一種核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的快速制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米復合材料與技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的快速制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性納米粒子因其具有較好的生物相容性、毒副作用小以及獨特的磁學性質(zhì)等優(yōu)點，在磁共振成像、免疫檢測、靶向藥物載體和細胞及生物分子分離等生物醫(yī)學領(lǐng)域具有良好的應用前景而備受人們青睞。同時，介孔氧化硅納米材料因其具有高比表面積、高孔容、均一孔徑、良好的生物相容性以及表面易于修飾等優(yōu)點，成為基因治療、藥物輸送以及醫(yī)學成像等領(lǐng)域的理想載體。其中，核殼式磁性介孔二氧化硅(Fe3O4OS12)納米復合材料作為研究的焦點，具有良好的生物相容性及獨特的磁性能，使其在醫(yī)藥、催化及化工等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。因此，合成粒徑均勻、化學性質(zhì)穩(wěn)定、以及分散性良好的磁性介孔二氧化硅復合納米材料已成為納米復合材料學領(lǐng)域的研究熱點。
[0003]近年來，人們在磁性介孔二氧化硅復合納米材料的合成和應用方面的研究取得了不少進展，但是仍然存在一些問題:核殼結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子的尺寸均勻性難以控制，不易達到適用于高分散性的納米粒子的要求，特別是經(jīng)過表面功能化后，粒子的形貌、尺寸均勻度、分散度難以控制；而且傳統(tǒng)的磁性介孔二氧化硅復合納米材料的合成時間均超過3小時，不易大量生產(chǎn)。因此，目前需要開發(fā)新的快速簡便的磁性介孔二氧化硅復合納米材料的合成方法。
[0004]不同于之前報道的耗時的磁性介孔二氧化硅復合納米材料的合成方法，本發(fā)明所報道的合成方法中僅利用水作為溶劑，在極短時間內(nèi)合成出磁性介孔二氧化硅復合納米材料。具備原料易得，反應簡單迅速，合成材料純度高的特性，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在吸附分離，催化和藥物載體領(lǐng)域具有重要應用前景。同時，我們將核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料擔載化療藥物殺傷腫瘤，提高了化療藥物的治療效果，降低了其毒副作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的快速制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。該方法具備耗時極短，反應條件為純水相的優(yōu)點，可在短時間內(nèi)制備大量的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料。
[0006]本發(fā)明還提供了核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料在腫瘤的診斷和治療方面的應用。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:采用堿水解法制備球狀磁性鐵氧體納米粒子，以球狀磁性鐵氧體納米粒子作為種子顆粒，利用水溶液中表面活性劑與無機硅源的自組裝行為，在磁性鐵氧體納米粒子表面快速包覆一層具有介觀結(jié)構(gòu)的二氧化硅復合材料，即得到核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料。
[0008]其具體制備步驟如下:
[0009]I)、球狀磁性鐵氧體納米粒子的制備:首先在反應容器A中加入二甘醇(DEG)溶液，后加入氫氧化鈉(NaOH)，得到濃度為0.lg/mL氫氧化鈉(NaOH) 二甘醇溶液，在氮氣保護下加熱至80°C備用；在反應容器B中加入34mL 二甘醇(DEG)溶液，以100?100rpm速度攪拌加入0.576g(8mmol)聚丙烯酸(PAA)和0.13g(0.8mmol)三氯化鐵(FeCl3)，在氮氣的保護下攪拌加熱至220°C繼續(xù)攪拌30分鐘，然后向反應容器B中加入1.9?5.7mL反應容器A中的氫氧化鈉(NaOH) 二甘醇溶液，攪拌反應I小時得反應產(chǎn)物，將反應產(chǎn)物磁吸分離、水洗、干燥，制得球狀磁性鐵氧體納米粒子(Fe3O4)。
[0010]2)、核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的制備:將步驟I)制備得到的1mg球狀磁性鐵氧體納米粒子(Fe3O4)分散在1ml去離子水中超聲處理10分鐘，然后加入100-500mg陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，超聲處理40分鐘后加入0.1?ImL氨水，攪拌加熱至40°C，最后緩慢滴加5_50 μ I正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌反應3分鐘后制得反應產(chǎn)物；將反應產(chǎn)物磁吸分離、水洗、干燥，制備出核殼球狀磁性介孔二氧化石圭納米復合材料，所述攪拌速度為100?lOOOrpm。
[0011]本發(fā)明制備的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料在腫瘤的診斷和治療方面的應用:
[0012]I)、核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的表面功能化處理:將核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料在反應溶劑中超聲分散后，加入功能化有機硅源，攪拌均勻后加入去離子水、鹽酸或者氨水；攪拌反應，將反應產(chǎn)物磁吸分離、水洗、干燥后得到表面功能化的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料；
[0013]所述的反應溶劑選自乙醇、乙二醇、異丙醇、甲苯中一種或大于一種以上；
[0014]所述的功能化有機硅源選自APS、APTS、AEAPS、APTES、GPTES、APDES、APTMS 中一種或大于一種以上；
[0015]所述的攪拌反應溫度為15?250°C，反應時間為I?96小時，攪拌速度為100?100rpm0
