修饰SiO2纳米载体的制备设备及制备方法技术

本发明专利技术涉及修饰SiO2纳米载体的制备设备及制备方法；其制备设备包括陶瓷材料制成的反应容器本体、超声波换能器、转子搅拌桨和高频电磁线圈；制备方法是将SiO2纳米粒投入反应容器的双蒸水中；电磁搅拌混匀，重悬，加入十八烷基三甲基溴化铵（OTAB），室温电磁搅拌，离心，静置陈化去上清，双蒸水洗涤，再次重悬，离心，冷冻干燥，即可制成修饰SiO2纳米载体；本发明专利技术具有良好生物相容性、无免疫原性。所制备的修饰SiO2纳米载体可有效解决现有肿瘤治疗药物副作用大，不能很好的抑制肿瘤细胞增殖的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及SiO2纳米粒载体的制备技术，特别涉及修饰SiO2纳米载体的制备设备和一种用十八烷基三甲基溴化铵修饰的SiO2纳米粒的制备方法；使用该制备设备可以方便制备修饰SiO2纳米载体（OTAB-SiO2-NP）；用该方法制得的修饰SiO2纳米载体，可以用于对癌症基因治疗。
技术介绍
近年来，随着基因转移技术的日趋成熟，癌症的基因治疗已成为生物科学和临床医学的研究热点之一。目前，基因治疗研究和临床应用中常用的病毒载体和非病毒载体，都存在无法克服的局限性。随着纳米技术的出现，纳米粒载体以其高转染效率、低毒性、无免疫原性等特点正引起越来越多的关注。癌症和肿瘤已经成为威胁人类健康的杀手，但是目前还没有一种药物可以治愈癌症和肿瘤，所用的治疗癌症的药物多含有毒性，其对癌细胞有抑制作用 的同时对正常细胞也有毒害作用。寻找或开发一种可以将抑制癌细胞和肿瘤细胞的药物定向运输到靶细胞的纳米粒载体，且实现药物的缓释是目前研究的热点和难点。在纳米材料中，SiO2具有良好的生物相容性、高反应活性表面、独特的跨膜能力、大离域π键及无免疫原性等优点，可以与许多生物医药分子之间形成较强的π-π键相互作用，使其在生物医药领域的药物传递和基因载体方面具有巨大的应用潜力。但是，SiO2纳米粒（参见附图3）的表面能高，在使用中极易团聚，并且SiO2纳米粒与大多数聚合物材料相容性差，此外，SiO2纳米粒表面电位为负值，不能携带负电荷的DNA分子。因而十八烷基三甲基溴化铵修饰的SiO2纳米粒的制备和应用尚未有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的，是要提供一种修饰SiO2纳米载体的制备设备；使用该制备设备可以在制备工艺中方便地操作制备修饰SiO2纳米载体。本专利技术的另一目的，是还要提供一种具有良好生物相容性、无免疫原性的修饰SiO2纳米载体的制备方法。所制备的修饰SiO2纳米载体的应用,可有效解决现有肿瘤治疗药物副作用大，不能很好的抑制肿瘤细胞增殖的问题。本专利技术所述一种修饰SiO2纳米载体的制备设备，包括陶瓷材料制成的反应容器本体、超声波换能器、转子搅拌桨和高频电磁线圈；反应容器本体为有底的圆筒体，内底面正中央设置竖直向上的支撑轴；圆筒体上口有容器盖；所述支撑轴下部分是轴座，上部分是轴杆，轴座和轴杆两者之间有一轴台阶过度连接，且轴座直径大于轴杆直径；上述超声波换能器固定在反应容器本体的外底面；上述转子搅拌桨为金属导体方框架和桨叶组成，方框架上下两框边的中部上下对称地设有轴孔，左右两框边均分别固定有桨叶，方框架表面衬耐腐蚀材料；所述转子搅拌桨放置在反应容器本体的容腔内，其方框架通过轴孔套在支撑轴的轴杆上可以自由旋转；上述高频电磁线圈由带磁极靴的环形磁芯和线圈所组成；磁极靴有四个，对称地分布在环形磁芯的内环；四个磁极靴上均缠绕有线圈，并紧贴在反应容器本体外筒壁上。本专利技术修饰SiO2纳米载体的制备方法是：将SiO2纳米粒投入反应容器的双蒸水中；电磁搅拌混匀，超声波振动使SiO2纳米粒重悬于双蒸水中；加入十八烷基三甲基溴化铵（OTAB），室温电磁搅拌3h；离心30min，静置陈化12～20h去上清；沉淀物用双蒸水洗涤三次，返回反应容器再次重悬，离心；所得离心沉淀物冷冻干燥，即可制成修饰SiO2纳米载体；所述修饰SiO2纳米载体颗粒的平均直径为20～50nm。