聚电解质杂化中空二氧化硅纳米颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种聚电解质杂化中空二氧化硅纳米颗粒及其制备方法与应用。该聚电解质杂化中空二氧化硅纳米颗粒内部为中空结构，外部壳层为聚电解质与二氧化硅的杂化结构；所述壳层分布有介孔。该制备方法是首先合成具有核壳结构的二氧化硅纳米颗粒；然后除去核壳结构的二氧化硅纳米颗粒中的表面活性剂；最后用聚电解质对得到的介孔二氧化硅纳米颗粒进行刻蚀，从而得到聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒。该制备方法简单，得到的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒具有良好的单分散性、较好的生物相容性、较大的比表面积及孔体积，可应用于药物载体和免疫佐剂。

Polyelectrolyte hybrid hollow silica nanoparticles and their preparation methods and Applications

The invention provides a polyelectrolyte hybrid hollow silica nanoparticle and a preparation method and application thereof. The polyelectrolyte hybrid hollow silica nanoparticles have a hollow structure in the interior and a hybrid structure of polyelectrolyte and silica in the outer shell, and the shell is distributed with mesopores. The preparation method firstly synthesizes the core-shell silica nanoparticles, then removes the surfactant from the core-shell silica nanoparticles, and finally etches the obtained mesoporous silica nanoparticles with polyelectrolyte to obtain the polyelectrolyte hybrid hollow mesoporous silica nanoparticles. . The preparation method is simple, and the obtained hollow mesoporous silica nanoparticles have good monodispersity, good biocompatibility, large specific surface area and pore volume, which can be used as drug carriers and immunoadjuvants.

【技术实现步骤摘要】
聚电解质杂化中空二氧化硅纳米颗粒及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米生物医药领域，具体涉及一种聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法与应用。
技术介绍
疫苗已在传染性疾病的预防中取得了巨大的成功，在肿瘤的治疗中表现出巨大的潜力。但是抗原肽疫苗普遍存在分子小、免疫原性弱、难以诱导机体产生有效免疫应答等不足，从而需要某种物质来增强其免疫作用。免疫佐剂是泛指一类能非特异性地通过上调免疫细胞表面分子、促进固有免疫应答等方式增强特异性免疫的物质。因此，免疫佐剂成为了疫苗不可或缺的组成部分，在产生持久保护性免疫中发挥着重要作用。有效的免疫佐剂可极大地提高疫苗的抗原呈递效率、抗原免疫原性和抗原诱导的免疫效应，在传染性疾病的预防和肿瘤的治疗中至关重要。但是，现有的免疫佐剂存在数量少、效应差、易产生局部敏感等缺陷，阻碍了疫苗的发展，且很难实现免疫佐剂与抗原的共传输。多孔二氧化硅材料作为药物载体和免疫佐剂，在新型纳米载药体系、疫苗的设计和构建中发挥着重要的作用。一方面，多孔二氧化硅材料具有优异的物理和化学稳定性、良好的生物相容性、可调的粒径、易于被修饰、制备简单和成本可控等优良的性能；另一方面，多孔二氧化硅可实现抗原的交叉提呈，诱导γ干扰素的分泌，使淋巴细胞趋向于辅助性T细胞1介导的细胞免疫反应。其中，介孔二氧化硅纳米颗粒的免疫佐剂效应已被报道，尤其是中空介孔二氧化硅纳米颗粒，其中空结构能显著提高其免疫佐剂效应。虽然多孔二氧化硅材料作为药物载体和免疫佐剂在生物医药方面取得了一定的进展，但是现有技术制备的二氧化硅材料，单分散性差，其载药量低，难以实现持续的抗原释放，而且溶酶体逃逸能力较弱难以实现抗原的交叉提呈，极大地降低了其载药性能和免疫佐剂效应，无法满足实际应用中的需求。这些不足与缺陷极大地限制了二氧化硅材料在实际应用中的价值。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中二氧化硅纳米材料应用于药物载体和免疫佐剂时单分散性差、载药量低、抗原无法持续释放，以及溶酶体逃逸能力弱致使难以实现抗原的交叉呈递的技术问题，提供了一种聚电解质杂化中空二氧化硅纳米颗粒及其制备方法与应用。按照本专利技术的第一方面，提供了一种聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒内部为中空结构，外部壳层为聚电解质与二氧化硅的杂化结构；所述聚电解质与二氧化硅通过静电和氢键相互作用形成所述杂化结构；所述壳层分布有介孔。优选地，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的直径为20nm-1000nm；所述壳层的厚度为2nm-250nm；所述介孔的直径为0.5nm-50nm；所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的聚电解质的重量百分比为0.1wt％-50wt％。优选地，所述聚电解质为聚乙烯亚胺及其衍生物、聚赖氨酸及其衍生物、聚二烯丙基二甲基氯化铵及其衍生物、二乙氨乙基葡聚糖及其衍生物、聚乙烯胺及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、聚烯丙基胺及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、聚(β-氨基酯)及其衍生物或聚乙烯吡啶及其衍生物。按照本专利技术的另一方面，提供给了一种聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包含以下步骤：(1)硅源发生水解缩聚反应，所得产物与表面活性剂在实心二氧化硅纳米颗粒表面自组装形成壳层结构，得到具有核壳结构的二氧化硅纳米颗粒；(2)将步骤(1)得到的核壳结构的二氧化硅纳米颗粒分散于碱性溶液中，在20℃-80℃条件下搅拌，所述核壳结构的二氧化硅纳米颗粒内核的实心二氧化硅部分水解，形成多孔二氧化硅；离心后取沉淀，洗去所述壳层结构的表面活性剂，得到具有核壳结构的介孔二氧化硅纳米颗粒；(3)向步骤(2)得到的具有核壳结构的介孔二氧化硅纳米颗粒中加入聚电解质，使聚电解质与所述具有核壳结构的介孔二氧化硅纳米颗粒充分混匀；然后在25℃-98℃条件下刻蚀0.1h-72h，即得到聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒。优选地，步骤(3)所述聚电解质为聚乙烯亚胺及其衍生物、聚赖氨酸及其衍生物、聚二烯丙基二甲基氯化铵及其衍生物、二乙氨乙基葡聚糖及其衍生物、聚乙烯胺及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、聚烯丙基胺及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、聚(β-氨基酯)及其衍生物或聚乙烯吡啶及其衍生物。优选地，所述聚乙烯亚胺为支链聚乙烯亚胺或直链聚乙烯亚胺；所述聚乙烯亚胺的分子量为0.2kDa-200kDa；所述聚乙烯亚胺的浓度为0.01mg/mL-30mg/mL。优选地，步骤(1)中所述硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲基乙氧基硅烷或硅酸钠；步骤(2)中所述碱性溶液的浓度为0.1mol/L-0.8mol/L，搅拌的时间为0.1h-24h。优选地，其特征在于，步骤(3)中所述刻蚀之后，还包括离心并洗去游离的聚电解质的步骤。按照本专利技术的另一方面，提供了所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的应用，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒应用于药物载体；优选地，所述药物为基因、带负电的分子药物、带负电的多肽或带负电的蛋白质。按照本专利技术的另一方面，提供了所述聚电解质中空介孔二氧化硅纳米颗粒的应用，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒应用于抗病毒或抗肿瘤疫苗的免疫佐剂。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术使用一定分子量的聚电解质，通过选择性刻蚀法，形成的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒具有良好的单分散性、较好的生物相容性、较大的比表面积及孔体积，能形成较大的空腔，可提高纳米颗粒对药物的载药量，可作为药物载体用于生物医药领域，可高效装载基因、带负电的分子药物、带负电的多肽或带负电的蛋白质。(2)由于聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒自身带正电，使得包载的药物，尤其是带负电的药物持续缓慢释放。此外，聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒不仅可提高对药物的包覆，还可提高细胞对纳米颗粒的吞噬效率，这些特性使其在药物装载与呈递等生物医药领域具有较好的应用前景。(3)本专利技术提供的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒不仅可提升对抗原多肽的负载和缓释能力，提高抗原呈递细胞对纳米颗粒的吞噬效率，还具有溶酶体逃逸和促进抗原的交叉提呈的能力，从而具有较强的免疫佐剂效应。聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒负载抗原后形成的疫苗，能激活机体增强的免疫响应，从而实现增强的抗病毒或抗肿瘤效应，可应用于抗病毒和抗肿瘤等生物医药领域。(4)本专利技术提供的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒与病毒抗原形成的疫苗可有效地杀伤病毒，在抗病毒等生物医药领域具有良好的应用前景。(5)本专利技术提供的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒与肿瘤抗原形成的疫苗可有效地杀伤肿瘤细胞，从而可有效地抑制肿瘤的生长；在抗肿瘤及肿瘤免疫治疗等生物医药领域具有良好的应用前景。(6)本专利技术提供的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的中空空腔尺寸、壳层分布介孔的孔径、壳层的厚度和颗粒直径可以调节；可通过调节刻蚀时间、聚电解质的浓度，调节聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒中聚电解质的含量。(7)本专利技术提供的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，制备时间短、操作简单、可重复性强，便于大规模制备。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒内部为中空结构，外部壳层为聚电解质与二氧化硅的杂化结构；所述聚电解质与二氧化硅通过静电和氢键相互作用形成所述杂化结构；所述壳层分布有介孔。

