[发明专利]核壳结构的Gd-Si-Ce6多功能介孔纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种多功能介孔纳米复合材料的制备方法。

背景技术

众所周知，介孔材料是最重要的载体材料之一。高比表面积，有序稳定的介孔结构，可调的孔径和孔体积，以及易修饰的表面性质，都是介孔材料较为有吸引力的特征，这些特征有利于客体分子容易的嵌入到结构中，也为这些分子之后的扩散提供了通道。介孔材料中最引起人们注意的是中空介孔二氧化硅材料，其可控合成方案，优秀的介孔结构和表面硅醇基，使介孔二氧化硅材料具有独特的性能，如比表面积大，高孔容，统一且可调控的孔径(不同的表面活性剂都可以容易实现)，低密度，无毒的性质，很容易修饰的表面，并具有良好的生物相容性。此外，一方面空心介孔二氧化硅球由于空心结构而拥有高的存储容量，另一方面，拥有介孔层的空心球与传统的固体层空心球相比，在大规模扩散和运输中展现了很好的优势。因此空心介孔二氧化硅在催化剂、生物医学、激光等领域受到广泛的关注。其在结构控制和功能化(光学，磁学等)设计的重大进步使二氧化硅在生物技术和生物医学上的应用得以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原材料廉价，过程简单易行，能够得到内部具有空腔结构、内部空腔与外部环境通过介孔孔道互相联通的介孔纳米复合材料的核壳结构的Gd-Si-Ce6多功能介孔纳米复合材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)利用两种硅烷前驱体制备无机-有机杂化硅球；

将0.3g-0.4g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，0.4mL-0.6mL氨水(25wt％)溶解在100mL乙醇水溶液(乙醇和水的体积比为0.29-0.46)中，混合溶液水浴加热到35℃后，在搅拌下快速加入0.5mL硅烷前驱体混合物(V_BTSE:V_TEOS＝1:1,BTSE为1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷；TEOS为正硅酸乙酯)，之后在35℃保持24h。得到白色产物，用无水乙醇洗后，将其分散到160mL水中，70℃保持12h为了制得核壳的介孔二氧化硅球，产物再次乙醇洗涤和离心收集。最后为了移除模板剂CTAB，再将产物分散到含有0.24mLHCl(37wt％)的120mL乙醇溶液中，60℃保持3h，此步重复两次，以便完全移除模板剂。最后的产物用乙醇洗后真空干燥箱干燥，即可获得粒径可调的均匀核壳结构的介孔二氧化硅球，记作HMSN。

(2)利用Gd(III)与DTPA的螯合反应对二氧化硅球进行功能性修饰。具体步骤如下：首先对上一步制得的HMSN进行氨基改性。HMSN分散到水和乙醇的混合溶液中，搅拌下加入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)后加热到45℃保持8h。再将上面得到的HMSN-NH₂分散到二甲基甲酰胺(DMF)中，0.3mL-0.4mL三乙胺和二乙三胺五乙酸二酐(DTPA)加入其混合溶液中，混合溶液加热到80℃保持30min后，自然冷却到室温，再搅拌过夜。此时得到的HMSN-DTPA高速离心收集。GdCl₃溶解到后，上一步得到的HMSN-DTPA分散到10mL含15mg-35mgGdCl₃的缓冲溶液(pH＝7.4)中，室温下搅拌过夜，反应结束后，产物乙醇和水交替洗涤后离心收集，产物记作HMSN-DTPA-Gd。

(3)利用EDC–NHS反应将Ce6与HMSN-DTPA-Gd共价结合。1mg-5mg二氢卟酚(Ce6)溶解到二甲基亚砜(DMSO)中，加入等摩尔的NHSandEDC。活化30min后，再与2mL含有2mgHMSN-DTPA-Gd的缓冲溶液(pH＝7.4)混合，室温下搅拌反应12h。得到的产物用水和乙醇多次交替洗，离心收集。最终产物记作Gd-Si-Ce6。

本发明采用几种经典反应制备核壳结构的Gd-Si-Ce6多功能纳米复合材料。具有以下特点，①该复合材料内部具有空腔结构，可用于存储大量药物分子。②该复合材料具有有序的介孔孔道，可使材料的内部空腔与外部环境通过介孔孔道互相联通，可实现内外物质交换。此外，介孔二氧化硅孔道本身也可存储大量药物分子，是一种良好的药物缓释载体材料。③该复合材料在660nm激发光下可产生高效的单线态氧，可用于癌症的光动力治疗。④实验过程中都不会产生有毒产物绿色环保，且实验原材料廉价，实验过程简单易行，易于实验方法的生产及推广