所述十八烷基三甲基溴化铵（别名OTAB或STAB；硬脂基三甲基溴化铵；溴化三甲基十八烷基铵；三甲基十八烷基溴化铵）是一种化学物质，分子式是C21H46BrN；原料为白色或微黄色固体；凝固点32℃，HLB值15.8；溶于水，稳定性好，耐热，耐光，耐强酸、强碱，可微生物降解；一般用作表面活性剂，还应用于催化剂，乳化剂，消毒剂，杀菌基，抗静电剂。所述的双蒸水是重蒸水的一种，重蒸水是将经过一次蒸馏后的水，再次蒸馏所得到的水。本专利技术利用专门的修饰SiO2纳米载体的制备设备；使比重与水相差较大的SiO2纳米粒在充满微泡且高速旋转的双蒸水中得以悬浮；提高了SiO2纳米粒的表面活性，利于十八烷基三甲基溴化铵中的氨基结合。当十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)修饰SiO2纳米粒后所形成的沉淀物，其修饰层并不是理想的均匀包裹海绵层，而是处于大小不一、部分残缺粘连的团聚体；为了对该沉淀物整形，本专利技术设计了返回反应容器再次重悬工序；此时，开启变频器将高频电流工作频率调整为1000Hz，使转子搅拌桨以28000r/min的旋转速度搅拌双蒸水；同时调整变频器的高频电流强度，使反应容器外加高频电磁线圈所产生的磁场强度达5-8T；经高频磁场中高速旋转的双蒸水吹打产生分散团聚体的剪切力，SiO2纳米颗粒中和SiO2纳米颗粒表面海绵层中所携带互异的电荷，在强交变磁场的洛伦兹力作用下，按照变频器的电流频率产生强力振动；两力共同作用的结果，修饰SiO2纳米团聚体迅速瓦解，变成一个个的SiO2纳米颗粒表面均包裹特殊官能基团海绵体的球体。由此，可见，本专利技术使用专用的修饰SiO2纳米载体的制备设备，不但能够实现利用电磁搅拌和超声波振动，使得SiO2纳米颗粒重悬和修饰SiO2纳米载体颗粒再次重悬；还可以利用搅拌双蒸水的剪切力和强交变磁场的洛伦兹力实现修饰SiO2纳米团聚体瓦解，变成一个个的修饰SiO2纳米颗粒的球体。本专利技术利用十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)修饰SiO2纳米粒，使SiO2纳米粒的Zeta电位变为正值，SiO2纳米粒因此可以通过静电作用结合DNA，大大提高治疗基因的转染效率。上述的Zeta电位又叫电动电位或电动电势，是指剪切面的电位，是表征胶体分散系稳定性的重要指标。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：用本专利技术获得的修饰SiO2纳米载体，平均直径为20～50nm，Zeta电位变为正值，亲水性强；通过修饰赋予了SiO2纳米粒表面特殊的官能基团；参见附图4，该特殊的官能基团是带正电荷的氨基；在水介质中负载含羰基的抗肿瘤药物或肿瘤新生血管抑制剂具有两亲性质，不仅可有效结合DNA，而且可保护DNA免受破坏，并具有较高的体外基因转运效率；本专利技术使用专用的修饰SiO2纳米载体的制备设备操作简单，无须加热，成本低，易于规模生产，可以应用于对癌症基因治疗，它作为DNA结合载体材料安全，不存在毒性的风险，可有效解决现有肿瘤治疗药物副作用大，不能很好的抑制肿瘤细胞增殖的问题。附图说明图1为本专利技术修饰SiO2纳米载体的制备设备示意图。图2为图1的A-A剖视示意图。图3为SiO2纳米粒透视电镜图。图4为本专利技术修饰SiO2纳米载体示意图。图5为本专利技术修饰SiO2纳米载体材料透视电镜图。图6为图5局部放大示意图。图7为实施例2合成的修饰SiO2纳米载体加入抗肿瘤LivinlshRNA质粒后的显微镜成像示意图。附图标记是：1反应容器本体；2超声波换能器；3转子搅拌桨；4高频电磁线圈；5容器盖；6轴座；7轴杆；8方框架；9桨叶；10轴孔；11磁极靴；12环形磁芯；13线圈。