介孔納米磷灰石的模板法調(diào)控合成及形成機(jī)理.pdf

1、本文采用模板法制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的磷灰石(HAP)納米顆粒。通過(guò)改變模板劑種類(lèi)、濃度、反應(yīng)溫度、添加劑等來(lái)調(diào)控納米介孔HAP的孔形、孔徑及顆粒形貌等，提高納米HAP的孔體積和比表面積。同時(shí)對(duì)介孔HAP進(jìn)行磁性、熒光等功能性摻雜，賦予HAP藥物載體磁性靶向和生物標(biāo)識(shí)功能。采用X-射線衍射(XRD/SAXRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、氮?dú)馕降确治鍪侄窝芯苛烁鞣N介孔HAP的顯微

2、組織結(jié)構(gòu)。在活性劑自組裝的基礎(chǔ)上，深入探討了模板劑引導(dǎo)合成介孔磷灰石的調(diào)控機(jī)理。并探討了摻雜納米介孔HAP的功能性及納米介孔HAP對(duì)模型藥物的吸附與體外釋放性能。
　　以乙烷基、正戊基、正辛基及十二烷基磷酸酯作原位模板劑，合成了高度有序結(jié)構(gòu)的前軀體。400℃煅燒后，僅乙烷基磷酸酯得到的六方排列納米結(jié)構(gòu)和非高度有序的介觀結(jié)構(gòu)仍然保持，形成磷灰石的六方納米孔道結(jié)構(gòu)和蠕蟲(chóng)狀介孔結(jié)構(gòu)，合成的磷灰石比表面積為42m2/g、孔體積為0.064

3、4cm3/g。加入Tween-60作共模板劑時(shí)，得到的片層狀磷灰石具有大量孔徑約為4nm的蠕蟲(chóng)狀介孔，且該介孔結(jié)構(gòu)650℃熱處理后仍然存在，具有高的熱穩(wěn)定性。
　　P123和Tween-60混合模板劑引導(dǎo)合成HAP時(shí)，通過(guò)P123的量、反應(yīng)溫度和添加劑可很好地調(diào)控磷灰石的形貌、表面性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)。這種混合模板對(duì)介孔磷灰石的調(diào)控機(jī)理為：P123的量、反應(yīng)溫度和添加劑等參數(shù)影響混和表面活性劑在水溶液中的自組裝行為，這些參數(shù)發(fā)生變化時(shí)活

4、性劑自組裝體組裝方式和形狀發(fā)生改變，鈣和磷沉積在自組裝體后得到不同的介孔磷灰石，達(dá)到調(diào)控合成介孔磷灰石的目的。P123和Tween-60濃度分別為0.04和0.1mol/L及60℃下合成片層狀自組裝體，熱力學(xué)上來(lái)講自組裝體活性劑分子親水鏈排列有利于羥基磷灰石沿著其長(zhǎng)度方向生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致沿c軸定向生長(zhǎng)的竹筏狀磷灰石的形成。利用P123高溫云點(diǎn)完全不溶和低溫完全可溶的特性，結(jié)合Tween-60高云點(diǎn)性質(zhì)，將形成的核-殼膠束作為模板合成磷灰石

5、，能夠得到球形的磷灰石空心納米顆粒。加入檸檬酸作為添加時(shí)，可調(diào)節(jié)膠束的形狀，得到棒狀狀的磷灰石空心納米顆粒。該空心納米棒內(nèi)表面被修飾了厚為1.15nm、具有pH感應(yīng)性的檸檬酸分子層，具有大的比表面積和孔體積，是一種優(yōu)良的藥物載體。
　　利用MDP作模板劑時(shí)，能夠合成具有層狀介孔結(jié)構(gòu)的三斜鈣磷石/磷灰石納米顆粒。MDP加入量、反應(yīng)溫度、乙醇加入量及Ca/P摩爾比調(diào)控著合成產(chǎn)物的形狀、尺寸、層狀介孔結(jié)構(gòu)的層間距。MDP模板合成層狀介孔

6、結(jié)構(gòu)的三斜鈣磷石/磷灰石調(diào)控機(jī)理為：溫度、乙醇加入量和Ca/P摩爾比使由MDP、鈣和磷組合而成的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合體的化學(xué)位能發(fā)生改變，復(fù)合體只有通過(guò)改變尺寸和層狀片晶之間的距離等來(lái)改變自身的化學(xué)位能，從而與反應(yīng)體系化學(xué)位能的保持平衡。
　　在MDP引導(dǎo)下：Sm3+離子摻雜的HAP具有良好的熒光性能，且發(fā)光性隨摻入量的增加而增強(qiáng)；摻入的Fe2+形成磁性的Fe3O4或γ-Fe2O3顆粒鑲嵌在HAP顆粒中，得到的HAP磁性隨Fe2+摻入量

7、的增加而增強(qiáng)；Sm3+和Fe2+復(fù)合摻雜合成的介孔磁性-熒光多功能HAP納米顆粒，同時(shí)具有很強(qiáng)的磁性和極好的熒光性，且具有高比表面積(153.52m2/g)、大孔體積(0.3286cm3/g)及雙孔徑的分布(3.64 and9.014nm)。Sm3+和Fe3+以固溶和氧化物的形式存在于這種介孔磁性-熒光多功能納米HAP顆粒中。
　　在藥物吸附裝載中，空心結(jié)構(gòu)使空心納米磷灰石載藥量大大提高。表面修飾檸檬酸的空心HAP納米棒萬(wàn)古霉素裝

8、載效率達(dá)24.14％，加入PDAD后載藥效率增加至35.83%；這種空心HAP納米棒載藥后，在緩沖液中釋放時(shí)具有明顯的pH值感應(yīng)性，中性環(huán)境下藥物釋放速率快，酸性條件下釋放速率慢；而加入PDAD后，在中性環(huán)境下藥物釋放緩慢，20小時(shí)后累積藥物釋放率不到28%，但在弱酸環(huán)境下前5個(gè)小時(shí)藥物釋放率達(dá)到89.28%、20個(gè)小時(shí)后釋放率超過(guò)98%。此外，得到的磁性-熒光介孔納米HAP對(duì)萬(wàn)古霉素的吸附效率亦可達(dá)33.68%。藥物吸附和體外釋放結(jié)果