介孔材料的合成及其作為藥物載體的研究.pdf

1、介孔材料是上世紀(jì)90年代初被首次發(fā)現(xiàn)的,是一個集物理、化學(xué)、材料等為一體的多學(xué)科交叉領(lǐng)域。由于其2.50 nm均勻可控的孔徑,大的比表面積和孔容等特性使其在催化、分離、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用,引起了研究者的廣泛興趣。介孔材料的介觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成是介孔材料的重要特征。不同的介孔的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)組成使介孔材料具有不同的特性,并可產(chǎn)生不同的應(yīng)用前景。人們從不同的角度闡述了介孔材料的結(jié)構(gòu)形成機(jī)理,但還不夠完善。本文使用陰離子表面活性劑導(dǎo)向

2、體系對介孔結(jié)構(gòu)形成機(jī)理進(jìn)行了更加深入的研究,并據(jù)此提出了新的結(jié)構(gòu)控制機(jī)理；使用硬模板的方法合成了金屬氧化物介孔材料；選擇介孔材料作為藥物載體,發(fā)展了一種基于介孔材料的經(jīng)皮藥物投遞系統(tǒng)。
　　 在第二章中,本文采用陰離子表面活性劑Ⅳ-肉豆蔻酰谷氨酸(C14GluA)作為模板劑,N-三甲氧基硅丙基-N,N,N-三甲基氯化銨(TMAPS)作為助結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑(CSDA),通過改變該合成體系中關(guān)鍵組分的比例關(guān)系,通過大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制了陰離子

3、表面活性劑導(dǎo)向介孔材料(AMS)的合成相圖。通過對合成相圖中相區(qū)分布的討論,本文系統(tǒng)地考察了介孔結(jié)構(gòu)的控制機(jī)制,并提出在該體系中存在以下結(jié)構(gòu)控制機(jī)理。(1)有機(jī)/無機(jī)界面曲率決定了介孔類型,即介孔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是雙連續(xù)的,直管狀的還是籠狀的。有柵無機(jī)界面曲率的改變可由表面活性劑堆積常數(shù)g的改變來實(shí)現(xiàn)。(2)在籠狀介觀相的形成過程中,介觀籠之間的靜電相互作用起到了關(guān)鍵作用。當(dāng)介孔籠間相互作用比較強(qiáng)時,介觀籠的堆積表現(xiàn)為“硬球”緊密堆積；而當(dāng)介孔

4、籠間相互作用比較弱時,介觀籠的堆積表現(xiàn)為“軟球”堆積,由緊密堆積和最小表面積共同決定其堆積方式。在“軟球”堆積產(chǎn)生的各種介觀相中,立方相Fd-3m和Pm-3n出現(xiàn)在介觀籠間相互作用相對較弱的體系中,而四方相P42/mnm出現(xiàn)在介觀籠間相互作用相對較強(qiáng)的體系中。其中籠狀介觀相形成機(jī)理是被首次提出。
　　 在第三章中,通過表面活性劑分子設(shè)計的策略,合成了一具有厚壁結(jié)構(gòu)的介孔材料。本文使用一種烷基醇聚醚羧酸鹽(AEC)型表面活性劑作為

5、模板劑,通過該分子中聚氧乙烯(EO)鏈段和羧酸官能團(tuán)分別與硅物種和CSDA發(fā)生氫鍵和靜電相互作用,合成了具有雙重硅壁結(jié)構(gòu)的介孔材料。該材料表現(xiàn)出較大的孔壁厚度和較高的水熱穩(wěn)定性。另外,本文通過AEC分子中EO鏈段平均長度的控制對介孔材料的壁厚進(jìn)行了精細(xì)調(diào)節(jié)。
　　 在第四章中,本文通過硬模板的方法使用Co3O4復(fù)制了不同孔徑的SBA-15(p6mm),KIT-6(Ia-3d)和AMS-10(Pn-3m)材料,得到了不同結(jié)構(gòu)的介孔

6、Co3O4,并初步地研究了模板二氧化硅材料的孔徑和空間對稱性與硬模板法合成的介孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn),(1)當(dāng)SBA-15的孔徑較小時,在反相復(fù)制為Co3O4時介孔結(jié)構(gòu)不能被保持,得到的是相互分離的單晶納米絲；而當(dāng)SBA-15的孔徑較大的情況下,反相復(fù)制得到的介孔Co3O4保持了模板介孔二氧化硅材料的空間結(jié)構(gòu),并能保持模板材料的外形。(2)當(dāng)KIT-6材料的孔徑較小時,同時發(fā)生Co3O4復(fù)制Ia-3d結(jié)構(gòu)雙連續(xù)孔道中的單套孔道

7、和雙套孔道。當(dāng)KIT-6材料的孔徑較大時,其Ia-3d結(jié)構(gòu)中兩套互不連通的介觀孔道被Co3O4完全復(fù)制。(3)在所能獲得的AMS-10的孔徑范圍內(nèi)(5.1 nm-6.7 nm),Co3O4復(fù)制了Pn-3m結(jié)構(gòu)雙連續(xù)孔道中的雙套孔道和單套孔道。硬模板復(fù)制法也提供了模板材料的結(jié)構(gòu)信息,我們發(fā)現(xiàn)AMS-10沿D曲面生長的二氧化硅壁中,在最薄的地方可能存在連通D曲面兩側(cè)雙連續(xù)孔道的有序微孔。
　　 在第五章中,發(fā)展了一種基于介孔材料的在

8、經(jīng)皮給藥領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用的藥物投遞系統(tǒng)。本文使用異硫氰酸熒光素(FITC)作為模型藥物,首先將藥物鍵合到可穿透細(xì)胞膜的多肽(CPP)上,使藥物具有了穿透細(xì)胞膜的能力；然后將此化合物引入到有機(jī)無機(jī)雜化材料中,實(shí)現(xiàn)對藥物/CPP的穩(wěn)定化及對藥物的控制釋放。該方法的有效性被體外釋放、基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明其釋放曲線呈S型,即存在誘導(dǎo)期,加速釋放期和釋放完畢三個階段,總釋放時