pH刺激响应型介孔二氧化硅纳米容器制备及其可控释放性能研究

摘要

纳米容器是指具有纳米尺度的能储存及释放所需物质的中空材料。介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)具有包裹量大、表面易修饰及生物相容性好等优点，已经作为理想的纳米容器应用于生化领域的研究。特别是具有响应性的介孔二氧化硅纳米颗粒，通过刺激因素可达到对客体分子的可控释放，外界刺激主要包括有pH、温度、光和氧化还原反应等，其中以pH为刺激因素研究最为广泛。基于此，本论文以构建pH响应型智能纳米容器载体系统为目标，开展了酸/碱双刺激——响应型中空介孔二氧化硅微球的制备以及药物和缓蚀剂分子的可控释放研究，具体工作如下。
　　以聚苯乙烯(PS)微球为硬模板，制备中空介孔二氧化硅纳米微球(HMSs)，通过对其表面安装双稳态准轮烷分子作为超分子纳米阀门，实现了酸/碱双刺激——响应的释放功效，分别以药物吉西他滨(Gem)和缓蚀剂苯骈三氮唑(BTA)、咖啡因(Caf)作为客体分子，研究了pH响应下客体分子的可控释放行为。采用扫描透射电子显微镜（SEM/TEM），X射线衍射(XRD)和比表面积分析等手段表征HMSs形貌和结构，使用固体核磁共振(SS NMR)，傅里叶红外光谱分析(FTIR)，热重分析(TGA)，元素分析及Zeta电位等方法验证HMSs表面功能化过程，利用紫外-可见分光光度计(UV-vis)实时监测客体分子在不同pH下的释放过程。实验结果显示，利用超分子自组装技术组装而成的智能纳米容器实现了在中性条件下“零释放”，酸或碱性条件下大量释放的效果，这种特殊的可控释放性能一方面可作为药物载体实现生物体pH环境下药物的可控释放，另一方面也可作为智能防腐涂层的活性因子，自主感应腐蚀微阳极区的局部酸化和微阴极区的局部碱化，释放缓蚀剂阻止腐蚀蔓延。另外通过改变HMSs壳厚和表面功能过程，一定程度上提高了客体分子的封装量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 纳米容器制备技术

1．1．1 聚电解质层层自组装

1．1．2 两嵌段共聚物自组装

1．1．3 种子沉淀聚合

1．2 分子机器

1．2．1 轮烷

1．2．2 准轮烷

1．2．3 索烃

1．3 刺激响应型介孔二氧化硅纳米容器

1．3．1 pH响应

1．3．2 温度响应

1．3．3 光响应

1．3．4 氧化还原响应

1．3．5 其他响应类型

1．4 本课题的研究内容

2 智能纳米容器对药物酸／碱双刺激——响应释放性能的研究

2．1 概述

2．2 实验试剂和表征手段

2．2．1 实验试剂

2．2．2 表征手段

2．3 实验路线

2．4 中空介孔二氧化硅微球的制备及表征

2．4．1 实验步骤

2．4．2 PS和HMSs的电镜分析

2．5 中空介孔二氧化硅微球的表面功能化及表征

2．5．1 实验步骤

2．5．2 HMSs表面功能化过程13C SS NMR和29Si SS NMR分析

2．5．3 HMSs表面功能化过程小角X射线衍射分析

2．5．4 HMSs表面功能化过程N2吸附-脱附分析

2．5．5 HMSs表面功能化过程Zeta(ζ)电位分析

2．5．6 HMSs表面功能化过程元素分析

2．5．7 HMSs表面功能化过程热重分析

2．5．8 HMSs表面功能化过程红外光谱分析

2．6 表面功能化中空介孔二氧化硅微球的吉西他滨封装及可控释放研究

2．6．1 实验步骤

2．6．2 吉西他滨(Gem)封装表征

2．6．3 吉西他滨(Gem)可控释放研究

2．7 本章小结

3 智能纳米容器对缓蚀剂酸／碱双刺激——响应释放性能的研究

3．1 概述

3．2 实验试剂和表征手段

3．2．1 实验试剂

3．2．2 表征手段

3．3 实验路线

3．4 二茂铁二甲酸单取代己二胺反应(Fc-NH2)的合成和表征

3．4．1 实验步骤

3．4．2 核磁NMR表征分析

3．4．3 质谱表征分析

3．5 中空介孔二氧化硅微球的制备和表征

3．5．1 实验步骤

3．5．2 HMSs透射电镜分析

3．6 中空介孔二氧化硅微球的表面功能化与表征

3．6．1 实验步骤

3．6．2 HMSs表面功能化过程小角X射线衍射分析

3．6．3 HMSs表面功能化过程N2吸附-脱附分析

3．6．4 HMSs表面功能化过程Zeta(ζ)电位分析

3．6．5 HMSs表面功能化过程元素分析

3．6．6 HMSs表面功能化过程热重分析

3．7 表面功能化中空介孔二氧化硅微球的苯骈三氮唑封装及可控释放研究

3．7．1 实验步骤

3．7．2 苯骈三氮唑(BTA)封装表征

3．7．3 苯骈三氮唑(BTA)可控释放研究

3．8 表面功能化中空介孔二氧化硅微球的咖啡因封装及可控释放研究

3．8．1 实验步骤

3．8．2 咖啡因(Caf)封装表征

3．8．3 咖啡因(Caf)可控释放研究

3．9 本章小结

4 结论

致谢

参考文献

附录