一种树枝状纳米硅颗粒的制备方法技术

本发明专利技术属于医药用纳米制剂辅料制备的新方法领域，具体涉及一种树枝状纳米硅颗粒的制备方法。该方法利用十六烷基三甲基卤化铵、正硅酸酯、脂肪酸盐和去离子水作为反应原料，合成出表面结构为中心辐射状孔结构的树枝状纳米硅颗粒。本发明专利技术的制备方法条件温和，环保，易于放大生产，得到的产物结构稳定，分散性良好，可作为生物大分子或者药物、催化剂分子等的载体使用。

A preparation method of dendritic nano-silicon particles

The invention belongs to the field of a new method for preparing pharmaceutical nano-preparation excipients, in particular to a preparation method of dendritic nano-silicon particles. In this method, dendritic nano-silicon particles with central radial pore structure were synthesized by using hexadecyltrimethylammonium halide, orthosilicate, fatty acid salts and deionized water as raw materials. The preparation method of the invention has mild conditions, environmental protection, easy to scale up production, stable structure and good dispersion, and can be used as a carrier for biological macromolecules, drugs, catalysts, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种树枝状纳米硅颗粒的制备方法
本专利技术属于医药用纳米制剂辅料制备的新方法领域，具体涉及一种树枝状纳米硅颗粒的制备方法。
技术介绍
纳米药物载体具有重要的应用价值，已成为热门研究领域。介孔硅纳米材料（颗粒尺寸小于500纳米）具有较多的技术优点，例如较高的比表面积和孔体积、良好的胶体稳定性、优异的生物相容性等。此外，颗粒的尺寸、介孔孔径和形貌可以调整，颗粒表面和孔内部还可以通过化学修饰使其功能化，因此在生物医学领域（成像诊断、生物探针、生物催化、骨修复、支架工程、药物载体等）有广泛和重要的应用前景。介孔纳米硅材料的良好吸附装载能力使其成为了药物载体的候选者。通常的介孔纳米硅材料，例如MCM-41，孔道整体呈平行六方晶结构排列，孔径小于3纳米，只适合吸附分子量较小的物质，深处的孔壁也很难接触到物质，因此吸附能力有限且易于饱和；此外，孔壁单薄，加热或受压后容易受到破坏。然而树枝状纳米硅颗粒具有从中心向外辐射的树枝状孔洞结构，稳定性好、表面孔径大（最大可到20纳米以上）、表面积大、具有良好的吸附装载能力（尤其是对生物大分子，包括核酸、蛋白质和脂类分子等）。因此在相关的医药和化学反应催化的研究和应用领域引起了广泛的兴趣。已报道的制备树枝状纳米硅颗粒的方法主要有双相层化法和弱模板法等。但是，利用这些方法方便自如地制备出不同粒径或不同形貌的树枝状纳米硅颗粒仍然面临着巨大的挑战。有些方法大量地使用有机溶剂，不仅影响了产品的安全性，而且还给后续的放大生产制造了困难。因此，改进树枝状纳米硅制备的方法成为目前亟待解决的课题。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种树枝状纳米硅颗粒的制备方法，该制备方法首次采用脂肪酸盐与阳离子表面活性剂作为混合表面活性剂制备树枝状纳米硅颗粒，本专利技术所制备的树枝状纳米硅颗粒为球形纳米颗粒，其化学本质为二氧化硅的聚合物，表面含有从颗粒中心向外的辐射状的孔结构。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种制备具有树枝状结构的纳米硅颗粒的方法，该方法利用十六烷基三甲基卤化铵、正硅酸酯、脂肪酸盐和去离子水作为反应原料，合成出表面结构为中心辐射状孔结构的树枝状纳米硅颗粒，所述脂肪酸盐与十六烷基三甲基卤化铵的摩尔比为0.25:1-2:1。一种制备具有树枝状结构的纳米硅颗粒的方法，具体制备方法如下。步骤1、将十六烷基三甲基卤化铵、脂肪酸盐与去离子水按比例混合，加热、恒温恒速磁力搅拌使其完全溶解。步骤2、加入硅反应前体剂。步骤3、反应时间为2-16小时；反应结束后4000转/分以上离心至少5分钟，弃上清；用水或乙醇重新分散、离心，重复清洗2-3次，干燥，得产物。所述步骤1的脂肪酸盐（CnH2n-1O2-）是碳数目为六到十四的单链脂肪酸盐。所述步骤1的脂肪酸盐为含有锂、钠、钾、铯、镁、钙、锶、钡、锰、锌或铝的盐。所述步骤1的十六烷基三甲基卤化铵是十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）或十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）。所述步骤2的硅反应前体剂是正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、1,2-二(三乙氧基硅)乙烷等无机或有机硅源。所述步骤2硅反应前体剂与去离子水的体积比（v:v）为0.6:10~1:5。所述反应温度为95℃±5℃。现有的树枝状纳米硅制备方法主要分为用有机溶剂与水混合的双相层化法和弱模板法，前者可制备不同形貌和粒径的树枝状纳米硅，但是须使用微波加热的技术和大量的有机溶剂（例如环己烷等），不利于环保，生产成本较高；后者须使用与十六烷基三甲基卤化铵形成相互作用的混合模板分子，再用碱催化使纳米硅的形貌发生改变，成为树枝状。