一种核壳结构的构建方法技术

本发明专利技术提供了一种核壳结构的制备方法，包括以下步骤：A)将含有钙离子与水的乙醇溶液与核心材料混合，得到混合液；将所述混合液与碳酸氢铵的分解产物反应，得到包覆有碳酸钙层的纳米颗粒；B)将所述包覆有碳酸钙层的纳米颗粒与乙醇、正硅酸四乙酯、氨水、水、乙二胺四乙酸混合后反应，得到包覆有二氧化硅层的纳米颗粒。本发明专利技术利用非晶碳酸钙和二氧化硅的层层包覆，成功制备出了纳米多层核壳结构；以核心材料为载药核心为例其可应用在纳米颗粒的载药和控释中。这种新工艺可以实现对非晶碳酸钙或者二氧化硅夹层性质的灵活控制。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构的构建方法
本专利技术涉及纳米结构材料
，尤其涉及一种核壳结构的构建方法。
技术介绍
纳米多层核壳结构作为一种经典的纳米结构，由于其特殊的性质而受到广泛的关注，使其在医药、能源以及催化等多个领域都有普遍的研究和应用。现阶段核壳多层结构的制备策略主要包括胶束诱导与蚀刻等，工艺较为复杂，难以生成夹层数目较多的核壳结构，并且对夹层性质的调控能力不足，限制了核壳多层结构的应用。非晶碳酸钙作为广泛存在于自然界的天然矿物碳酸钙的一种形式，其具有易降解、无毒性、可塑性好以及廉价易得等众多优点，被视为富有潜力的医药基质。但由于其热力学不稳定性，在水溶液中不能维持结构和性质的稳定性，使其在载药方面的实际应用受到了限制。同样，二氧化硅作为天然矿物组成成分，由于其优良的生物相容性和生物安全性被广泛应用于纳米载药领域，但其在机体内有限的降解能力成为了应用的阻碍。欲实现对药物的足量载负，并防止其在体液循环中过早泄露，除了进行基团修饰，利用药物的物化特性阻止其扩散以外，最常用的方法就是增大外壳的厚度。由于二氧化硅在机体环境中的降解性有限，这种策略往往会造成硅壳降解的不完全，对机体造成潜在的负担。实际上，目前还没有一个简单手段可以兼得防止泄露和完全降解两种性质。同时，随着多功能化成为业界发展的趋势，核壳结构所具有的多个纳米夹层空间为多种功能的实现提供了可能性。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种核壳结构的构建方法，本申请提供的核壳结构的构建方法能够实现功能性材料的多功能化。有鉴于此，本申请提供了一种核壳结构的构建方法，包括以下步骤：A)，碳酸钙层的制备将含有钙离子与水的乙醇溶液与核心材料混合，得到混合液；将所述混合液与碳酸氢铵的分解产物反应，得到包覆有碳酸钙层的纳米颗粒；所述核心材料选自最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒；B)，二氧化硅层的制备将所述包覆有碳酸钙层的纳米颗粒与乙醇、正硅酸四乙酯、氨水、水、乙二胺四乙酸混合后反应，得到包覆有二氧化硅层的纳米颗粒。优选的，所述包覆有二氧化硅层的纳米颗粒的制备之后还包括：重复进行碳酸钙层的制备和/或二氧化硅层的制备。优选的，在碳酸钙层的制备过程中，所述混合液中钙离子的浓度为0.1～10g/L；所述混合液中水与乙醇的体积比为1：(100～1000)；所述混合液中核心材料的含量为0.1～100mg，所述混合液的体积为1～100mL；所述反应的温度为20～40℃，所述反应的时间为12～48h。优选的，在二氧化硅层的制备过程中，所述混合得到的混合液中，所述包覆有碳酸钙层的纳米颗粒的含量为0.1～1400mg；乙醇的体积为10～50mL；正硅酸四乙酯的体积为1～100μL；氨水的体积为0.1～1mL；乙二胺四乙酸的质量为0.01～1mg。优选的，在二氧化硅层的制备过程中，所述反应的时间为12～36h。优选的，在碳酸钙层的制备过程中，所述最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒为以功能性纳米颗粒作为核心，最外层包覆二氧化硅层的复合材料；所述功能性纳米颗粒包括氧化铁颗粒、上转换发光材料、金颗粒、载负有金属离子或者量子点的纳米颗粒或载药颗粒。优选的，所述功能性纳米颗粒为载药颗粒，所述载药颗粒的药物选自羟基喜树碱、开环羟基喜树碱或盐酸阿霉素。优选的，所述最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒的载药颗粒为开环羟基喜树碱。优选的，所述核心材料为最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒，在碳酸钙层的制备过程中在混合之前还包括：采用浓度为3.7wt％的稀盐酸将最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒分散；所述每5mL稀盐酸中分散0.1～10mg的多层颗粒。优选的，在碳酸钙制备过程中，所述得到包覆有碳酸钙层的纳米颗粒的制备过程具体为：将所述混合液装入容器M中，采用封口膜将容器M密封，并预留小孔；将所述碳酸氢铵装入容器N中，采用封口膜将容器N密封，并预留小孔；将容器M与容器N置于真空干燥器中，静置，反应后离心。本申请提供了一种核壳结构的构建方法，其利用非晶碳酸钙与二氧化硅的静电作用，实现了非晶碳酸钙层在二氧化硅层上的粘附与积累，以及二氧化硅层在非晶碳酸钙层上的交联和生长，制备得到了精巧的多层核壳结构。以核心材料为载药核心为例，本申请制备的纳米多层核壳载药颗粒粒径均一、重复性好、制作性强、工艺简单、夹层的数量和厚度可控，可根据核心药物的性质，对其释放实现较为精确的调控作用；其中的，非晶碳酸钙层除了本身无毒又容易降解外，最重要的是作为间隔材料，将二氧化硅分层，如此原本需要包很厚的二氧化硅层才能阻止药物泄露的情况，现在变成包数层较薄的二氧化硅层，极大地增加了与液相的接触面积，从而实现充分降解，则无论碳酸钙流失前或形成空腔后，药物都需要穿过长长的间隙，有效地延缓了药物的释放；并且，通过控制间隙的宽度和碳酸钙的流失，也可以控制药物的释放。