)-水以及聚五氟苯乙烯(PPFS)-水两相溶液中,粒子被吸附在两相界面上,形成单层且稳定的近球形液滴,在放置超过一年的情况下依然能保持稳定.图8 (a) Au-SiO2 Janus纳米粒子稳定PFS液滴的光学显微镜图 (b) Au-SiO2 Janus纳米粒子稳定PPFS微粒的光学显微镜图 (c) Janus粒子稳定PPFS微粒的SEM图 (d) Janus粒子稳定PPFS微粒的截面图Fig.8 (a) OM images of Au-SiO2 Janus particle-stabilized PFS droplets (b) OM images of Au-SiO2 Janus particle-stabilized PPFS microspheres dispersed in aqueous media. (c) SEM images of the Janus particle-stabilized PPFS microsphere. (d) Cross section image of the Janus particle-stabilized PPFS microspherePASSAS-LAGOS等[30]制备了一种蘑菇形的Fe3O4-PSD-SiO2 Janus杂化纳米粒子,并探究了其作为表面活性剂的表现. 作者用该纳米粒子作为甲苯-水以及植物油-水的Pickering乳液的表面活性剂,结果表明该纳米粒子可以成功地稳定这两种乳液,并且发现SiO2半球的粒径越小稳定效果越好,因为较大的SiO2体积会影响乳液滴的形成.KIM等[31]使用微流体法制备一种半月形结构的两亲性Janus纳米粒子. 该纳米粒子由亲水性的SiO2和亲油性的氟代烃构成,亲水性部分为凸面,亲油性部分为凹面,这种特殊结构可以保证纳米粒子在油滴界面上有足够高的表面密度,防止液滴之间相互接触从而提高乳液稳定性. 该特殊的结构的两亲性颗粒显著地增强了油-水界面的稳定性.2.3 催化剂金属纳米粒子有表面等离子体共振特性,可吸收光谱中可见区域的辐射,当光照射金属纳米粒子时,纳米粒子吸收并激发金属离子产生电子-空穴对,最终发生催化反应. 由于金属元素有d带空穴的存在,使之有从外界接受电子并与吸附物种成键的能力,因此含金属的Janus粒子具有催化活性.KIRILLOVA等[32]以SiO2为核,制备了一种具有催化活性的纳米粒子. 在SiO2两面分别嫁接亲水性聚合物(PAA)和疏水性聚合物(PS),将具有催化活性的Ag+渗透到亲水性聚合物基中,加入还原剂将金属离子还原成金属纳米粒子. 文章报道了用该纳米粒子催化还原两种染料甲基蓝和曙红Y以及对硝基苯酚,仅用很少量的该粒子即可成功地将两种染料和对硝基苯酚还原.WU等[33]制备了一种核壳结构的SiO2-TiO2 Janus纳米粒子. 该纳米粒子以SiO2为核,TiO2为壳,高温煅烧后TiO2壳呈颗粒状附着在SiO2表面. 作者探究了在阳光照射下SiO2-TiO2纳米粒子对亚甲基蓝降解的光催化活性. 结果表明,SiO2-TiO2纳米粒子具有良好的光催化活性. 作者通过添加不同的捕获剂,研究了光催化机理. 研究发现加入0.003 mol/L的I-比加入同量的Ag+对亚甲基蓝的降解效果更显著,这表明在亚甲基蓝的氧化过程中光产生的空穴可能比光注入的电子发挥更重要的作用.GAO等[34]制备了一种由SiO2和铱组成的两面结构的Janus纳米粒子. 由于铱的催化活性,该纳米粒子可催化肼分解放出N2从而获得推进动力,该粒子可在极低浓度(0.000 000 1%)的化学燃料下仍有自驱动行为,该浓度相当于普通自驱动纳米马达所需化学燃料的万分之一.3 结论对近几年关于含SiO2 组份Janus材料的文章进行了总结,整理出该材料的制备方法和各自的优缺点,以及其独特的性质和应用方向. 无机物-SiO2 Janus纳米粒子的制备方法主要有乳液法、接触印刷法、表面生长法和气相沉积法,聚合物-SiO2 Janus纳米粒子的制备方法主要有乳液聚合法和脱合金法. 该类材料具有较高的比表面积,在抗癌药物载体、表面活性剂和催化剂等领域具有很好的发展潜力.参考文献:【相关文献】[1] PERRO A, RECULUSA S, RAVAINE S, et al. Design and synthesis of Janus micro-and nanoparticles [J]. Journal of Materials Chemistry, 2005, 15(35/36): 3745-3760.[2] JING H, ZHOU S, SUN Y, et al. ChemInform Abstract: fabrication, properties and applications of Janus particles [J]. Chemical Society Reviews, 2012, 41(11): 4356-4378. [3] LATTUADA M, HATTON T A. Synthesis, properties and applications of Janus nanoparticles [J]. Nano Today, 2011, 6(3): 286-308.[4] TRAN L T, LESIEUR S, FAIVRE V. Janus nanoparticles: materials, preparation and recent advances in drug delivery [J]. Expert Opinion on Drug Delivery, 2014, 11(7): 1061-1074. [5] 江楠, 宋晓岚, 徐大余. 纳米SiO2复合材料研究进展[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 2007, 12(5): 272-276.JIANG N, SONG X L, XU D Y. Research process of nano-silica composites [J]. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2007, 12(5): 272-276.[6] PANWAR K, JASSAL M, AGRAWAL A K. In situ synthesis of Ag-SiO2 Janus particles with epoxy functionality for textile applications [J]. Particuology, 2015, 19: 107-112.[7] PANWAR K, JASSAL M, AGRAWAL A K. Readily dispersible antimicrobial Ag-SiO2 Janus particles and their application on cellulosic fabric [J]. Carbohydrate Polymers, 2018, 187: 43-50.[8] PANWAR K, JASSAL M, AGRAWAL A K. Ag-SiO2 Janus particles based highly activeSERS macroscopic substrates [J]. Applied Surface Science, 2017, 411: 368-373.[9] BAE C, MOON J, SHIN H, et al. Fabrication of monodisperse asymmetric colloidal clusters by using contact area lithography (CAL) [J]. Journal of the American Chemical Society, 2007, 129(46): 14232-14239.[10] MCCONNELL M D, KRAEUTLER M J, YANG S, et al. Patchy and multiregion Janus particles with tunable optical properties [J]. Nano Letters, 2010, 10(2): 603-609.[11] SHAO D, ZHANG X, LIU W, et al. Janus Silver-mesoporous silica nanocarriers for SERS traceable and pH-sensitive drug delivery in cancer therapy [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(7): 4303-4308.[12] WANG Z, SHAO D, CHANG Z, et al. Janus gold nanoplatform for synergetic chemoradiotherapy and computed tomography imaging of hepatocellular carcinoma [J]. ACS Nano, 2017, 11(12): 12732-12741.[13] CHEN T, CHEN G, XING S, et al. Scalable routes to Janus Au-SiO2 and ternary Ag-Au-SiO2 nanoparticles [J]. Chemistry of Materials, 2010, 22(13): 3826-3828.[14] SINGH V, CASSIDY C, GRAMMATIKOPOULOS P, et al. Heterogeneous gas-phase synthesis and molecular dynamics modeling of Janus and core-satellite Si-Ag nanoparticles [J]. Journal of Physical Chemistry C, 2014, 118(25): 13869-13875.[15] RUHLAND T M, MCKENZIE H S, SKELHON T S, et al. Nanoscale hybrid silica/polymer Janus particles with a double-responsive hemicorona [J]. Polymer, 2015, 79: 299-308. [16] GE X, WANG M, YUAN Q, et al. The morphological control of anisotropic polystyrene/silica hybrid particles prepared by radiation miniemulsion polymerization [J]. Chemical Communications, 2009, 19: 2765-2767.[17] ARORA R, MOSCH W. Fabrication of raspberry SiO2/polystyrene particles and superhydrophobic particulate film with high adhesive force [J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(12): 5784-5791.[18] YIN Y, ZHOU S, YOU B, et al. Facile fabrication and self-assembly of polystyrene-silica asymmetric colloid spheres [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2011, 49(15): 3272-3279.[19] GUO R, CHEN X, ZHU X, et al. A facile strategy to fabricate covalently linked raspberry-like nanocomposites with pH and thermo tunable structures [J]. RSC Advances, 2016, 6(47): 4099-41001.[20] FEYEN M, WEIDENTHALER C, SCHÜTH F, et al. Regioselectively controlled synthesis of colloidal mushroom nanostructures and their hollow derivatives [J]. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132(19): 6791-6799.[21] PARPAITE T, OTAZAGHINE B, CARO A S, et al. Janus hybrid silica/polymer nanoparticles as effective compatibilizing agents for polystyrene/polyamide-6 melted blends [J]. Polymer, 2016, 90: 34-44.[22] ZHANG H, WANG Q, JIANG B, et al. Coral-like Janus porous sphere [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(48): 33250-33255.[23] CUI Z G, YANG L L, CUI Y Z, et al. Effects of surfactant structure on the phase inversion of emulsions stabilized by mixtures of silica nanoparticles and cationic surfactant [J]. Langmuir, 2010, 26(7): 4717-4724.[24] WANG Z, CHANG Z, LU M, et al. Janus silver/silica nanoplatforms for light-activated liver cancer chemo/photothermal therapy [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017,9(36): 494-498.[25] MANE G, AKILAVASAN J, PASSASLAGOS E, et al. Site-selective TiO2 coating on asymmetric patchy particles [J]. Langmuir, 2017, 33(40): 10561-10567.[26] KIM J, CHOI C H, YEOM S J, et al. Directed assembly of Janus cylinders by controlling the solvent polarity [J]. Langmuir, 2017, 33(30): 7503-7511.[27] WANG Z, CHANG Z, LU M, et al. Janus silver/silica nanoplatforms for light-activated liver cancer chemo/photothermal therapy [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017,9(36): 494-498.[28] CHANG Z, WANG Z, SHAO D, et al. Shape engineering boosts magnetic mesoporous silica nanoparticle-based isolation and detection of circulating tumor cells [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(13): 10656-10663.[29] FUJII S, YOKOYAMA Y, MIYANARI Y, et al. Micrometer-sized gold-silica Janus particles as particulate emulsifiers [J]. Langmuir, 2013, 29(18): 5457-5465.[30] PASSAS-LAGOS E, SCHUTH F. Amphiphilic pickering emulsifiers based on mushroom-type Janus particles [J]. Langmuir, 2015, 31(28): 7749-7757.[31] KIM S H, ABBASPOURRAD A, WEITZ D A. Amphiphilic crescent-moon-shaped microparticles formed by selective adsorption of colloids [J]. Journal of the American Chemical Society, 2011, 133(14): 5516-5524.[32] KIRILLOVA A, SCHLIEBE C, STOYCHEV G, et al. Hybrid hairy Janus particles decorated with metallic nanoparticles for catalytic applications [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7(38): 21218-21225.[33] WU L H, ZHOU Y F, NIE W Y, et al. Synthesis of highly monodispersed teardrop-shaped core-shell SiO2/TiO2 nanoparticles and their photocatalytic activities [J]. Applied Surface Science, 2015, 351: 320-326.[34] GAO W, PEI A, DONG R, et al. Catalytic iridium-based Janus micromotors powered by ultralow levels of chemical fuels [J]. Journal of the American Chemical Society, 2014,136(6): 2276-2279.。

氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm

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氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm【氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm的应用与研究】1. 引言氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm,作为一种重要的纳米材料,在生物医药、化学合成、材料科学等领域具有广泛的应用前景。

本文将深入探讨氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm的物理化学特性、制备方法、以及其在药物输送、生物标记和催化反应中的应用与研究情况。

2. 物理化学特性氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm具有较大的比表面积和孔容量,表面含有丰富的氨基官能团。

由于其粒径适中,具有良好的分散性和生物相容性,因此在生物医药领域备受关注。

氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm还具有可调控的孔径和孔道结构,为其在药物输送和催化反应中的应用提供了便利。

3. 制备方法目前,氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、模板法和原位合成法。

其中,溶胶-凝胶法可通过控制硅源和模板剂的种类、比例和条件来调控粒子的形貌和孔结构,制备出具有一定粒径和孔径的氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm。

4. 应用与研究在药物输送方面,氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm可作为载体,将药物吸附在其孔道内部,通过控制释放速率和改变表面性质,实现对药物的控制释放,提高药物的生物利用度和减少毒副作用。

氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm还可作为生物标记物,结合特定的靶向分子,用于生物成像和诊断。

在催化反应方面,氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm的大比表面积和丰富的表面活性位可作为催化剂的载体,具有较高的催化活性和选择性,可应用于有机合成、环境保护和能源转化等领域。

5. 个人观点与展望在未来,我对氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm的研究和应用充满期待。

随着纳米技术和材料科学的不断发展,我相信氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm将在生物医药、化学合成和环境领域发挥更大的作用,为人类健康和可持续发展作出更大的贡献。

6. 总结本文围绕氨基化介孔二氧化硅纳米粒子300nm展开了深入的探讨,从物理化学特性、制备方法到应用与研究,全面介绍了该纳米材料的重要性和潜在应用价值。

介孔二氧化硅负载药物原理再解读

介孔二氧化硅负载药物原理再解读

介孔二氧化硅负载药物原理再解读标题:介孔二氧化硅负载药物原理再解读引言:介孔二氧化硅作为一种新颖的药物载体,在药物传递和释放领域中受到广泛关注。

它的独特孔隙结构和大比表面积使得其具备较高的药物负载能力和控制释放性能。

本文将对介孔二氧化硅负载药物原理进行深入解读,以帮助读者更全面地了解其在药物传递中的应用。

一、介孔二氧化硅的结构与特点介孔二氧化硅是一种无规多孔材料,其主要由硅氧键构成。

其独特之处在于,材料内部存在大量的均匀孔道,孔径可调控在2-50纳米之间。

这种结构使得介孔二氧化硅具有以下特点:1. 高比表面积:由于大量的孔道存在,介孔二氧化硅的比表面积非常大,使其能够承载更多的药物分子。

2. 可调控的孔径:通过调节合成参数,可以实现孔径的精确控制,从而适应不同药物的物理化学特性。

3. 良好的生物相容性:介孔二氧化硅本身具有较低的毒性和良好的生物相容性,适合用于药物传递系统。

二、介孔二氧化硅的药物负载原理1. 吸附作用:介孔二氧化硅具有较强的吸附能力,能够通过静电作用、范德华力、氢键等相互作用将药物分子吸附在其表面或孔道内,并实现药物的负载。

