嵌段共聚物介导合成多级孔氧化硅纳米颗粒及其生物医学应用

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介孔氧化硅纳米材料因其比表面积大、孔容高、孔径可调等优点被广泛应用于催化、吸附分离、生物医药等方面。此外,由于介孔氧化硅材料具有良好的生物相容性,使其在生物医药应用方面尤其是作为药物载体尤为瞩目。近年来,具有不同形貌/结构(树枝状、空心型、卵壳型)的多级孔氧化硅材料被相继合成并应用于生物医药领域。然而,大多数已报道的多级孔氧化硅均存在着孔径较小、颗粒形貌/孔结构难以调控等问题,一定程度上限制了其在生物领域的应用。针对这些问题,本课题组率先提出“界面自组装/溶胶-凝胶”策略,即利用阳离子表面活性剂/嵌段共聚物复合胶束调控多孔氧化硅的形成过程,构建系列多级孔氧化硅纳米颗粒。本论文在课题组前期工作的基础上,进一步开发出系列简便调控方法成功制备出具有不同形貌/孔结构的多级孔氧化硅纳米颗粒,并通过引入功能性纳米颗粒或药物分子构建多功能多孔氧化硅纳米载药体系,为肿瘤的安全高效治疗提供新的思路和方法。论文主要研究内容包括以下三个部分:  (1)以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)为双模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,通过精确调控模板剂与硅物种之间的界面自组装行为,成功制备三种多级孔氧化硅纳米颗粒,包括核壳型双介孔氧化硅纳米颗粒,嵌入型双介孔氧化硅纳米颗粒及空心型介孔氧化硅纳米颗粒。以盐酸阿霉素为药物模型,重点探究三种多孔纳米颗粒作为药物输运载体的潜能,包括纳米颗粒形貌/孔结构对载药量、释放性能及细胞存活率的影响规律。  (2)发展了简单有效的“选择性萃取”法制备具有“蛋黄-蛋壳”结构的介孔氧化硅纳米粒子(YSMSNs)。此外,通过调节TEOS的加入量可调节YSMSNs的壳层厚度(10-35nm)。由于具有独特的有机胶束内核、空腔结构及无机介孔氧化硅外壳,YSMSNs可成功共担载疏水性抗癌药物姜黄素(6.4%)和亲水性抗癌药物盐酸阿霉素(19.4%)。细胞实验和小鼠活体实验表明,药物共担载的Cur@DOX@YSMSNs均展示出良好的肿瘤治疗效果及良好的生物安全性。  (3)在上述工作的基础上,利用嵌段共聚物胶束优异的封装能力,一步法成功制备出金纳米棒(AuNRs)担载的卵壳型介孔氧化硅纳米颗粒AuNRs@YSMSNs。此外,通过调整预先合成AuNRs的加入量可以有效调节包裹金棒的平均数量。结果表明,在近红外(NIR)照射下,DOX-AuNRs@YSMSNs具有优异的光热性能和热响应释放药物性能。细胞实验表明,NIR照射下的DOX-AuNRs@YSMSNs对癌细胞SMMC-7721有显著的杀伤效果。
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