一种介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，将一定比例的乙醇和蒸馏水混合后作为溶剂，然后加入三乙醇胺作为碱和螯合剂、加入十六烷基三甲基氯化铵作为模板剂，然后加热至25‑80℃，2‑3 min内加入正硅酸乙酯，搅拌反应0.5‑6 h，待反应液冷却至室温后，将所得产物固液分离，用水和乙醇洗涤，除掉模板,然后用蒸馏水和无水乙醇各洗涤多次，最后将所得的介孔二氧化硅纳米粒颗分散于25 mL水中，形成胶体，该胶体稳定性高、可生物降解、能应用于生物医药领域，本发明专利技术制备方法合成工艺简单、操作容易、重复性好、原料廉价易得，制得的介孔二氧化硅纳米球呈单分散、形貌可控，比表面积大。

Method for preparing mesoporous silica nano particles

The invention discloses a method for preparing mesoporous silica nanoparticles, a certain proportion of the mixture of ethanol and distilled water as solvent, then adding triethanolamine as alkali and chelating agent, adding sixteen alkyl three methyl ammonium chloride as template, and then heated to 25 DEG C 80, 2 3 min is added ethyl silicate, stirring for 0.5 6 h, the reaction to be liquid cooling to room temperature, the product of solid-liquid separation, washing water and ethanol, then get rid of the template, with distilled water and ethanol by washing several times, finally the mesoporous silica nanoparticles of two stars from 25 mL dispersed in water to form the colloid colloid, high stability, biodegradability and can be applied in the field of biology and medicine, the preparation process is simple easy operation and good repeatability, cheap material, mesoporous prepared two The silica nanospheres were monodisperse, the morphology was controllable and the specific surface area was large.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法。
技术介绍
药物控缓释载体材料以用药量小、作用时间长、靶向作用好等特点受到了广泛的关注，目前随着复合药物载体材料和经皮给药装置研究的发展，控缓释材料在临床治疗中的应用必将更加广泛。自从1992年，Kerse等首次合成了MCM-41型介孔分子筛以来，介孔材料在化学工业、生物技术、吸附分离、催化等领域便得到了广泛的应用。介孔材料具有规则的介孔孔道和均一可调的孔径、较大的比表面积和孔容、较好的热稳定性、易修饰、生物相容性高等优点，尤其常常被用作药物或者其他生物分子的载体被应用于生物医药领域。其中，在介孔材料中，介孔二氧化硅由于具有结构稳定、孔径可调、易修饰等特点，是缓控释载体的理想材料之一。目前，介孔二氧化硅纳米材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热合成法、室温合成法、微波合成法、沉淀法以及非水体系合成法等。