2. 孔道扩散:由于孔道结构的存在,药物分子可以通过扩散的方式进入孔道内部,实现载体对药物的封装。

3. pH响应性:一些介孔二氧化硅载体还具有pH响应性,可以通过调节载体内部的酸碱环境来控制药物的释放速率。

三、介孔二氧化硅负载药物的应用1. 癌症治疗:介孔二氧化硅可用于给药系统的设计,实现抗癌药物的精确输送和靶向释放,提高药物的疗效并减少副作用。

2. 造影剂:将造影剂负载在介孔二氧化硅上,可以提高其稳定性和生物安全性,并实现在肿瘤组织的选择性诊断。

3. 控释系统:由于介孔二氧化硅可调控的孔径和释放行为,可以用于制备控释系统,实现药物的持续释放和减少给药频率。

4. 生物传感器:通过调控介孔二氧化硅表面的功能化处理,可以制备出用于生物传感的材料,实现对生物体内某些指标的实时监测。

醛基化介孔二氧化硅纳米粒子

醛基化介孔二氧化硅纳米粒子

醛基化介孔二氧化硅纳米粒子一、引言介孔二氧化硅纳米粒子(MSN,Mesoporous Silica Nanoparticles)是一类纳米材料,在药物传递、生物传感、催化反应等领域具有广泛的应用前景。

