[发明专利]介孔二氧化硅纳米粒子及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于生物医学领域的介孔材料，尤其是涉及一种制备同时具有较小外径和较大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子及制备方法。

背景技术

近年来，介孔材料发展迅速，已经吸引了越来越多研究人员的关注。介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型材料。它具有其它多孔材料所不具有的优异特性：高度有序的孔道结构；孔径单一分布，且孔径尺寸可在较宽范围变化；介孔形状多样，孔壁组成和性质可调控；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和化学稳定性。介孔材料的研究和开发对于理论研究和实际生产都具有重要意义，可被广泛应用于包括化学传感器、药物的靶向治疗、药物输送等领域。

在过去的十年里，使用最多的介孔材料是二氧化硅纳米材料。纳米二氧化硅为无定型白色粉末、无毒、无味，表面存在羟基从而具有良好的生物相容性，具有粒径小、纯度高、比表面积大、分散性能好的特点，以及优越的稳定性，因此是许多研究者的首选。

现已报道过各种形态结构(薄膜状、纤维状、粉状、球状等)的介孔纳米二氧化硅材料(如MCM系列和SBA系列)的制备方法，例如干法制备法、溶胶-凝胶法、微乳液有机模板法和超重力法。但是，由于纳米二氧化硅易团聚，不易保持良好的分散性，使其应用受到很大限制，而且由于传统制备方法中的有害化学物质(例如：氨水、N₂H₄作为催化剂)，它们可能成为生物应用上的难题，最重要的是这些方法制备粒子的外径很难小于直径200nm，孔径也仅限于3nm以下。因此如何制备粒径分布均匀、分散性良好的介孔纳米二氧化硅，成为应用领域中的一个焦点问题。

我们在喷涂法的基础上进行改进，在油水相中采用微乳液有机模板法。该法在反应体系中形成水包油的体系，在胶束中同时进行水解和聚合反应，使制备出粒径均一、分散性好，无沉淀或团聚的纳米粒子，且粒径能够控制到50～150nm，孔径能够控制到4～15nm。

发明内容

本研究的目的旨在提供一种制备介孔二氧化硅纳米粒子的方法，重点解决了介孔二氧化硅纳米粒子能够同时具有更小外径，且具有更大孔径的问题。在油水相中使用有机模板法制备，在反应过程中粒子分散性好，无沉淀或团聚现象。并采用赖氨酸作催化剂，减少了制备毒性，且能够有效控制纳米粒子粒径，阻止团聚。制备的二氧化硅纳米粒子其孔径在4～15nm，其外径在50～150nm，有很好的选择性吸附和催化活性，拓展了介孔二氧化硅纳米粒子在生物医学领域的应用。

本发明所述的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征步骤如下：

1)将0.2～2份表面活性剂溶解于300份去离子水中，加热混合得到澄清溶液；

2)将10～250份疏水组分、0.1～18份有机单体、0.1～18份硅源、20～100份催化剂、1～9份引发剂依次添加到步骤1)的体系中；在氩气保护下，60～80℃下反应进行2～4h；

3)步骤2)的反应体系停止加热，降至室温，离心洗涤；500℃～800℃煅烧除去有机组分，制得介孔二氧化硅纳米粒子。

所述的介孔二氧化硅纳米粒子，是指平均孔径在4～15nm且外径在50～150nm，具有球形多孔结构、分散性良好的介孔二氧化硅纳米粒子。

所述的表面活性剂，包括十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基三甲基溴化胺(DTAB)中的一种或两种的组合。

所述的疏水组分为正辛烷、异辛烷中的一种或两种的组合。

所述的有机单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种的组合。

所述的硅源为正硅酸乙酯(TEOS)、四氯化硅中的一种或两种的组合。

所述的催化剂为左旋赖氨酸、右旋赖氨酸中的一种或两种的组合。

所述的引发剂为为偶氮二异丁基脒盐(AIBA)、偶氮二异(N-胺乙基)丁脒(ABEA)中的一种或两种的组合。

本发明的制备过程均是在氩气保护下进行。