一种载有量子点的介孔二氧化硅纳米粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒的制备方法，包括如下步骤:(1)利用表面活性剂CTAC作为模板合成一种具有还原响应的含有二硫键的末端为羧基的六方介孔二氧化硅纳米粒CMS‑SS‑COOH；(2)用溶胶凝胶法制备出稳定性很好的氨基化氧化锌量子点；(3)将氨基化的氧化锌量子点与CMS‑SS‑COOH通过酰胺反应制备了载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒CMS@ZnO。本发明专利技术将氧化锌量子点均匀负载在CMS‑SS‑COOH孔表面，制备了一种具有有序介孔结构和荧光性能的多功能纳米复合材料，该发明专利技术具有反应原料廉价易得、制备工艺简单和绿色环保的优点。

Mesoporous silica nanoparticle with quantum dots and preparation method and application thereof

The invention discloses a preparation method of mesoporous silica nanoparticles containing pH and redox dual response of quantum dots, including the following steps: (1) using the surfactant CTAC as a template to synthesize a six square mesoporous silica nanoparticle CMS SS SS COOH containing a carboxyl group at the end of the reduction response with a carboxyl group. (2) the good stability of the aminated Zinc Oxide quantum dots were prepared by the sol-gel method; (3) the mesoporous silica nanoparticles CMS@ ZnO containing the double response of the quantum dots with pH and redox reaction was prepared by the reaction of the aminated Zinc Oxide quantum dots and CMS COOH through the amide. In this invention, the Zinc Oxide quantum dots are uniformly loaded on the surface of the CMS SS COOH hole, and a multi-functional nanocomposite material with ordered mesoporous structure and fluorescence properties is prepared. The invention has the advantages of cheap and easy preparation of reactive raw materials, simple preparation process and green environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种载有量子点的介孔二氧化硅纳米粒及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种载有量子点的具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒(CMS@ZnO)及其制备方法和用途。
技术介绍
癌症是致人死亡的主要病因之一，通常化疗是治疗癌症最有效的方法。然而，由于正常细胞对许多抗肿瘤药物的非特异性摄取而产生明显的不良反应。因此，可以将药物封装在纳米载体孔内从而降低药物泄露，达到提高疗效的作用。迄今为止，已经开发了多种刺激响应性药物递送载体。在这些载体中，介孔二氧化硅纳米球由于其稳定性高、生物相容性好、比表面积大、孔径可调等优点而备受关注。为了提高药物的释放效率，各种堵孔化合物如纳米粒子、聚合物、DNA和蛋白质等被修饰到介孔二氧化硅纳米粒子的表面，通过响应外部或内部的刺激如光、温度、pH和生物分子来控制孔的开闭。一个理想的刺激反应性药物传递系统通常包括两个方面：一个是监测药物从纳米载体中的释放；另一个是要求药物在到达靶位点之前“零”释放以及刺激响应释放。目前，许多光学成像技术已经向基础应用和临床应用方向发展，有机染料是应用于细胞内药物递送的传统光学探针。毫无疑问，具有荧光的药物分子本身可以作为理想的探针来监测药物的释放。但是，大多数药物分子既不具有荧光也没有荧光吸收。为了监测药物释放，荧光染料通常通过共价键与药物分子结合，这将导致药物结构改变并影响其治疗效果。另一种方法是将量子点封装到纳米载体中，在各种量子点中，发光的ZnO量子点表现出酸分解性(在pH值为7.4时稳定)，可作为pH值响应的守门者。已经证实，ZnO量子点对癌细胞的细胞毒性高于正常细胞。因此，使用ZnO量子点作为纳米阀将实现肿瘤的协同治疗。二硫键在血液循环中稳定，可被还原型谷胱甘肽(GSH)或其他一定浓度的硫醇化合物降解。有证据表明，GSH存在于癌细胞的细胞内基质中，其水平比在细胞外环境中高出2到3个数量级。