楊薇，朱圓芳

（安徽化工學(xué)?；瘜W(xué)工藝教研室，安徽 安慶 246000）

二氧化硅納米粒子（SiO2NPs）具有優(yōu)異的單分散性和良好的生物相容性，常被設(shè)計用于作為納米載體運輸藥物對腫瘤進行治療[1]。此外，二氧化硅可以屏蔽磁性粒子之間的偶極相互作用，阻止粒子團聚，其表面具備親水性，能被多種硅烷偶聯(lián)劑改性，從而獲得具有不同表面官能團的納米粒子，因此非常適合作為制備核殼式納米粒子的殼層材料[2]。Chen[3]課題組在2015年制備了一種用聚乙烯亞胺（PEI）包裹的介孔SiO2NPs連接對癌細(xì)胞具有靶向性整合素α ν β3（RGD），成功地向腫瘤部位靶向運輸抗癌藥物阿霉素（Dox）。2016年，Yu等[4]利用可穿透細(xì)胞的聚二硫醚包裹的介孔SiO2NPs，開發(fā)了一種可被細(xì)胞快速內(nèi)吞的納米平臺，向腫瘤細(xì)胞中運輸抑制因子和抗癌藥物，實現(xiàn)了聯(lián)合治療作用。

SiO2NPs獨特的孔道結(jié)構(gòu)和Si-O鍵的親水性，能夠有效地通過物理或氫鍵的方式吸附抗癌藥物并使其在正常生理環(huán)境（pH=7.4）中保持穩(wěn)定，成功地防止了藥物突釋現(xiàn)象的發(fā)生[5]。此外，由于腫瘤部位常常呈現(xiàn)弱酸性環(huán)境（pH=6.5），當(dāng)載藥后的SiO2NPs達(dá)到腫瘤部位后，在H+質(zhì)子化的作用下，藥物會逐漸釋放出來。當(dāng)SiO2NPs被腫瘤細(xì)胞吞噬后，溶酶體的酸性環(huán)境（pH=5.5）通常更能加速這種藥物的釋放作用，從而使得載藥后的SiO2NPs能夠準(zhǔn)確地在腫瘤細(xì)胞中釋放出大量的抗癌藥物，進而殺死癌細(xì)胞，實現(xiàn)精準(zhǔn)的癌癥治療。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

氨水（NH3·H2O，32 wt%）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、正硅酸乙酯（TEOS）、磷酸鹽緩沖液（PBS）、鹽酸（36.0 wt%～38.0 wt.%）均購自國藥集團（中國）。所有試劑均為分析純并收到即用。實驗用超純水的電阻率18.0 MΩ·cm。

1.2 實驗儀器

恒溫磁力攪拌器、超聲波清洗器、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、真空冷凍干燥機、電子天平、高速離心機、紫外可見分光光度計等。

1.3 樣品表征

用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）分別對樣品的形貌進行測試和表征；用傅立葉變換紅外光譜（FTIR）儀對樣品的組成成分進行分析；用熱重分析（TGA）儀對材料中各組分的含量進行分析。

1.4 SiO2 NPs的制備

根據(jù)此前報道的文獻方法加以改良來制備所需的SiO2NPs[6]。將乙醇和水按40∶10（V∶V）的比例制備成混合溶液，此后向其中加入2 mL的氨水。為了調(diào)控所制備的SiO2NPs粒徑，分別向上述混合溶液中加入0.5 g、1.0 g和1.5 g的表面活性劑PVP。超聲分散30 min至PVP完全溶解后，劇烈攪拌30 min，再向混合液中加入1 mL的TEOS。持續(xù)攪拌反應(yīng)24 h后，所得乳白色懸浮液用8000 r·min-1離心10 min，沉淀物分別用水和乙醇各洗滌3次后，于60℃干燥箱中烘干12 h后備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)物的形貌與結(jié)構(gòu)

圖1 （a）（b）和（c）分別為PVP 加入量 0.5 g、1.0 g和1.5 g 時所制備的SiO2 NPs的SEM圖；（d）加入1.5g PVP所制備的SiO2 NPs的TEM圖。

為了探究表面活性劑PVP在SiO2NPs形成過程中的影響，我們分別制備了不同PVP加入量（0.5 g、1.0 g和1.5 g）的SiO2NPs（如圖1所示）。從圖1可知，隨著PVP加入量的升高，所制備的SiO2NPs的粒徑隨之減小，分別約為 600 nm（圖 1a）、400 nm（圖 1b）和 150 nm（圖1c）。這是因為PVP的兩親性作用在混合溶液中形成了油包水型（W/O）微膠束，水解后的SiO2碎片具有親水性的表面，易進入微膠束的含水內(nèi)核，進而生長出SiO2NPs。這種單分散粒徑150 nm的SiO2NPs非常適合于作為藥物載體應(yīng)用于抗腫瘤治療，因此我們以PVP加入量為1.5 g時作為最佳反應(yīng)條件。圖1d為最佳反應(yīng)條件下制備的SiO2NPs的TEM圖，其粒徑與SiO2NPs的SEM基本一致，并且圖中SiO2NPs顏色均勻，無明顯的空心結(jié)構(gòu)，可判定其是實心結(jié)構(gòu)的納米粒子。

2.2 產(chǎn)物的紅外光譜和TGA曲線

為進一步了解產(chǎn)物的組成成分，我們對所制備的SiO2NPs進行傅立葉變換紅外光譜分析（圖2a）。在3420 cm-1和3150 cm-1出現(xiàn)的特征峰對應(yīng)著-OH的伸縮振動峰，應(yīng)是材料表面吸附了空氣中的水分引起的。在2980、1650以及1400 cm-1分別出現(xiàn)了C-H的伸縮振動峰、C=O的伸縮振動峰和C-H的彎曲振動峰，表明材料中有PVP存在[7]。在950和1050 cm-1處分別出現(xiàn)了屬于Si-OH的伸縮振動峰和Si-O的伸縮振動峰，說明材料中存在有SiO2[8]。上述結(jié)果充分證明所制備的SiO2NPs是由SiO2和PVP復(fù)合形成的納米材料。為了明確產(chǎn)物中各組分的含量，我們還對樣品進行了熱重分析。如圖2b所示，在溫度40℃～100℃之間，產(chǎn)物重量減少了約4%，這是樣品中吸附的水分引起的；在100℃～300℃范圍內(nèi)，產(chǎn)物重量減少了約6.5%，這是制備過程中所產(chǎn)生的小分子有機物揮發(fā)導(dǎo)致的；而在300℃～600℃，產(chǎn)物重量急劇下降，減少了約12.9 wt%，這是SiO2NPs結(jié)構(gòu)中的PVP被空氣氧化成CO2造成的。這一結(jié)論表明，在制備過程中PVP不僅充當(dāng)了表面活性劑和分散劑，還作為SiO2NPs的結(jié)構(gòu)劑存在。

圖2 （a）SiO2 NPs的傅立葉變換紅外光譜圖（b）SiO2 NPs的熱重分析曲線

3 結(jié)論

綜上所述，我們成功地制備了一種粒徑約150 nm左右適用于藥物載運的SiO2NPs。這種SiO2NPs的粒徑可以通過簡便的PVP加入量進行調(diào)控，并且所獲得SiO2NPs具有良好的單分散性，非常適合于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

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