[发明专利]一种纳米二氧化硅空心球材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米二氧化硅空心球材料及其合成方法。

背景技术

介孔二氧化硅作为药物的缓释材料有着重要的价值。在利用介孔材料作为负载介质时，其形貌对于性能也存在着诸多影响。Fan与Lei等人通过比较传统的SBA-15材料与控制尺寸的棒状SBA-15的对不同酶进行吸附的实验发现，较小尺寸的棒状SBA-15具有更多的开口，能够大大提升材料固定酶的性能。而类似SBA-16等具有三维笼状结构材料的窗口尺寸较小，可通过高温水热增大其开口尺寸来提高负载性能。尽管三维笼状结构的材料负载性能较差，目标物不易进行较彻底的负载，但是负载在这些材料中的物质却同样不易被排出，该性能恰恰是药物缓释所需要的效果。有文献比较了三维双螺旋结构的MCM-48、二维直管状结构的MCM-41以及三维立方笼状结构的SBA-16的药物缓释性能，发现三维双螺旋结构的MCM-48具有最快的释放药物效果，二维直管状结构的MCM-41的缓释时间为前者的5倍，而SBA-16却达到了20倍。因而，制备同时具有较高分散性和纳米空心球状形貌的二氧化硅材料则将成为一种新型的缓释载体。

此外，二氧化硅材料且具有良好的生物相容性，可与细胞相亲，当尺寸在亚微米尺度时，它们很容易被细胞所吞噬吸收。因此，粒径具有纳米尺度(＜100nm)的多孔二氧化硅材料近来引起了人们的广泛关注，并且其孔结构则能够负载目标物进入到这些细胞中，因而这一类材料成为近期非常热门的药物载体与缓释材料^[18，19]。

Huo等人使用1，3，5-三甲苯(TMB)携带微量油溶性荧光分子，使其在表面活性剂胶束疏水核增溶并制得了荧光功能化的壳核结构纳米颗粒，该粒子能通过细胞吞噬作用进入到细胞中，具有很好的应用前景，但是如果按照这样的方法，目标物需要在合成的初始就加入到体系中，而对于该目标物的选择则会受到强酸性的反应条件以及目标物必须油溶且不水溶等多重限制，这大大阻碍了它的实际使用。

发明内容

本发明采用F108(EO₁₃₂PO₅₀EO₁₃₂)(EO环氧乙烯；PO环氧丙烯)等表面活性剂作为模板，在酸性溶液中制备纳米二氧化硅空心球材料，该空心球材料具有很好的单分散性，颗粒可以完全分散在各种溶剂中，其壁厚在5-20nm，孔径在5-20nm范围内，可调。

本发明的目的是提供一种纳米二氧化硅空心球材料及其制备方法。

本发明提出的尺寸超小、均匀分散的纳米二氧化硅空心球材料合成时所用的表面活性剂与硅源的质量比为1∶1～2，壁厚在5-20nm，孔径在5-20nm范围内，可调。

本发明的尺寸超小、均匀分散的纳米二氧化硅空心球材料的制备方法如下：

(1)将表面活性剂(如F108、F127、Brij700等)溶解形成均一水溶液，用盐酸调节不同酸度使氢离子浓度在0.1～2M，加入扩孔剂三甲苯(TMB)继续搅拌6-24h，并在搅拌下加入硅源：正硅酸甲酯、正硅酸乙酯TEOS或硅酸钠，体系的反应温度为20～40℃，继续搅拌6～24小时后，加入二甲基硅酸二甲酯或二甲基硅酸二乙酯，即制得母液，其中各组分的质量比为：

表面活性剂∶硅源＝1∶1～2；

水∶硅源＝30∶1～1.5；

三甲苯∶硅源＝0～0.7∶1；

水∶二甲基硅酸二甲酯或二甲基硅酸二乙酯＝30～60∶1；

(2)渗析，将步骤(1)制得的母液倒入截留分子量为3000-30000的渗析膜，放入蒸馏水中并反复更换蒸馏水渗析1～3天至溶液的pH值为4.0～7.0；

(3)干燥，将步骤(2)渗析后的产物放入60～100℃烘箱中烘干；

(4)模板剂的去除，将干燥后的产物在300～400℃条件下焙烧4-8h除去表面活性剂，制得纳米二氧化硅空心球材料；或将干燥后的产物溶解入30mL 10％～20％H₂O₂中，pH调为1～3.5，置于石英的夹套烧杯中使用20～40℃循环水控温，使用两盏波长253nm功率15W的紫外灯光照12～24h，最后在60～100℃烘箱烘干，制得纳米二氧化硅空心球材料；或将干燥后的产物溶解入30mL 10％～20％H₂O₂中，pH调为1～3.5，置于石英烧杯中置于100～120℃烘箱中水热12～24h，所得产物在60～100℃烘箱烘干，制得纳米二氧化硅空心球材料。