尽管合成介孔二氧化硅纳米粒子的方法有很多，但粒子的尺寸设计是细胞追踪和纳米药物载体颗粒系统的一个重要参数，纳米粒子的粒径能影响细胞摄取的机制和纳米粒子通过组织的渗透能力，但如何获得尺寸和形貌可控且药物载药和缓释性能优良的纳米粒子，仍然是一项艰巨的挑战。因此，探索合成优良形貌且尺寸可控的介孔二氧化硅纳米球的方法是非常有必要的。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种可控的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，通过二氧化硅前驱体在碱性及表面活性剂存在的条件下水解，再经固液分离、除模板、洗涤、最后获得介孔二氧化硅纳米粒子。本专利技术采用技术方案具体如下：一种介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)取体积比为5-8:1的蒸馏水和乙醇，混合均匀后加入表面活性剂，室温搅拌混匀，得到混合溶液A，混合溶液A中表面活性剂的浓度为0.015-0.06g/mL；然后加入三乙醇胺，继续搅拌至混合均匀，得到混合溶液B；(2)将混合溶液B加热至25-80℃，在2-3min内加入二氧化硅前驱体，搅拌反应0.5-6h；待反应液自然冷却至室温后，固液分离，将所得固体分别用蒸馏水和乙醇洗涤多次；所述二氧化硅前驱体、三乙醇胺和表面活性剂的摩尔比为1：1-5：0.14-0.54；(3)将步骤(2)所得固体置于去模板溶剂中，50-70℃下回流2-3次，每次回流2-4h，回流结束后分别用水和乙醇洗涤多次，固液分离，最后得到介孔二氧化硅纳米粒子；所述的去模板溶剂为NH3·NO3-乙醇溶液或盐酸-乙醇溶液。步骤(1)中，所述的蒸馏水和乙醇的体积比为6.8:1。步骤(1)中，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵。优选地，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵，其摩尔用量为TEOS/CTAC＝1：0.14-0.54，如实施例中加入1.454mL正硅酸乙酯时，加入表面活性剂的量为0.28g、0.56g、1.12g等，另一方面，表面活性剂过低过高均会影响纳米粒子的团聚，当表面活性剂过低时，粒子表面只有少量的表面活性剂吸附在其表面，在其空白位置上易形成搭桥效应，引起颗粒团聚，粒径增加，当表面活性剂浓度过高时，一方面会引起溶液粘度增大，胶粒移动困难，已成核的胶粒易于聚集，形成大颗粒，另一方面过量的表面活性剂之间产生桥联作用，使纳米晶粒互相聚集长大，故控制混合溶液A中表面活性剂的浓度为0.015～0.06g/mL。所述的去模板溶剂为盐酸-乙醇溶液，所述的盐酸-乙醇溶液由体积比为9:1的乙醇和浓盐酸(37％)混合而成。本专利技术所述的二氧化硅前驱体为能够水解获得二氧化硅的物质，典型但非限制性地选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸异丙酯中的一种或至少两种的混合物。优选地，所述的二氧化硅前驱体为正硅酸乙酯(TEOS)。所述的固液分离方式为离心分离或过滤分离。将步骤(3)所得的介孔二氧化硅纳米粒子分散于水中，形成溶胶后进行保存。本专利技术二氧化硅前驱体的水解在三乙醇胺(TEA)调节的碱性环境中进行，所述碱性催化剂的加入有利于二氧化硅前驱体的水解，所述正硅酸乙酯与三乙醇胺的摩尔比为1:1-5，如1:1、1:2、1:3、1:4、1:5等。摩尔比不同时，制备得到的介孔二氧化硅纳米粒子的粒径不同，粒径随TEA比例的增加，粒径增大，可在100-200nm以内的范围调节。二氧化硅前驱体的水解温度为25-80℃，如25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80等，水解时间不同，制备得到的介孔二氧化硅纳米粒子的粒径不同，在室温条件下，不利于碱的水解。二氧化硅前驱体的水解时间为30-360min，如30min、60min、120min、240min、360min等。所水解的时间不同，制备得到的介孔二氧化硅纳米粒子的粒径不同，一般随反应时间的增大，粒径增大，可在100-200nm以内的范围调节。水解过程中，持续进行搅拌，步骤(2)中搅拌的速度为500-2000rpm，如600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900等。