附图说明图1是实施例1中制备的载负有开环羟基喜树碱纳米颗粒ACC-HCPTb2的透射电子显微镜低倍照片；图2是实施例1中制备的载负有开环羟基喜树碱纳米颗粒ACC-HCPTb2的透射电子显微镜高倍照片；图3是实施例2中制备的载负有开环羟基喜树碱纳米颗粒ACC-HCPTb6的透射电子显微镜低倍照片；图4是实施例2中制备的载负有开环羟基喜树碱纳米颗粒ACC-HCPTb6的透射电子显微镜高倍照片；图5是实施例3中制备的二氧化硅包被并载负有疏水性药物羟基喜树碱的纳米颗粒HCPT2@silica15的透射电子显微镜低倍照片；图6是实施例3中制备的二氧化硅包被并载负有疏水性药物羟基喜树碱的纳米颗粒HCPT2@silica15的透射电子显微镜高倍照片；图7是实施例4中制备的二氧化硅包被并载负有疏水性药物羟基喜树碱的纳米颗粒HCPT6@silica45的透射电子显微镜低倍照片；图8是实施例4中制备的二氧化硅包被并载负有疏水性药物羟基喜树碱的纳米颗粒HCPT6@silica45的透射电子显微镜高倍照片；图9是实施例5中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT6@silica45@ACC20的透射电子显微镜低倍照片；图10是实施例5中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT6@silica45@ACC20的透射电子显微镜高倍照片；图11是实施例6中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT6@silica45@ACC20@silica20的透射电子显微镜低倍照片；图12是实施例6中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT6@silica45@ACC20@silica20的透射电子显微镜高倍照片；图13是实施例6中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT6@silica45@ACC20@silica20水处理后的透射电子显微镜低倍照片；图14是实施例6中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT6@silica45@ACC20@silica20水处理后的透射电子显微镜高倍照片；图15是实施例7中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT2@silica15@ACC20@silica10的透射电子显微镜高倍照片；图16是实施例8中制备的载负有疏水性药物羟基喜树碱的多层核壳纳米颗粒HCPT2@silica15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构的构建方法，包括以下步骤：A)，碳酸钙层的制备将含有钙离子与水的乙醇溶液与核心材料混合，得到混合液；将所述混合液与碳酸氢铵的分解产物反应，得到包覆有碳酸钙层的纳米颗粒；所述核心材料选自最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒；B)，二氧化硅层的制备将所述包覆有碳酸钙层的纳米颗粒与乙醇、正硅酸四乙酯、氨水、水、乙二胺四乙酸混合后反应，得到包覆有二氧化硅层的纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构的构建方法，包括以下步骤：A)，碳酸钙层的制备将含有钙离子与水的乙醇溶液与核心材料混合，得到混合液；将所述混合液与碳酸氢铵的分解产物反应，得到包覆有碳酸钙层的纳米颗粒；所述核心材料选自最外层包覆有二氧化硅的纳米颗粒；B)，二氧化硅层的制备将所述包覆有碳酸钙层的纳米颗粒与乙醇、正硅酸四乙酯、氨水、水、乙二胺四乙酸混合后反应，得到包覆有二氧化硅层的纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述包覆有二氧化硅层的纳米颗粒的制备之后还包括：重复进行碳酸钙层的制备和/或二氧化硅层的制备。3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在碳酸钙层的制备过程中，所述混合液中钙离子的浓度为0.1～10g/L；所述混合液中水与乙醇的体积比为1：(100～1000)；所述混合液中核心材料的含量为0.1～100mg，所述混合液的体积为1～100mL；所述反应的温度为20～40℃，所述反应的时间为12～48h。4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在二氧化硅层的制备过程中，所述混合得到的混合液中，所述包覆有碳酸钙层的纳米颗粒的含量为0.1～1400mg；乙醇的体积为10～50mL；正硅酸四乙酯的体积为1～100μL；氨水的体积为0.1～1mL；乙二胺四乙酸的质量为0.01～1mg。5.根据权利要求1所述的构建方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，颜蓓蓓，赵阳，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34