本专利技术使用了与已报道的方法中不同的混合模板分子脂肪酸盐，其分子结构中含有疏水碳链，在水溶液中呈弱碱性，可以同时调节并催化生成树枝状纳米硅。本专利技术具有如下技术优势。（1）生产成本低，操作简便环保，易扩大生产：本专利技术在水相中制备，并且采用的原材料包括脂肪酸盐、十六烷基三甲基卤化铵、硅前体剂等均为相对环保的反应试剂。制备条件可按实施例同比例放大。（2）产物具有良好的分散性，粒径分布均匀，并且树枝状结构均匀。（3）制备过程中不使用有机溶剂，得到的枝状纳米硅颗粒具有中心辐射状的大孔隙结构，可作为生物大分子或者药物、催化剂分子等的载体使用。附图说明图1为实施例1制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图2为实施例2制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图3为实施例3制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图4为实施例4制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图5为实施例5制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图6为实施例6制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图7为反应温度为80℃制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图8为反应温度为70℃制备的树枝状纳米硅透射电镜照片。图9为辛酸钠与十六烷基三甲基卤化铵的摩尔比为2：1的树枝状纳米硅透射电镜照片。具体实施方式下面结合附图和实施例详细描述本专利技术，但下述实施例并不限制本专利技术的权利范围。实施例1。1.5克十六烷基三甲基溴化铵与0.7克辛酸钠（摩尔比例为1：1）加入至100毫升去离子水中，于95℃下搅拌溶解30分钟，加入10毫升正硅酸乙酯搅拌反应2小时结束，6000转/分离心10分钟，弃上清；用30毫升水或者乙醇分散、离心，重复清洗2-3次，干燥，得到粒径为219±24纳米的树枝状纳米硅颗粒（图1）。实施例2。1.5克十六烷基三甲基溴化铵与0.7克辛酸钠（摩尔比例为1：1）加入至100毫升去离子水中，于95℃下搅拌溶解30分钟，加入14毫升正硅酸乙酯搅拌反应2小时结束，6000转/分离心10分钟，弃上清；用30毫升水或者乙醇分散、离心，重复清洗2-3次，干燥，得到粒径为275±20纳米的树枝状纳米硅颗粒（图2）。实施例3。1.5克十六烷基三甲基溴化铵与0.35克辛酸钠（摩尔比1：0.5）加入至100毫升去离子水中，于95℃下搅拌溶解30分钟，加入14毫升正硅酸乙酯搅拌反应8小时结束，6000转/分离心10分钟，弃上清；用30毫升水或者乙醇分散、离心，重复清洗2-3次，得到粒径为220±9纳米的树枝状纳米硅颗粒（图3）。实施例4。1.5克十六烷基三甲基溴化铵与1.15克己酸钠（摩尔比1：2）加入至100毫升去离子水中，于95℃下搅拌溶解30分钟，加入10毫升正硅酸乙酯搅拌反应2小时结束，6000转/分离心10分钟，弃上清；用30毫升水或者乙醇分散、离心，重复清洗2-3次，得到粒径为218±14纳米的树枝状纳米硅颗粒（图4）。实施例5。1.5克十六烷基三甲基溴化铵与0.4克癸酸钠（摩尔比1：0.5）加入至100毫升去离子水中，于95℃下搅拌溶解30分钟，加入10毫升正硅酸乙酯搅拌反应4小时结束，6000转/分离心10分钟，弃上清；用30毫升水或者乙醇分散、离心，重复清洗2-3次，干燥，得到粒径为149±15纳米的树枝状纳米硅颗粒（图5）。实施例6。1.5克十六烷基三甲基溴化铵与0.46克月桂酸钠（摩尔比1：0.5）加入至100毫升去离子水中，于95℃下搅拌溶解30分钟，加入10毫升正硅酸乙酯搅拌反应4小时结束，6000转/分离心10分钟，弃上清；用30毫升水或者乙醇分散、离心，重复清洗2-3次，干燥，得到粒径为133±11纳米的树枝状纳米硅颗粒（图6）。反应条件的筛选实验。1）反应温度的筛选。不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有树枝状结构的纳米硅颗粒的制备方法，其特征在于，该方法利用十六烷基三甲基卤化铵、正硅酸酯、脂肪酸盐和去离子水作为反应原料，合成出表面结构为中心辐射状孔结构的树枝状纳米硅颗粒，所述脂肪酸盐与十六烷基三甲基卤化铵的摩尔比为0.25:1 ‑2:1。

【技术特征摘要】
2018.12.10 CN 20181150372611.一种具有树枝状结构的纳米硅颗粒的制备方法，其特征在于，该方法利用十六烷基三甲基卤化铵、正硅酸酯、脂肪酸盐和去离子水作为反应原料，合成出表面结构为中心辐射状孔结构的树枝状纳米硅颗粒，所述脂肪酸盐与十六烷基三甲基卤化铵的摩尔比为0.25:1-2:1。2.一种具有树枝状结构的纳米硅颗粒的的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：步骤1、将十六烷基三甲基卤化铵、脂肪酸盐与去离子水按比例混合，加热、恒温恒速磁力搅拌使其完全溶解；步骤2、加入硅反应前体剂；步骤3、反应时间为2-16小时；4000转/分以上离心至少5分钟，弃上清；用水或乙醇重新分散、离心，重复清洗2-3次，干燥，得产物。3.根据权利要求2所述的一种具有树枝状结构的纳米硅颗粒的的制备方法，其特征在于，所述步骤1的脂肪酸盐（CnH2n-...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀哲，关一夫，
申请(专利权)人：中国医科大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21