[0016]2)、裝載化療藥物:將步驟3)中經(jīng)表面功能化處理的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料分散在0.1M?飽和濃度濃度的小分子抗腫瘤藥物的溶液中，攪拌反應2?96小時，將反應產(chǎn)物磁吸分離、水洗、低溫真空干燥后得到擔載藥物的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料。溶劑為水、甘油、DMSO和異丙醇中的一種或大于一種以上，低溫干燥溫度為-50°C?(TC。
[0017]所述的抗腫瘤小分子化學藥物選自阿霉素、紫杉醇、多烯紫杉醇、硫酸長春新堿、氟脲嘧啶、甲氨蝶呤、米托蒽醌、環(huán)磷腺苷、環(huán)磷酰胺、硫酸培洛霉素、卡介、亞胺醌、鹽酸阿柔比星、卡莫絲汀、替莫唑胺、洛莫司汀、卡莫氟、替加氟、放線菌素D、絲裂霉素、安吖啶、氨磷汀、順鉬、阿拉瑞林、氨魯米特、鹽酸氮芥、索拉非尼、尼洛替尼、達沙替尼中的一種或大于一種以上；或選擇上述抗腫瘤藥物的衍生物中一種或大于一種以上；或選自上述抗腫瘤藥物與上述抗腫瘤藥物的衍生物中一種或大于一種以上的混合物。
[0018]針對上述本發(fā)明的裝載小分子化學藥物核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料，
[0019]進行如下鑒定和功能確認:
[0020]A.表征、性能鑒定:研究生理環(huán)境對新組裝體系的尺寸、分散度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，通過透射電鏡，氮氣吸附-脫附曲線，磁滯回線等方法表征其分子結(jié)構(gòu)、磁學性質(zhì)及其他理化性質(zhì)。
[0021]B.體外載藥和釋藥:取一定量的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料與含化療藥物的溶液混合，室溫下攪拌24h，離心后收集上清液。通過紫外可見光吸收光譜法檢測上清液中化療藥物的含量，計算載藥率和包封率。體外釋藥:將復合材料分散于去離子水，裝入的透析袋中，然后放入緩沖溶液中透析。緩沖液溫度為25°C，pH值分別為4.2,5.6，
6.5,7.4。每間隔2h取少量緩沖溶液進行紫外可見吸收光譜法測定，測定后再將取出的少量緩沖液倒回至釋放體系。測定24h內(nèi)不同時間點、不同pH值環(huán)境緩沖液吸光度值，計算釋藥率，繪制釋藥曲線。
[0022]C.體外抗腫瘤作用評價:處于對數(shù)生長期的腫瘤細胞或正常細胞按5000個細胞/孔分別接種于96孔板中，當細胞生長達到70%?80%融合時，分組如下:
[0023](I)核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料)組
[0024](2)核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料/化療藥物組
[0025](3)化療藥物對照組
[0026]共3組，每組設(shè)6個濃度梯度6復孔。加藥后各組繼續(xù)與細胞共孵育24、48h后，SRB法測定細胞活性。比較腫瘤細胞和正常細胞的活性，探討核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料細胞水平治療腫瘤的有效性和安全性。
[0027]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果:
[0028]1.本發(fā)明首次在純水相中合成出核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料，可在短時間內(nèi)大量制備出的形貌均一，質(zhì)量可控的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料。
[0029]2.本發(fā)明制備的核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料具備載藥容量大、生物相容性好、細胞內(nèi)吞率高、腫瘤細胞內(nèi)pH響應性釋藥、磁性能高、增強核磁成像效果、毒性低等優(yōu)點，可擔載化療藥物和基因，在腫瘤細胞內(nèi)有序釋放，降低化療藥物的毒性，改善腫瘤的診斷和治療效果。
【附圖說明】
[0030]圖1核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的透射電鏡圖。
[0031]圖2核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的磁滯回線圖。
[0032]圖3核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的氮氣吸附脫附曲線圖。
[0033]圖4核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的體外釋藥圖。
[0034]圖5核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的體外抗腫瘤圖。
【具體實施方式】
[0035]以下實施例僅用于說明本發(fā)明，而并非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0036]實施例1:核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的制備
[0037]在34mL二甘醇(DEG)溶液中，加入0.576g PAA和0.13g FeC13，在氮氣的保護下攪拌加熱至250°C，20分鐘后加入2.8mL80°C的氫氧化鈉(NaOH)的二甘醇溶液(0.lg/mL)，攪拌反應I小時后將反應產(chǎn)物磁吸分離、水洗、干燥，制得球狀磁性鐵氧體納米粒子(Fe3O4)。稱取1mg Fe3O4分散在去離子水中，加入10mg CTAB,超聲40分鐘后加入0.4mL氨水,攪拌加熱至40°C，緩慢滴加1yL TEOS,攪拌反應20分鐘；將反應產(chǎn)物分離純化，得到核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料。將其分散在10mL0.5%的硝酸銨乙醇溶液中，攪拌加熱回流三次以除去CTAB。得到核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料。通過透射電鏡，氮氣吸附脫附曲線和磁滯回線檢測發(fā)現(xiàn)核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的直徑為200nm,比表面積為500m2/g,介孔的孔徑為2nm,磁化強度為40emu。如圖1，2, 3所示。
[0038]實施例2:核殼球狀磁性介孔二氧化硅納米復合材料的