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1一种修饰SiO2纳米载体的制备设备，包括陶瓷材料制成的反应容器本体1、超声波换能器2、转子搅拌桨3和高频电磁线圈4；反应容器本体1为有底的圆筒体，内底面正中央设置有竖直向上的支撑轴；圆筒体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修饰SiO2纳米载体的制备设备，包括陶瓷材料制成的反应容器本体（1）；其特征在于：还包括超声波换能器（2）、转子搅拌桨（3）和高频电磁线圈（4）；反应容器本体（1）为有底的圆筒体，内底面正中央设置有竖直向上的支撑轴；圆筒体上口有容器盖（5）；所述支撑轴下部分是轴座（6），上部分是轴杆（7），轴座（6）和轴杆（7）两者之间有一个轴台阶过渡连接，且轴座（6）直径大于轴杆（7）直径；上述超声波换能器（2）固定在反应容器本体（1）的外底面；上述转子搅拌桨（3）为金属导体方框架（8）和桨叶（9）所组成，方框架（8）表面衬耐腐蚀材料；方框架（8）上下两框边的中部分别设有上下对称的轴孔（10），左右两框边分别固定有桨叶（9）；所述转子搅拌桨（3）放置在反应容器本体（1）的容腔内，其方框架（8）通过轴孔（10）套在支撑轴的轴杆（7）上，由轴座（6）支撑可以自由旋转；上述高频电磁线圈（4）由带磁极靴（11）的环形磁芯（12）和线圈（13）所组成；磁极靴（11）有四个，中心对称地分布在环形磁芯（12）的内环；四个磁极靴（11）上均缠绕有线圈（13），并紧贴在反应容器本体（1）外筒壁上。

【技术特征摘要】
1.一种修饰SiO2纳米载体的制备设备，包括陶瓷材料制成的反应容器本体（1）；其特征在于：还包括超声波换能器（2）、转子搅拌桨（3）和高频电磁线圈（4）；反应容器本体（1）为有底的圆筒体，内底面正中央设置有竖直向上的支撑轴；圆筒体上口有容器盖（5）；所述支撑轴下部分是轴座（6），上部分是轴杆（7），轴座（6）和轴杆（7）两者之间有一个轴台阶过渡连接，且轴座（6）直径大于轴杆（7）直径；上述超声波换能器（2）固定在反应容器本体（1）的外底面；上述转子搅拌桨（3）为金属导体方框架（8）和桨叶（9）所组成，方框架（8）表面衬耐腐蚀材料；方框架（8）上下两框边的中部分别设有上下对称的轴孔（10），左右两框边分别固定有桨叶（9）；所述转子搅拌桨（3）放置在反应容器本体（1）的容腔内，其方框架（8）通过轴孔（10）套在支撑轴的轴杆（7）上，由轴座（6）支撑可以自由旋转；上述高频电磁线圈（4）由带磁极靴（11）的环形磁芯（12）和线圈（13）所组成；磁极靴（11）有四个，中心对称地分布在环形磁芯（12）的内环；四个磁极靴（11）上均缠绕有线圈（13），并紧贴在反应容器本体（1）外筒壁上。2.根据权利要求1所述的一种修饰SiO2纳米载体的制备设备，其特征在于：所述高频电磁线圈（4）外接高频移相电容和变频器；变频器输出频率1000-1200Hz可调的高频电流；所述超声波换能器（2）外接输出功率60w的超声波发生器；超声波发生器工作频率45-50kHz。3.一种修饰SiO2纳米载体的制备方法，其特征是将SiO2纳米粒投入反应容器的双蒸水中；电磁搅拌混匀，超声波振动使SiO2纳米粒重悬于双蒸水中；加入十八烷基三甲基溴化铵，室温搅拌3h；离心30min，静置陈化12～20h去上清；沉淀物用双蒸水洗涤三次，返回反应容器再次重悬，离心；所得离心沉淀物冷冻干燥，即制成修饰SiO2纳米载体；所述修饰SiO2纳米载体颗粒的平均直径为20～50nm。4.根据权利要求3所述的修饰SiO2纳米载体的制备方法，其特征在于：所述的将SiO2纳米粒投入反应容器的双蒸水中，SiO2纳米粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷世泽，
申请(专利权)人：雷世泽，
类型：发明
国别省市：湖南;43