1。3 介孔纳米材料简介
介孔纳米材料可以分为无序和有序介孔两种。无序介孔材料,顾名思义,具有不规则的介孔形貌,其孔径大小分布较宽,因此不利于药物载体的使用。而20世纪90年代初,科研人员开始制备有序介孔材料,开辟了介孔纳米材料的应用新领域。为了得到有序的介孔,一般会是在利用有机表面活性剂作为模版,在溶液中完成自组装,随后将无机源物质作为反应界面,包裹在有序胶束的表面。通过焙烧或萃取法去除有机模板机,得到无机骨架。这种依托自组装完成的材料一般可形成可控的、大小在1。5nm~30nm之间、规则有序的孔隙。除此以外,有序介孔材料由于其含有无机源,因此所得材料具有良好的水、热稳定性[5]。
1。4 介孔二氧化硅材料及其制备工艺
根据IUPAC的相关规定,多孔材料中,孔径大于50nm的固体称为大孔材料,孔径小于2nm的固体称为微孔材料,而孔径大小在2~50nm的固体则称为介孔。通常,药物分子一般是一至几个纳米,所以介孔材料的孔道恰恰适合药物分子的吸附和存储,这也为介孔材料应用在药物载体领域提供了保障。
介孔二氧化硅根据其制备工艺,有不同的形貌,由此得来不同的型号。其中,用于载药缓控释领域的主要有SBA-15型、MCM-41型和MCM-48型。其中, MCM-48和MCM-41主要采用传统的STOBER法来制备,这种方法由于原料经济实惠、操作步骤简单,受到了很多人的青睐。而且在这种方法下,可以调节有效介孔孔道的结构。图1。1给出了传统施拖贝尔法合成介孔二氧化硅微球的基本原理。
原理如下:本方法中,模板剂选用CTAB,无机源即硅源选用正硅酸乙酯。实际操作中,首先将CTAB 溶解于水中以形成胶束即模板。其疏水基团向胶束内部聚集,亲水基团伸向外侧与水分子接触,故而可形成球形胶束。随后,向胶束中添加硅源TEOS,在结构导向剂CTAB胶束的引导下,铵离子静电吸附硅酸盐离子(其中氨作为催化剂时硅酸物种带负电),使TEOS组装到胶束模板表面。随着硅酸盐水解,生成介孔二氧化硅。另外,在制备该种二氧化硅的过程中,表面活性剂分子CTAB会残留,需要做去除处理。CTAB分子的去除过程十分简单。通常的方法有以下两种:(1)焙烧法:将含有模板剂的材料放置于马弗炉中,控制温度在550℃,焙烧若干小时后即可去除;(2)萃取法:将含有模板剂的材料通过加热回流的方式去除,可选丙酮溶液、或酸的乙醇溶液、硝酸铵的乙醇溶液等作为萃取介质。去除模板剂后即可得到介孔二氧化硅[6]。
图1。1 MCM-41型介孔二氧化硅的制备机理
1。5 二氧化硅载药微球的研究进展
作为药物载体,介孔二氧化硅进入人体后若想完成正常的药物缓控释任务,其实是有很多障碍的。所以,我们需要了解药物缓控释系统的一些环境因素以及MSNs在其中的功能化体现[7-10]。
1。5。1 中性基团修饰MSNs的药物控释
Huang[11]等人发现人体肝脏中多会集中短杆状的MSNs,在脾脏中则会集中长杆状的MSNs,而PEG修饰后的MSNs(即MSNs-PEG)更容易集中在肺部中。有些研究认为 PEG 表面修饰能明显增加 MSNs 在血液中的循环时间,并与此同时也使 MSNs在人体中的降解速度和排泄速度都有所放缓[12]。
Lay[13]等人使用聚乙二醇(PEG)表面修饰中空二氧化硅微球,并以难溶性抗癌药物紫杉醇(PTX)为模板药物。通过TEM图像可发现PEG修饰中空二氧化硅微球平均直径为210nm,壳厚度为37nm,通过紫外等实验方法证明PEG修饰的中空二氧化硅微对紫杉醇的担载量达4。6%,330 h PTX释放47%,缓释效果良好,且对癌细胞产生很强的靶向杀伤作用,对正常细胞毒性较小。