光磁功能化介孔SiO2基材料的設(shè)計(jì)合成及其藥物緩釋性能研究.pdf

1、介孔二氧化硅材料具有大比表面積、高孔容、均勻可調(diào)的孔徑、無(wú)毒性、易修飾的表面和良好的生物相容性等獨(dú)特的組織和結(jié)構(gòu)性能,因此在傳感器、催化劑、生物醫(yī)學(xué)、激光、甚至環(huán)境應(yīng)用等領(lǐng)域都存在廣闊的應(yīng)用空間。尤其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,近年來(lái)研究日益增多,主要包括藥物緩釋、生物成像、光熱治療和動(dòng)力學(xué)治療。然而,隨著藥理、病理和診療手段的日益改進(jìn),對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、功能、尺寸和組成的要求也越來(lái)越高,單一功能的純介孔二氧化硅材料已經(jīng)不能滿足科研和應(yīng)用的要求。

2、因此,功能化的介孔二氧化硅復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生,并得到了廣泛的研究。本論文正是針對(duì)這一方向,設(shè)計(jì)合成了多種不同組成和結(jié)構(gòu)的光和/或磁功能化的介孔二氧化硅復(fù)合材料,并初步研究了復(fù)合材料在藥物緩釋領(lǐng)域的應(yīng)用。其中,磁性材料選取鐵的氧化物納米粒子,因?yàn)樗鼈儾坏?jīng)濟(jì)實(shí)惠、制備方法簡(jiǎn)單,而且具有良好的生物相容性和極強(qiáng)的磁性。熒光材料選取擁有尖銳發(fā)射光譜、大斯托克斯位移、長(zhǎng)熒光壽命、高化學(xué)/光化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性和低光致漂白效率的稀土熒光粉。
　　

3、制備的光和/或磁功能化復(fù)合材料利用嵌入結(jié)構(gòu)和核殼結(jié)構(gòu)兩種形式組裝而成。嵌入結(jié)構(gòu)即在介孔二氧化硅材料的介孔孔道或基質(zhì)中嵌入非常微小的磁性/熒光納米晶;核殼結(jié)構(gòu)是指以磁性/熒光納米粒子為核在其表面包覆介孔二氧化硅層。本論文分別利用這兩種結(jié)構(gòu)制備了多種光和/或磁功能化的介孔二氧化硅復(fù)合材料,并采用X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、N2吸附/脫附測(cè)試、激發(fā)與發(fā)射光譜和超導(dǎo)量子干涉儀等表征手段對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行表征。此外,我們將制備的復(fù)合材料用

4、作藥物緩釋載體,并利用紫外可見吸收光譜和共聚焦激光掃描顯微鏡檢測(cè)載藥體系在體外和細(xì)胞內(nèi)的藥物緩釋性能,以確定其在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
　　因此,本論文主要包括以下五方面內(nèi)容:首先,采用簡(jiǎn)單的溶劑熱法合成新型纖維狀介孔二氧化硅微米粒子(FMSMs)。FMSMs具有迷人的纖維狀形貌,且孔徑分布沿著粒徑方向逐漸增大。值得注意的是,從微粒中心到表面逐漸增大的介孔孔道提供了易于觸及的高表面積。這一特征對(duì)質(zhì)量傳輸非常重要,因?yàn)樵龃蟮慕榭卓卓诶?/p>

5、藥物分子抵達(dá)孔道內(nèi)部的活性位點(diǎn),意味著纖維狀介孔二氧化硅微球利于藥物分子的擔(dān)載。因此,對(duì)于這種新型介孔二氧化硅材料,我們將著重研究其尺寸和孔徑對(duì)藥物緩釋性能的影響。
　　再以FMSMs為基礎(chǔ),利用嵌入結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)制備了一種磁功能化的纖維狀介孔二氧化硅復(fù)合材料(Fe3O4/FMSMs)。材料的合成方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而且可以大規(guī)模生產(chǎn)。Fe3O4/FMSMs復(fù)合材料保持了純介孔二氧化硅材料迷人的纖維狀結(jié)構(gòu),具有更小粒徑(約300nm)的同時(shí)

6、保持了較高的比表面積,因此更利于生物應(yīng)用。為了評(píng)估該復(fù)合材料作為醫(yī)藥材料應(yīng)用的潛力,一方面采用MTT分析檢測(cè)了Fe3O4/FMSMs在人體宮頸癌細(xì)胞中的毒性和生物相容性。另一方面以阿霉素作為藥物模型,利用共聚焦激光掃描顯微鏡研究了Fe3O4/FMSMs作為載藥體系在人體細(xì)胞內(nèi)的藥物緩釋性質(zhì)。此外,利用核殼結(jié)構(gòu),制備了另一種磁功能化介孔二氧化硅復(fù)合材料,表示為Fe3O4@mSiO2。
　　然后,分別利用嵌入結(jié)構(gòu)和核殼結(jié)構(gòu)制備了MCM

7、-48@YVO4:Eu和Gd2O3:Eu@mSiO2兩種稀土熒光功能化的介孔復(fù)合材料。并選擇不同的藥物分子研究復(fù)合材料在模擬體液中的藥物緩釋性能。此外,兩種復(fù)合材料在紫外光激發(fā)下均發(fā)射Eu3+獨(dú)特的紅色熒光。值得注意的是,載藥系統(tǒng)中Eu3+的熒光強(qiáng)度隨著藥物分子累計(jì)釋放量的增加而增強(qiáng)。因此可以通過(guò)檢測(cè)緩釋進(jìn)程中熒光強(qiáng)度的變化來(lái)識(shí)別、追蹤和檢測(cè)載藥系統(tǒng)藥物釋放量的多少,促使稀土熒光功能化的載藥系統(tǒng)應(yīng)用前景更為廣闊。
　　最后,結(jié)合嵌

8、入結(jié)構(gòu)和核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成一種光磁雙功能復(fù)合材料,表示為Fe3O4@mSiO2@NaYF4:Yb,Er/Tm。復(fù)合材料具有極高的磁性能,磁飽合強(qiáng)度高達(dá)38.0emu/g。利用紅外光激發(fā)的NaYF4:Yb,Er(或Tm)上轉(zhuǎn)換納米晶作為熒光材料,一方面可以避免下轉(zhuǎn)換熒光粉使用的紫外激發(fā)光對(duì)生物體的傷害;另一方面避免了生物體自熒光等現(xiàn)象對(duì)檢測(cè)背景的影響,提高信噪比。此外,對(duì)復(fù)合材料在緩釋領(lǐng)域的應(yīng)用及在生物體液環(huán)境中的穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)檢測(cè)。