为了进一步提高其功能性和生物兼容性,研究者常常通过化学修饰来改变MSN表面的性质。

本文将着重讨论一种常用的修饰方法——醛基化。

二、醛基化的原理和方法2.1 原理醛基化即在MSN表面引入含有醛基的化合物,使其与MSN表面的羟基发生反应形成醛基化的产物。

这种化学修饰的目的是增加MSN表面的化学活性,为后续的功能化反应提供基础。

2.2 醛基化方法醛基化的方法有很多种,包括以下几种常用的方法: 1. 羧化法:通过与羧基化合物反应,将羟基转化为醛基。

常用的羧化剂有四氯化碳、硫酰氯等。

2. 亲核取代法:通过与具有亲核性的试剂反应,将羟基取代为醛基。

例如使用氨基化合物、胺类化合物等。

3. 硫醇自由基反应法:通过与硫醇反应,将硫醇取代为醛基。

4. 温和氧化法:通过使用氧化剂使羟基氧化生成醛基。

常用的氧化剂有TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)、PCC(催化柯酰氧化法)等。

三、醛基化对介孔二氧化硅纳米粒子的影响3.1 表面性质的改变经过醛基化修饰后,介孔二氧化硅纳米粒子的表面化学性质发生了显著改变。

醛基的引入使得纳米粒子表面具有更高的化学活性,可以与更多的官能团反应,从而实现多样化的功能化修饰。

3.2 功能扩展醛基化不仅增加了介孔二氧化硅纳米粒子的化学反应活性,还可以实现对纳米粒子的功能扩展。

通过与特定的化合物反应,可以引入更多的官能团,从而赋予纳米粒子特定的性质和功能,例如荧光探针、药物传递载体等。

3.3 生物兼容性提升通过醛基化修饰,可以引入具有生物兼容性的官能团,提高介孔二氧化硅纳米粒子的生物相容性。

同时,修饰后的纳米粒子还可以通过与生物分子的结合来实现靶向传递,提高治疗效果。

四、醛基化介孔二氧化硅纳米粒子在药物传递中的应用4.1 药物修饰和控释通过将药物修饰到醛基化介孔二氧化硅纳米粒子表面的醛基上,可以实现药物的高效载运和控释。

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2010年第30卷有 机 化 学V ol. 30, 2010 * E-mail: hujh@fu d an.e d Received August 28, 2009; revised October 7, 2009; accepted November 6, 2009.国家自然科学基金(No. 50873029)、上海科技创新行动计划(No. 08431902300)、中国博士后科学基金(No. 20080440569)、上海市博士后科研资助计划(No. 09R21410900)资助项目.·综述与进展·介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展袁 丽 王蓓娣 唐倩倩 张晓鸿 张晓环杨 东 胡建华*(复旦大学高分子科学系 聚合物分子工程教育部重点实验室 先进材料实验室 上海 200433)摘要 通过对介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)载药机理、药物控释机理和靶向方法的介绍, 对MSN 在可控药物传输系统中的应用加以综述.关键词 介孔二氧化硅纳米粒子; 药物传输; 控制释放; 靶向New Progress in the Applications of Mesoporous SilicaNanoparticles to Controlled Drug Delivery SystemYuan, Li Wang, Beidi Tang, Qianqian Zhang, Xiaohong Zhang, XiaohuanYang, Dong Hu, Jianhua *(Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers of Ministry of Education & Laboratory of Advanced Materials ,Department of Macromolecular Science , Fudan University , Shanghai 200433)Abstract Through the introduction of drug loading mechanism, drug controlled release mechanism, and targeting methods of mesoporous silica nanoparticles (MSN), the application of MSN to controlled drug de-livery system is reviewed.Keywords mesoporous silica nanoparticle; drug delivery; controlled release; targeting可控药物传输系统可以实现药物在病灶部位的靶向释放, 有利于提高药效, 降低药物的毒副作用, 在疾病治疗和医疗保健等方面具有诱人的应用潜力和广阔的应用前景, 已成为药剂学、生命科学、医学、材料学等众多学科研究的热点[1~6]. 许多药物都具有较高的细胞毒性, 在杀死病毒细胞的同时, 也会严重损伤人体正常细胞. 因此, 理想的可控药物传输系统不仅应具有良好的生物相容性, 较高的载药率和包封率, 良好的细胞或组织特异性——即靶向性; 还应具有在达到目标病灶部位之前不释放药物分子, 到达病灶部位后才以适当的速度释放出药物分子的特性[7].介孔SiO 2纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles, MSN)具有在2~50 nm 范围内可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和无生理毒性等特点[8~13], 非常适合用作药物分子的载体. 同时, MSN 具有巨大的比表面积(>900 m 2/g)和比孔容(>0.9 cm 3/g)[9], 可以在孔道内负载各种药物, 并可对药物起到缓释作用, 提高药效的持久性. 因此, 近年来MSN 在可控药物传输系统方面的应用日益得到重视[8~10]. 本文通过对MSN 载药机理、药物控释机理和靶向方法的介绍, 对MSN 在可控药物传输系统中的应用加以综述.1 介孔二氧化硅纳米粒子1992年, Kresge 等首次合成出MCM-41型介孔分子N o. 5 袁丽等:介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展641筛[14,15], 这种具有规则孔道结构的介孔纳米微球立即吸引了广泛的关注, 并得到了快速的发展[16~18]. MSN是利用有机分子(表面活性剂或两亲性嵌段聚合物)作为模板剂, 与无机硅源进行界面反应, 形成由二氧化硅包裹的规则有序的组装体, 通过煅烧或溶剂萃取法除去模板剂后, 保留下二氧化硅无机骨架, 从而形成的多孔纳米结构材料[15,19~22]. 通过选择不同的模板剂和采用不同的合成方法可得到不同结构特征的介孔材料, 较为常见的硅基介孔材料如表1所示.表1 常见的介孔二氧化硅材料及其结构特征Table 1 Familiar mesoporous silica materials and their struc-tural characters介孔材料介孔相态孔通道孔径/nm参考文献MCM-41六方二维2~10 [15] MCM-48立方三维2~4 [15] MCM-50层状二维 10~20 [15] FSM-16六方二维 4 [23] HMS六方短程有序2~10 [24] MSU-X六方蠕虫状2~15 [25] MSU-G层状囊泡形2~15 [26,27] FDU-5立方双连续5~8 [28] FDU-12立方三维4~12 [29] SBA-1立方三维2~4 [30~32] SBA-3六方二维2~4 [33~35] SBA-15六方二维5~30 [36,37] SBA-16立方三维5~30 [38,39] TDU-1立方三维2~20 [40]1.1 MSN的生物相容性MSN要在可控药物传输系统中取得实际应用, 首先要考虑的一个问题就是其生物相容性. Lin课题组[41~43]研究了MSN对动物细胞的生存能力和繁殖能力的影响, 结果表明当MSN浓度低于每105个细胞100 μg/mL时, 细胞的生存能力和繁殖能力基本不受影响, 即使在第7个细胞周期也是如此, 他们还通过选择性DNA染色结合流式细胞仪分析, 发现细胞吸收MSN后仍旧保留了完整的细胞膜[41], 显微镜观察可以看到细胞形态正常, 3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐比色法(MTT)测试结果表明线粒体活性仍然处于正常水平[44,45]. 虽然MSN的长期生物相容性与生物降解性还没有得到深入的研究, 但最近的一篇报道显示, 硅胶植入动物体内后, 在长达42 d内未显示任何毒副作用[46]. 因此可以认为, MSN具有良好的生物相容性, 可以用作药物载体.1.2 MSN的细胞内吞Hoekstra等[47]研究发现非噬菌类真核细胞可以内吞尺寸达500 nm的乳胶粒子, 内吞效率随着粒子尺寸的减小而增加, 当粒子尺寸在200 nm左右或更小时吸收效率最高, 但未观察到粒径大于1 µm的粒子的吸收. MSN具有在50~300 nm范围内可调的粒径, 这使得MSN可以通过内吞方式进入细胞, 有效地将药物输送到细胞内.细胞吸收通常是靠被吸收物质与细胞膜结合受体(如低密度脂蛋白或转铁蛋白受体)之间的特定结合力来实现的. 但是没有相应受体的物质, 仍能通过细胞内吞或胞饮作用而被吸收[48,49]. MSN与磷脂之间有较强的亲和力[50], 可以通过这种高亲和力吸附在细胞表面, 进而发生细胞内吞. 