因此构建一种载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒在药物靶向系统中具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于将具有荧光性能的氧化锌量子点与介孔二氧化硅进行复合，得到一种既具有介孔结构又具有荧光性能的多功能复合材料，提供一种载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒的制备方法，包括如下步骤：(1)搅拌条件下，向乙醇、水与阳离子表面活性剂的混合液中加入三乙醇胺，调节其pH值至9.5～10.5；然后通入氮气，在60℃下逐滴滴加正硅酸四乙酯和巯丙基三乙氧基硅烷的混合溶液，搅拌2h后冷却至室温，离心分离，固体用乙醇洗涤，除模板，离心分离，得到巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒；向巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒中加入含有二硫键的末端为氨基的吡啶，反应24h后依次进行离心、洗涤，得到含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒；然后将含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒分散在二甲基甲酰胺中，用氨水调节其pH值至10，接着加入马来酸酐，室温继续搅拌24h，离心分离，得到含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒；将含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒分散在乙醇中保存；其中，马来酸酐的质量与含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒的质量比为3:1；(2)将乙酸锌和乙酸镁加入到无水乙醇中，于60-80℃条件下搅拌回流1-2h，得到含有乙酸锌和乙酸镁的混合前驱体溶液；在冰浴搅拌下，快速将NaOH的乙醇溶液注入含有乙酸锌和乙酸镁的混合前驱体溶液中，搅拌4-8h，得到ZnO量子点分散液；向ZnO量子点分散液中加入不良溶剂至其呈白色透明状，离心分离，将ZnO量子点固体于冰浴下超声分散于无水N,N-二甲基甲酰胺中，室温搅拌下加入氨丙基三乙氧基硅烷，然后升温至115-120℃继续搅拌反应15-20min，反应结束后使其自然冷却至室温，离心分离，固体用N,N-二甲基甲酰胺洗涤3-4次，得到氨基化的氧化锌量子点NH2-ZnO；(3)将含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒的乙醇分散液离心分离，将分离得到的胶体分散在水中超声分散均匀，再在搅拌条件下逐滴滴加EDC·HCl水溶液，室温搅拌30～60min后，再逐滴滴加NH2-ZnO量子点水分散液，室温搅拌12-24h后进行离心分离，固体用双蒸水洗涤3-4次，即得到载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒CMS@ZnO。步骤(1)中，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵。巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒与含有二硫键的末端为氨基的吡啶质量相等。步骤(2)中，所述乙酸锌与乙酸镁的摩尔比为1-5:10，优选为1:10。步骤(2)中，所述NaOH的乙醇溶液的浓度为0.25-2.00M，优选为0.25M。步骤(2)中，所述的不良溶剂为正己烷、正庚或环己烷，优选为正己烷。步骤(2)中，所述不良溶剂的体积为ZnO量子点分散液的1-4倍，优选为2倍。步骤(2)中，所述不良溶剂的洗涤次数至少为2次，优选为2次。一种具有有序介孔结构和荧光性能的多功能纳米复合材料，由上述制备方法制备得到。上述具有有序介孔结构和荧光性能的多功能纳米复合材料作为纳米载体的应用。本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)介孔二氧化硅具有较大的孔径，能通过物理吸附作用负载大量的药物。(2)NH2-ZnO量子点能堵住介孔二氧化硅的孔以达到防止药物泄露的目的，而且NH2-ZnO量子点具有荧光，因此该体系适合用作纳米药物载体来控制和跟踪药物的释放，可望用于癌症治疗中的荧光示踪。(3)本专利技术将氧化锌量子点均匀负载在CMS-SS-COOH孔表面，制备了一种具有有序介孔结构和荧光性能的多功能纳米复合材料，具有反应原料廉价易得、制备工艺简单和绿色环保的优点。附图说明图1为实施例1中ZnOQDS、NH2-ZnOQDS、CMS@ZnO的TEM照片；其中，图1(A)为ZnOQDS的TEM照片，图1(B)为NH2-ZnOQDS的TEM照片，图1(C)为CMS@ZnO的TEM的TEM照片。图2为实施例1中ZnOQDS和NH2-ZnOQDS的电位图。图3为实施例1中ZnOQDS、NH2-ZnOQDS和实施例1、2、3中CMS@ZnO的荧光光谱；其中，A代表NH2-ZnOQDS，B代表ZnOQDS，C代表CMS1@ZnO，D代表CMS2@ZnO，E代表CMS3@ZnO。图4为实施例1、实施例2、实施例3不同条件下所得的CMS@ZnO的电位大小。表1为实施例1、实施例2、实施例3不同条件下所得的CMS@ZnO的粒径大小。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步阐释，但不作对其进行限定。