由上可知，本专利技术通过二氧化硅前驱体在碱性条件下的水解、缩合作用合成介孔二氧化硅纳米粒子。本专利技术提供的合成介孔二氧化硅纳米粒子的合成方法简单，反应条件温和，原料易得，且本专利技术提供了不同工艺条件下介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，可制得不同粒径的介孔二氧化硅纳米粒子，本专利技术可以制备出具有规则孔道的蠕虫状的介孔二氧化硅纳米粒子，孔径可调，具有丰富的孔隙结构，具有良好的生物相容性和生物可降解性，可应用于生物医药方面，如药物的装载与运输，修饰后可用于荧光标记、诊断等领域，能够作为一种抗癌药物载体应用于生物领域。与现有技术相比，本专利技术技术具有以下显著优点：(1)本专利技术用三乙醇胺不仅代替了氢氧化钠或氨水，且三乙醇胺可用作硅酸盐的螯合剂，本专利技术制成的介孔二氧化硅纳米球，粒径小且分布狭窄、分散性好、稳定，并呈现一个均匀的球形形状与蠕虫状的孔；(2)本专利技术合成工艺简单、操作容易、重复性好、低毒、生物相容性好、制得的介孔二氧化硅纳米球呈单分散、形貌可控，比表面积大，且修饰后的介孔二氧化硅可用于纳米载药体系、荧光标记等；(3)除模板采用的方法较简单，避免了传统的工艺煅烧除模板或或耗时长等缺点，采用该方法模板除的很彻底。附图说明图1为本专利技术实施例1中的所得介孔二氧化硅纳米粒子的TEM图。图2为本专利技术实施例6中所得的介孔二氧化硅纳米粒子的TEM图。图3为本专利技术实施例8中所得的介孔二氧化硅纳米粒子的TEM图。图4为本专利技术实施例1中的所得介孔二氧化硅纳米粒子的粒径分布图。具体实施方式实施例1(1)取16mL蒸馏水和2.35mL乙醇一起倒入100mL带塞子的密封圆底烧瓶中，然后加入0.56g十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)，室温下磁力搅拌10min，使溶液充分混合；(2)然后在步骤(1)制得的混合溶液中加入2.6mL三乙醇胺，继续搅拌15min，直至三乙醇胺完全溶解；(3)将上述溶液加热至60℃，然后在2-3min内加入1.454mL正硅酸乙酯，继续搅拌2h；(4)待反应溶液冷却至室温后，将所得产物进行离心分离，所得固体用蒸馏水和乙醇各洗涤多次；(5)去除模板：将步骤(4)所得的固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取体积比为5‑8:1的蒸馏水和乙醇，混合均匀后加入表面活性剂，室温搅拌混匀，得到混合溶液A，混合溶液A中表面活性剂的浓度为0.015‑0.06g/mL；然后加入三乙醇胺，继续搅拌至混合均匀，得到混合溶液B；(2)将混合溶液B加热至25‑80℃，在2‑3min内加入二氧化硅前驱体，搅拌反应0.5‑6h；待反应液自然冷却至室温后，固液分离，将所得固体分别用蒸馏水和乙醇洗涤多次；所述二氧化硅前驱体、三乙醇胺和表面活性剂的摩尔比为1：1‑5：0.14‑0.54；(3)将步骤(2)所得固体置于去模板溶剂中，50‑70℃下回流2‑3次，每次回流2‑4h，回流结束后分别用水和乙醇洗涤多次，固液分离，最后得到介孔二氧化硅纳米粒子；所述的去模板溶剂为NH3·NO3‑乙醇溶液或盐酸‑乙醇溶液。

【技术特征摘要】
1.一种介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取体积比为5-8:1的蒸馏水和乙醇，混合均匀后加入表面活性剂，室温搅拌混匀，得到混合溶液A，混合溶液A中表面活性剂的浓度为0.015-0.06g/mL；然后加入三乙醇胺，继续搅拌至混合均匀，得到混合溶液B；(2)将混合溶液B加热至25-80℃，在2-3min内加入二氧化硅前驱体，搅拌反应0.5-6h；待反应液自然冷却至室温后，固液分离，将所得固体分别用蒸馏水和乙醇洗涤多次；所述二氧化硅前驱体、三乙醇胺和表面活性剂的摩尔比为1：1-5：0.14-0.54；(3)将步骤(2)所得固体置于去模板溶剂中，50-70℃下回流2-3次，每次回流2-4h，回流结束后分别用水和乙醇洗涤多次，固液分离，最后得到介孔二氧化硅纳米粒子；所述的去模板溶剂为NH3·NO3-乙醇溶液或盐酸-乙醇溶液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明星，王晚霞，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42