体外细胞试验结果表明MSN可以有效地被各种哺乳动物细胞内吞, 如癌细胞(HeLa, CHO, lung, PANC-1)、非癌细胞(神经胶质、肝、内皮)、小噬细胞、干细胞(3TL3, 间叶细胞)等[41~43,51]. MSN的内吞过程(如图1所示)非常快, 通常引入MSN 30 min后, 即可在细胞内观察到被内吞的MSN[52].图1HeLa细胞内吞MSN的TEM照片Figure 1 Transmission electron microscopy images of HeLa cells set in contact with MSN(a) An MSN with endocytosed MSN and (b) an MSN trapped in vesicles inside the cell为了弄清细胞内吞MSN的机制, 科学家们做了更进一步的研究. Mou等[52,53]研究了3T3L1和间叶干细胞内吞荧光标记的MSN的过程, 发现其内吞作用是通过网格蛋白介导的途径进行的, 并且粒子能够逃脱内溶酶体囊泡. 用不同官能团修饰MSN的外表面, 还可以控制MSN的吸收效率和吸收机制, Lin等[41]发现用特定基642有机化学V ol. 30, 2010团(如叶酸)修饰MSN的外表面, 可以显著提高MSN的细胞吸收效率; 用带电荷的官能团修饰MSN的外表面, 能够提高吸收效率, 增强粒子逃脱内溶酶体的能力. 上述实验结果表明, 外表面的官能化对MSN进入细胞的途径有很大影响. 目前, 大多数人认为网格蛋白介导的内吞作用是非官能化MSN和绝大多数官能化MSN进入细胞的主要途径, 而叶酸改性的MSN则是通过叶酸受体介导的内吞作用进入细胞. 胺和胍基官能化的MSN则可能是通过一种与网格蛋白和细胞质膜微囊无关的内吞机制进入细胞.1.3 MSN药物传输系统的药物负载载药过程通常是将载体浸泡在高浓度的药物溶液中, 然后分离、干燥[54]. 载体对药物的吸附能力决定了载药能力. MSN的孔径大小决定了能够进入孔道内的药物分子的大小, 因此, MSN的药物吸附主要由粒子的孔径大小决定. 一般情况下, 只要MSN的孔径稍大于药物分子的尺寸(即孔径/药物尺寸>1)就足以将药物吸附到孔内[8]. MSN吸附药物的能力主要来源于介孔表面与药物之间的氢键作用、离子键相互作用、静电相互作用和疏水性相互作用等[8~13]. MSN的比表面积和比孔容对载药量的影响很大, 在孔径允许的情况下, 比表面积越大吸附药物的量也就越大. Vallet-Regi等[55]研究了两种比表面积不同的MSN(MCM-41和SBA-15, 比表面积分别为1157和719 m2/g)负载药物阿仑膦酸的情况, 发现它们的最大载药量分别为139和83 mg/g. 药物与介孔表面的相互作用是负载药物的主要推动力, 然而, 在载药过程中还可能产生药物与药物之间的弱相互作用, 这种作用将导致药物将整个介孔填满, 从而使得载药率大大提高. 因此, 比孔容也是决定药物负载量的一个关键因素. Azais等[56]发现连续几次负载药物可以有效地提高MSN的最大载药量, 这是由于药物分子间的弱相互作用可以使介孔得到最大限度的填充, 因此, 大的比孔容可以产生更大的载药量.1.4 MSN药物传输系统的药物控释对于药物传输系统来说, 药物的释放往往是更重要的环节. 药物释放可分为不可控释放和可控释放两种, 两者的区别在于: 在不可控释放情况下, 药物传输系统进入介质后, 即开始释放药物, 药物的释放地点和速度不可控制; 在可控释放情况下, 可以有目的性地控制药物的释放地点和速度. 随着科技的发展和人们对治疗水平要求的提高, 药物传输系统逐渐由不可控释放向可控释放发展. 在早期的MSN药物传输系统研究中, 主要是通过改变MSN的结构参数, 如孔径、比表面积和比孔容来实现对药物的控制释放. 随着研究的深入, 基于环境响应性的药物控释逐渐成为研究的热点.1.4.1 基于MSN结构参数的药物控释早期的MSN药物传输系统主要利用材料的高比表面积和比孔容来负载药物, 药物仅简单地吸附在介孔内, 主要靠孔径或孔的形态来实现药物的控制释放. 2001年, Vallet-Regi等[57]首次研究了两种不同孔径的MCM-41型MSN对药物布洛芬(IBU)的负载情况, 并研究了其在模拟体液中的释放行为, 研究结果表明MCM-41具有较高的载药量, 可以延长药物的释放周期, 并且随着孔径的增大, 药物的释放速率加快, 如图2所示. 孔径可以控制药物的动力学释放过程, 这一概念不仅适用于2维六方孔道结构的MCM-41, 对于具有3维六方孔道结构的MCM-48介孔材料也同样适用[58,59]. 此后, 这方面的工作陆续展开, 曲凤玉等[60]将药物Captopril和IBU分别负载于MCM-41的孔道中; Andersson等[61]将IBU负载于SBA系列的介孔材料中. 这些研究发现药物的释放速率不仅与孔径有关, 还与介孔的其它性质有关, 如孔的连通性、几何形态等.图2 不同孔径MCM-41在模拟体液中24 h后释放药物布洛芬的百分比Figure 2 IBU fraction released from MCM-41 after 24 h in SBFThe plot is represented as a function of pore diameter and the surfactants used are indicated for each caseLin等[61]研究了MSN的孔和粒子形态对药物控释性能的影响, 他们使用了一种特殊的模板剂室温离子液体(room-temperature ionic liquid, RTIL), 以这种模板剂合成出相应体系的MSN (RTIL-MSN)来研究抗菌剂的控释. 他们制备了一系列具有不同粒子形态的RTIL-MSN材料, 包括球形、椭圆形、棒状和管状. 通过改变RTIL模板可以得到不同形态的孔道结构, 例如MCM-41型的六方孔道、Moiré型螺旋孔道、蠕虫状孔道. 这种孔内封装离子液体的MSN, 其控释能力可通过N o. 5袁丽等:介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展643测量它们对大肠杆菌K12的抗菌效果来研究. 结果显示, 具有球形、六方孔道的RTIL-MSN 与管状、虫洞状孔道的RTIL-MSN 相比具有更好的抗菌活性. 这一结果可以归因于平行六方孔道与无序的虫洞孔道相比, 从前者扩散释放出RTIL 的速率更快. 这项工作表明了MSN 的形态对控释行为的重要性.通过改变MSN 表面性质的方法来控制药物的释放有两种不同的方法: 改变MSN 的比表面积; 或通过表面官能化的方法在表面修饰一些小分子以改变药物与表面之间的作用力. MSN 表面具有丰富的硅羟基, 可以通过硅烷偶联剂修饰上不同的官能团, 因此对MSN 进行表面官能化修饰是常用的改变MSN 表面性质的方法, 图3总结了常用的修饰官能团和相对应使用的药物. Vallet-Regi 等[8]研究发现不同官能团修饰的MCM-41对药物布洛芬吸附和释放的性能有很大影响[8], 这主要是因为修饰的官能团与药物的特定基团之间会产生氢键、静电或疏水性等相互作用所引起的. Zhu [63], Song[64],Zeng 等[65]分别采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)后修饰方法和一步法制备了氨基修饰的MSN, 并用不同药物对修饰后的MSN 的载药和释药行为进行了研究. 结果发现氨基修饰能显著提高MSN 的载药率, 延长释放周期; 并且发现一步法对延长水溶性药物BSA 和阿司匹林的释放周期较好, 而APS 后修饰法对延长非水溶性药物IBU 的释放周期较好. Tang 等[66]用羧基化的MSU 型MSN 负载药物法莫替丁, 法莫替丁分子中的氨基可与羧基产生电荷相互作用, 从而实现药物的有效负载, 研究发现修饰的羧基量是影响载药量的关键因素, 体外实验表明该载药系统缓释效果明显. Sousa 等[67]用胶原质修饰SBA-15型MSN, 胶原质能够对药物阿替洛尔的释放起到阻碍作用, 缓释效果更加明显. 上述结果说明, 可以选择性的对MSN 表面进行功能化, 修饰不同的官能团, 从而实现对不同药物的负载和控制释放. 1.4.2 基于刺激响应性的药物控释在使用一些具有较强细胞毒性的药物时, 常常要求在到达病灶部位之前做到药物“零释放”, 以减小药物的毒副作用. 而早期的药物传输系统都不具备这一特点, 都还仅仅停留在缓释阶段. 2003年, Lin 等[68]创造性地设计合成了以MSN 为基础的刺激响应性药物传输系统, 真正实现了对药物的控释. 此后, 这类药物传输系统得到了深入的发展, 表2总结了目前为止发表的以MSN 为基础的这种可控药物传输系统. 这些系统利用各种化学实体(如纳米粒子、有机分子、超分子组装体)作为“门卫”(gatekeepers), 在一定外界环境(如光[79,80]、pH 、还原剂等)的刺激下发生反应, 从而实现对药物分子的控制释放(图4).