实施例1(1)将2.35mL(70.5mmol)乙醇、0.56g(1.755mmol)十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、16mL(0.9mol)超纯水混合后加入2.6mL(0.0192mol)三乙醇胺进行搅拌，调节其pH值至9.5～10.5；然后通入氮气，在60℃下用注射器逐滴滴加1.454mL(6.5mmol)正硅酸乙酯(TEOS)与0.32mL(1.3mmol)巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)搅拌条件下，向乙醇、水与阳离子表面活性剂的混合液中加入三乙醇胺，调节其pH值至9.5～10.5；然后通入氮气，在60℃下逐滴滴加正硅酸四乙酯和巯丙基三乙氧基硅烷的混合溶液，搅拌2h后冷却至室温，离心分离，固体用乙醇洗涤，除模板，离心分离，得到巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒；向巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒中加入含有二硫键的末端为氨基的吡啶，反应24h后依次进行离心、洗涤，得到含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒；然后将含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒分散在二甲基甲酰胺中，用氨水调节其pH值至10，接着加入马来酸酐，室温继续搅拌24h，离心分离，得到含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒；将含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒分散在乙醇中保存；其中，马来酸酐的质量与含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒的质量比为3:1；(2)将乙酸锌和乙酸镁加入到无水乙醇中，于60‑80℃条件下搅拌回流1‑2h，得到含有乙酸锌和乙酸镁的混合前驱体溶液；在冰浴搅拌下，快速将NaOH的乙醇溶液注入含有乙酸锌和乙酸镁的混合前驱体溶液中，搅拌4‑8h，得到ZnO量子点分散液；向ZnO量子点分散液中加入不良溶剂至其呈白色透明状，离心分离，将ZnO量子点固体于冰浴下超声分散于无水N,N‑二甲基甲酰胺中，室温搅拌下加入氨丙基三乙氧基硅烷，然后升温至115‑120℃继续搅拌反应15‑20min，反应结束后使其自然冷却至室温，离心分离，固体用N,N‑二甲基甲酰胺洗涤3‑4次，得到氨基化的氧化锌量子点NH2‑ZnO；(3)将含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒的乙醇分散液离心分离，将分离得到的胶体分散在水中超声分散均匀，再在搅拌条件下逐滴滴加EDC·HCl水溶液，室温搅拌30～60min后，再逐滴滴加NH2‑ZnO量子点水分散液，室温搅拌12‑24h后进行离心分离，固体用双蒸水洗涤3‑4次，即得到载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒CMS@ZnO。...

【技术特征摘要】
1.一种载有量子点具有pH和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)搅拌条件下，向乙醇、水与阳离子表面活性剂的混合液中加入三乙醇胺，调节其pH值至9.5～10.5；然后通入氮气，在60℃下逐滴滴加正硅酸四乙酯和巯丙基三乙氧基硅烷的混合溶液，搅拌2h后冷却至室温，离心分离，固体用乙醇洗涤，除模板，离心分离，得到巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒；向巯基功能化的胶体介孔二氧化硅纳米粒中加入含有二硫键的末端为氨基的吡啶，反应24h后依次进行离心、洗涤，得到含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒；然后将含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒分散在二甲基甲酰胺中，用氨水调节其pH值至10，接着加入马来酸酐，室温继续搅拌24h，离心分离，得到含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒；将含有二硫键的末端为羧基的介孔二氧化硅纳米粒分散在乙醇中保存；其中，马来酸酐的质量与含有二硫键的末端为氨基的介孔二氧化硅纳米粒的质量比为3:1；(2)将乙酸锌和乙酸镁加入到无水乙醇中，于60-80℃条件下搅拌回流1-2h，得到含有乙酸锌和乙酸镁的混合前驱体溶液；在冰浴搅拌下，快速将NaOH的乙醇溶液注入含有乙酸锌和乙酸镁的混合前驱体溶液中，搅拌4-8h，得到ZnO量子点分散液；向ZnO量子点分散液中加入不良溶剂至其呈白色透明状，离心分离，将ZnO量子点固体于冰浴下超声分散于无水N,N-二甲基甲酰胺中，室温搅拌下加入氨丙基三乙氧基硅烷，然后升温至115-120℃继续搅拌反应15-20min，反应结束后使其自然冷却至室温，离心分离，固体用N,N...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明星，王友运，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