【技术特征摘要】
1.一种聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒内部为中空结构，外部壳层为聚电解质与二氧化硅的杂化结构；所述聚电解质与二氧化硅通过静电和氢键相互作用形成所述杂化结构；所述壳层分布有介孔。2.如权利要求1所述的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的直径为20nm-1000nm；所述壳层的厚度为2nm-250nm；所述介孔的直径为0.5nm-50nm；所述聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的聚电解质的重量百分比为0.1wt％-50wt％。3.如权利要求1所述的聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述聚电解质为聚乙烯亚胺及其衍生物、聚赖氨酸及其衍生物、聚二烯丙基二甲基氯化铵及其衍生物、二乙氨乙基葡聚糖及其衍生物、聚乙烯胺及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、聚烯丙基胺及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、聚(β-氨基酯)及其衍生物或聚乙烯吡啶及其衍生物。4.一种聚电解质杂化中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)硅源发生水解缩聚反应，所得产物与表面活性剂在实心二氧化硅纳米颗粒表面自组装形成壳层结构，得到具有核壳结构的二氧化硅纳米颗粒；(2)将步骤(1)得到的核壳结构的二氧化硅纳米颗粒分散于碱性溶液中，在20℃-80℃条件下搅拌，所述核壳结构的二氧化硅纳米颗粒内核的实心二氧化硅部分水解，形成多孔二氧化硅；离心后取沉淀，洗去所述壳层结构的表面活性剂，得到具有核壳结构的介孔二氧化硅纳米颗粒；(3)向步骤(2)得到的具有核壳结构的介孔二氧化硅纳米颗粒中加入聚电解质，使聚电解质与所述具有核壳结构的介孔二氧化硅纳米颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱锦涛，刘倩倩，周雅捷，陶娟，张连斌，李钰策，殷小燕，
申请(专利权)人：华中科技大学，华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：湖北,42