图3 常用的MSN 表面官能化基团和在这些体系中使用的一些药物的结构Figure 3 Pore-wall functionalization in silica mesoporous materials and structures of several drugs used in these system644有 机 化 学V ol. 30, 2010表2 具有“门卫”的MSN 类刺激响应性体系Table 2 Gatekeeping systems applied in the release of various molecules from MSNGatekeeper Stimulus Trigger Guest molecule Ref.CdS-NP Redox Reducing agent (DTT, ME) ATP, vancomycin [68]Fe 3O 4-NP Redox Reducing agent (DTT, DHLA) Fluorescein [43]Au-NP Redox Reducing agent (DTT) β-oestradiol, DNA [69]Coumarin Photo UV light (λ=310 nm) Cholestane, phenanthrene [70]Diethylenetriamine Ionic Ph, anionsBlue squaraine [71]PAMAMRedox Reducing agent (DTT, TCEP) ATP, DNA [42, 72][2]-Pseudorotaxane Redox NaCNBH 3Ir(ppy)3[73][2]-RotaxaneRedox Fe(ClO 4)3, ascorbic acid Ir(ppy)3, rhodamine B [74][2]-Pseudorotaxane PEI-CD Ionic pH Calcein [75, 76]Gluconic acid-modified insulin Sacchride GlucosecAMP [77]CysteineRedoxNADH, DHLA, glutathioneCysteine[78]图4 孔内载有客体分子、孔端被常规物质封住的MSN 代表示意图Figure 4 Representation of an MSN loaded with guest mole-cules and end-capped with a general gatekeeper肿瘤组织的温度比正常组织稍高, pH 比正常组织稍低, 并且不同组织所处的pH 环境也不同[81,82]. 因此,在“门卫”型药物控释传输系统盛行的同时, 具有pH 和热响应型的药物控释传输系统也成为了人们研究的热点. 我们课题组[83,84]在这方面也做了一些工作, 首先制备了以油酸稳定的Fe 3O 4为核, 十六烷基溴化铵为模板剂, 孔径在3.1 nm 左右的MSN, 之后将其表面和孔径内修饰上带负电的磷酸根、羧基或带正电的氨基, 赋予其pH 响应性, 将这种磁/pH 双重响应的MSN 用作药物载体, 分别对带正电的阿霉素(DOX)和带负电的四磺酸基酞菁锌(ZnPcS 4)进行负载, 研究发现MSN 对带相反电荷的药物具有较高的负载率, 体外药物释放实验结果显示这种磁/pH 双重响应的MSN 在不同的pH 值具有不同的释药行为. 在此基础上, 我们又制备了以磁性Fe 3O 4纳米粒子为核, MCM-41为中间夹层, 交联的p(N -异丙基丙烯酰胺-N -羟甲基丙烯酰胺共聚物) p(NIPAM-co -NHMA)为壳层的磁/热双重响应的MSN 复合微球(合成示意图如图5). 这种复合微球可以实现对药物的有效负载, 并且通过调节外部温度来实现对药物图5 具有磁/热双重响应性的介孔二氧化硅复合纳米粒子的合成示意图Figure 5 Schematic preparation process of magnetic/thermo-responsive hybrid mesoporous silica nanoparticlesN o. 5 袁丽等:介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展645的控制释放. 通过调节共聚单体NIPAM与NHMA的比例, 可以调节交联壳层的体积相转变温度(VPTT), 从而调节“门”开关的大小进而实现药物的控制释放. 不同温度下的药物释放实验结果表明, 当温度低于VPTT时, 药物ZnPcS4释放的很缓慢; 而当温度高于VPTT时, ZnPcS4被很快地释放出来, 并且药物释放速率随着温度的升高而加快. 因此, 这种多功能MSN复合微球具有以下三种功能: 在磁场作用下实现靶向输送; 多孔的介孔结构可以负载大量药物; 交联的温敏共聚物壳层实现温控释药.考虑到线性的PNIPAM链比交联的PNIPAM对温度更为敏感, 以及肿瘤细胞处同时具有低pH和“高温”的特点, 我们又合成了具有磁/pH/热多重响应性的MSN复合微球. 这种微球以超顺磁Fe3O4为核, 十六烷基三甲基溴化铵为模板剂, 均三甲苯为扩孔剂, 通过在孔道内修饰羧基赋予其pH响应性, 之后再通过修饰带巯基的硅烷偶联剂, 利用巯基的链转移反应修饰上具有温度响应性的线性共聚物p(NIPAM-co-NHMA). 利用阿霉素(DOX)作为模型药物研究了这种药物传输系统的载药和控释行为, 结果显示其具有很高的载药率(48.5%)和包封率(94.3%), 并且在模拟肿瘤组织环境下的释药速率要明显快于模拟正常组织环境下的释药速率.1.5 MSN药物传输系统的靶向功能理想的药物传输系统, 不仅要具备良好的控释能力, 而且要具备能将药物准确地输送到病灶部位的能力. 在恶性肿瘤治疗中, 这一点显得尤为重要, 准确的靶向不仅可以提高药物的治疗效果, 还可以大大减小药物对正常细胞和组织的毒副作用. 目前, 对于具有靶向功能的药物传输系统的研究主要集中在配体靶向[85,86]和磁靶向方面. 配体靶向是指利用抗体或特定配体的细胞靶向, 它依赖于靶向剂与细胞表面抗体的选择性结合, 从而引起受体介导的细胞内吞. 叶酸是目前研究得比较广泛和深入的配体靶向, 这是由于绝大多数的癌细胞表面其叶酸受体均表达过度, 如卵巢、子宫内膜、直肠、乳腺、肺、肾、神经内分泌癌、源于上皮癌的脑异位癌等. Rosenholm等[87]用超支化聚乙烯亚胺(PEI)修饰MSN的外表面, 再利用MSN表面的氨基修饰荧光分子FITC和叶酸配体, 得到了一种同时具有标记和靶向功能的药物传输系统, 几种不同叶酸受体表达水平的细胞对粒子的内吞实验结果显示, 叶酸受体表达多的癌细胞, 其粒子内吞数量是正常细胞的五倍多.磁靶向药物传输系统(Magnetic targeted drugs de-livery system, MTDDS)是近几年发展起来的一种新型靶向药物传输系统. 磁性粒子和MSN结合的形式一般分两种: 一种是以磁性粒子为核, 介孔二氧化硅为壳; 另一种是磁性粒子通过一定的化学作用吸附到MSN表面. Wu等首先合成了一种以微米级Fe3O4为核, 介孔二氧化硅为壳的具有核-壳结构的磁性MSN复合粒子, 开启了磁性粒子与介孔二氧化硅结合的热潮. Giri等[43]制备了一种用超顺磁性氧化铁纳米粒子封孔的介孔二氧化硅纳米棒, 该体系中氧化铁粒子不仅起到药物靶向的作用, 还充当控制药物释放的“门卫”. Liong等[88]以氧化铁晶体为核, 介孔二氧化硅为壳, 并继续在外表面修饰上一层亲水的磷酸根、叶酸配体和荧光分子, 得到的载药系统在靶向能力提高的同时, 还具有荧光成像的功能.2 总结与展望MSN以其独特的性能, 在生物医药等领域显示出了诱人的应用前景, 必将会给临床治疗手段和药物治疗带来突飞猛进的进步. 目前, 关于MSN类药物传输系统的研究越来越多, 不管在控制MSN的形态、稳定性和分散性上, 还是设计新颖的靶向、控释药物输送体系上, 都取得了巨大的成就. 人们不再满足于合成单一功能的MSN药物传输系统, 逐渐向制备集成像、靶向、多重环境相应性控释为一体的多功能复合微球转移, 如引入量子点或荧光分子使微球具有成像和跟踪标记功能, 引入磁性粒子使微球具有磁分离、靶向和共振的功能.虽然MSN药物传输系统已经取得了许多成绩, 显示了其在未来应用中的潜力. 但要想进一步取得实际应用, 仍有许多问题需解决. 例如, MSN材料的体内研究仍未深入展开, 关于材料在血液中的流通性能、可能引发的免疫反应、在肝脏或某些组织中是否有可能发生积聚等重要问题仍有待于探索; MSN材料在体内的长期生物相容性有待于深入研究; 基于MSN药物传输系统的药物控制释放仍有待于扩展和深入研究.尽管还存在许多问题, 但我们相信, 会有更多新的合成方法和巧妙的设计产生, 赋予MSN更多的功能, 来一一解决这些问题. 这些问题的解决也将推动MSN 药物传输系统一步一步走向实际应用. References1 Torchilin, V. P. Nat. Rev. Drug Discovery2005, 4, 145.2 Yang, D.; Yang, F.; Hu, J. H.; Long, J.; Wang, C. C.; Fu, D.L.; Ni, Q. X. Chem. Commun. 2009, 4447.3 Yoo, J. W.; Lee, C. H. J. Control. Release2006, 112, 1.4 Malmsten, M. Soft. Mater. 2006, 2, 760.5 Yang, F.; Hu, J. H.; Yang, D.; Long, J.; Luo, G. P.; Jin, C.;646有机化学V ol. 30, 2010Yu, X. J.; Xu, J.; Wang, C. C.; N i, Q. X.; Fu, D. L.Nanomedicine2009, 4, 317.6 Xu, W. J.; Gao, Q.; Xu, Y.; Wu, D.; Sun, Y. H. Acta Chim.Sinica2008, 66, 1658 (in Chinese).(徐武军, 高强, 徐耀, 吴东, 孙予罕, 化学学报, 2008, 66, 1658.)7 Henderson, N. L. Annu. Rep. Med. Chem. 1983, 18, 275.8 Vallet-Regi, M.; Balas, F.; Arcos, D. Angew. Chem., Int.Ed. 2007, 46, 7548.9 Slowing, I. I.; Vivero-Escoto J. L.; Wu, C. W.; Lin, V. S. Y.Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 1278.10 Lee, C. H.; Lo, L. W.; Mou, C. Y.; Yang, C. S. Adv. Funct.Mater. 2008, 18, 3283.11 Huh, S.; Wiench, J. W.; Yoo, J. C.; Pruski, M.; Lin, V. S. Y.Chem. Mater. 2003, 15, 4247.12 Suzuki, K.; Ikari, K.; Imai, H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126,462.13 Ying, J. Y. Chem. Eng. Sci. 2006, 61, 1540.14 Kresge, C. T.; Leonowicz, M. E.; Roth, W. J.; Vartuli, J. C.;Beck, J. S. Nature1992, 359, 710.15 Beck, J. S.; Vartuli, J. C.; Roth, W. J.; Leonowicz, M. E.;Kresge, C. T.; Schmitt, K. D.; Chu, C. T. W.; Olson, D. H.;Sheppard, E. W.; McCullen, S. B.; Higgins, J. B.; Schlenker, J. L. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10834.16 Lai, C. Y.; Trewyn, B. G.; Jeftinija, D. M.; Jeftinija, K.; Xu,S.; Jeftinija, S.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4451.17 Bisquert, J.; Cahen, D.; Hodes, G.; Ruhle, S.; Zaban, A. J.Phys. Chem. B 2004, 108, 8106.18 Shi, J. L.; Hua, Z. L.; Zhang, L. X. J. Mater. Chem. 2004,14, 795.19 Zhao, D.; Feng, J.; Huo, Q.; Melosh, N.; Fredrichson, G. H.;Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science1998, 279, 548.20 Sakamoto, Y.; Kim, T. W.; Ryoo, R.; Terasaki, O. Angew.Chem., Int. Ed. 2004, 43, 5231.21 Wang, S. G.; Wu, C. W.; Chen, K.; Lin, V. S. Y. Chem.Asian J. 2009, 4, 658.22 Huo, Q.; Margolese, D. I.; Ciesla, U.; Demuth, D. G.; Feng,P.; Gier, T. E.; Sieger, P.; Firouzi, A.; Chmelka, B. F.;Schuth, F.; Stucky, G. D. Chem. Mater. 1994, 6, 1176.23 Inagaki, S.; Fukushima, Y.; Kuroda, K. J.Chem. Soc.,Chem. Commun. 1993, 680.24 Bagshaw, S. A.; Prouzet, E.; Pinnavaia, T. J. Science1995,269, 1242.25 Kim, S. S.; Pauly, T. R.; Pinnavaia, T. J. Chem. Commun.2000, 835.26 Tanev, P T.; Liang, Y.; Pinnavaia, T. J. J. Am. Chem. Soc.1997, 119, 8616.27 Kim, S. S.; Zhang, W.; Pinnavaia, T. J. Science1998, 282,1302.28 Liu, X.; Tian, B.; Yu, C.; Gao, F.; Xie, S.; Tu, B.; Che, R.;Peng, L. M.; Zhao, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 3876.29 Fan, J.; Yu, C.; Gao, F.; Lei, J.; Tian B.; Wang, L.; Luo, Q.;Tu, B.; Zhou, W.; Zhao, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3146.30 Huo, Q.; Margolese, D. I.; Ciesla, U.; Demuth, D. G.; Feng,P.; Gier, T. E.; Sieger, P.; Firouzi, A.; Chemlka, B. F.;Schuth, F.; Stucky, G. D. Chem. Mater. 1994, 6, 1176.31 Huo, Q.; Margolese D. I.; Stucky, G. D. Chem. Mater.1996, 8, 1147.32 Huo, Q.; Leon, R.; Petroff, P. M.; Stucky, G. D. Science1995, 268, 1324.33 Ryoo, R.; Ko, C. H.; Kruk, M.; Antochshuk, V.; Jaroniec,M. J. Phys. Chem. B2000, 104, 11465.34 Galarneau, A.; Desplantier-Giscard, D.; Renzo, F. C. D.;Fajula, F. Catal. Today2001, 68, 191.35 Albouy, P. A.; Ayral, A. Chem. Mater. 2002, 14, 3391.36 Wang, L.; Qi, T.; Zhang, Y.; Chu, J. Microporous Mesopor-ous Mater. 2006, 9, 156.37 Che, S.; Lund, K.; Tatsumi, T.; Lijima, S.; Joo, S. H.; Ryoo,R.; Terasaki, O. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 2182.38 Zhao, D.; Huo, Q.; Feng, J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120,6024.39 Zhao, D.; Feng, J.; Huo, Q.; Melosh, N.; Fredrichson, G. H.;Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science1998, 279, 548.40 Jansen, J. C.; Shan, Z.; Marchese, L.; Zhou, W.; Puil, N. V.D.; Maschmeyer, T. Chem. Commun. 2001, 8, 713.41 Slowing, I.; Trewyn, B. G.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc.2007, 129, 8845.42 Radu, D. R.; Lai, C. Y.; Jeftinija, K.; Rowe, E. W.; Jeftinija,S.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13216.43 Giri, S.; Trewyn, B. G.; Stellmaker, M. P.; Lin, V. S. Y.Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5038.44 Chung, T. H.; Hung, Y.; Mou, C. Y.; Huang, D. M. Bioma-terials2007, 28, 2959.45 Kim, J. S.; Yoon, T. J.; Yu, K. N.; N oh, M. S.; Woo, M.;Kim, B. G.; Lee, K. H.; Sohn, B. H.; Park, S. B.; Lee, J. K.;Cho, M. H. J. Vet. Sci. 2006, 7, 321.46 Kortesuo, P.; Ahola, M.; Kangasniemi, I.; Yli-Urpo, A.;Kiesvaara, J. Biomaterials2000, 21, 193.47 Rejman, J.; Oberle, V.; Zuhorn, I. S.; Hoekstra, D. Biochem.J. 2004, 377, 159.48 Mayor, S.; Pagano, R. E. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2007, 8,603.49 Xing, X.; He, X.; Peng, J.; Wang, K.; Tan, W. J. Nanosci.Nanotechnol. 2005, 5, 1688.50 Mornet, S.; Lambert, O.; Duguet, E.; Brisson, A. Nano Lett.2005, 5, 281.51 Lu, J.; Liong, M.; Zink, J. I.; Tammanoi, F. Small2007, 3,1341.52 Huang, D. M.; Hung, Y.; Ko, B. S.; Hsu, S. C.; Chen, W. H.;Chien, C. L. FASEB J. 2005, 19, 2014.53 Lin, Y. S.; Tsai, C. P.; Hung, H. Y.; Kuo, C. T.; Huang, D.M.; Chen, Y. C.; Mou, C. Y. Chem. Mater. 2005, 17, 4570. 54 Vallet-Regi, M.; Ramila, A.; Real, R. P. D.; Perez-Pariente,J. Chem. Mater. 2001, 13, 308.55 Vallet-Regi, M.; Balas, F.; Colilla, M.; Manzano, M. DrugN o. 5 袁丽等:介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展647Metab. Lett. 2007, 1, 37.56 Azais, T.; Tourne-Peteilh, C.; Aussenac, F.; Baccile, N.;Coelho, C.; Devoisselle, J. M.; Babonneau, F. Chem. Mater.2006, 18, 6382.57 Horcajada, P.; Ramila, A.; Perez-Pariente, J.; Vallet-Regi,M. Microporous Mesoporous Mater. 2004, 68, 105.58 Izquierdo-Barba, I.; MartOnez, A.; Doadrio, A. L.;Perez-Pariente, J.; Vallet-Regi, M. Eur. J. Pharm. Sci. 2005,26, 365.59 Higuchi, T. J. Pharm. Sci. 1963, 52, 1145.60 Qu, F. Y.; Zhu, G. S.; Huang, S. Y.; Li, S. G.; Sun, J. Y.;Zhang, D. L.; Qiu, S. L. Microporous Mesoporous Mater.2006, 92, 1.61 Andersson, J.; Rosenholm, J.; Areva, S.; Linden, M. Chem.Mater. 2004, 16, 4160.62 Trewyn, B. G.; Whitman, C. M.; Lin, V. S. Y. Nano Lett.2004, 4, 2139.63 Zhu, Y. F.; Shi, J. L.; Li, Y. S.; Chen, H. R.; Shen, W. H.;Dong, X. P. Microporous Mesoporous Mater. 2005, 85, 75.64 Song, S. W.; Hidajat, K.; Kawi, S. Langmuir2005, 21, 956865 Zeng, W.; Qian, X. F.; Yin, J.; Zhu, Z. K. Mater. Chem.Phys. 2006, 97, 437.66 Tang, Q. L.; Xu, Y.; Wu, D.; Sun, Y. H. Chem. Lett. 2006,35, 474.67 Fagundes, L. B.; Sousa, T. G. F.; Sousa, A.; Silva, V. V.;Sousa, E. M. B. J. Non-Cryst. Solids2006, 352, 3496.68 Lai, C. Y.; Trewyn, B. G.; Jeftinija, D. M.; Jeftinija, K.; Xu,S.; Jeftinjia, S.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125,4451.69 Torney, F.; Trewyn, B. G.; Lin, V. S. Y.; Wang, K. Nat.Nanotech. 2007, 2, 295.70 Mal, N. K.; Fujiwara, M.; Tanaka, Y. Nature2003, 421,350.71 Casasus, R.; Marcos, M. D.; Martinez-Manez, R.; Ros-Lis,J.; Soto, J.; Villaescusa, L. A.; Amoros, P.; Beltran, D.;Guillem, C.; Latorre, J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8612.72 Gruenhagen, J. A.; Lai, C. Y.; Radu, D. R.; Lin, V. S. Y.;Yeung, E. S. Appl. Spectrosc. 2005, 59, 424.73 Hernandez, R.; Tseng, H. R.; Wong, J. W.; Stoddart, J. F.;Zink, J. I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3370.74 Park, C.; Oh, K.; Lee, S. C.; Kim, C. Angew. Chem., Int. Ed.2007, 46, 1455.75 Grun, M.; Lauer, I.; Unger, K. K. Adv. Mater. 1997, 9, 254.76 Vallet-Regi, M.; Chem. Eur. J. 2006, 12, 5934.77 Zhao, Y. N.; Trewyn, B. G.; Slowing, I. I.; Lin, V. S. Y. J.Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8398.78 Mortera, R.; Vivero-Escoto, J.; Slowing, I. I.; Garrone, E.;Onida, B.; Lin, V. S. Y. Chem. Commun. 2009, 3219.79 Cheng, S. H.; Lee, C. H.; Yang, C. S.; Tseng, F. G.; Mou, C.Y.; Lo, L. W. J. Mater. Chem. 2009, 19, 125280 Tu, H. L.; Lin, Y. S.; Lin, H. Y.; Hung, Y.; Lo, L. W.; Chen,Y. F.; Mou, C. Y. Adv. Mater. 2009, 21, 172.81 Engin, K.; Leeper, D. B.; Cater, J. R.; Thistlethwaite, A. J.;Tupchong, L.; McFarlane, J. D. Int. J. Hyperthermia1995, 11, 211.82 Mellman, I.; Fuchs, R.; Helenius, A. Annu. Rev. Biochem.1986, 55, 773.83 Liu, C. Y.; Guo, J.; Yang, W. L.; Hu, J. H.; Wang, C. C. Fu,S. K. J. Mater. Chem. 2009, 19, 4764.84 Liu, C. Y.; Yang, D.; Hu, J. H.; Yang, W. L. Acta. Chim.Sinica2009, 67, 843.(刘聪颖, 杨东, 胡建华, 杨武利, 化学学报, 2009, 67, 843.)85 Brevet, D.; Gary-Bobo, M.; Raehm, L.; Richeter, S.; Ho-cine, O.; Amro, K.; Loock, B.; Couleaud, P.; Frochot, C.;Morere, A.; Maillard, P.; Garcia, M.; Durand, J. Chem.Commun. 2009, 1475.86 Tsai, C. P.; Chen, C. Y.; Hung, Y.; Chang, F. H.; Mou, C. Y.J. Mater. Chem. 2009, 19, 5737.87 Rosenholm, J. M.; Peuhu, E.; Eriksson, J. E.; Sahlgren, C.;Linden, M. ACS Nano2009, 3, 197.88 Liong, M.; Lu, J.; Kovochich, M.; Xia, T.; Ruehm, S. G.;Nel, A. E.; Tamanoi, F.; Zink, J. I. ACS Nano2008, 2, 889.(Y0908282 Qin, X.; Lu, Z.)。

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