中空二氧化硅纳米球的制备与应用研究进展

中空二氧化硅纳米球是一种具有单个空腔或多个空腔,直径在纳米级的新型结构材料。目前已开发出多种中空二氧化硅纳米球的制备方法,不同制备方法各具差异性。中空二氧化硅纳米球在医学、保温隔热和光学等多领域中有广泛应用。对模板法、喷雾干燥法、选择性刻蚀法等多种中空二氧化硅纳米球的制备方法及其特点进行了梳理和分析,评价了其优缺点,并探讨了中空二氧化硅纳米球的应用进展。

二氧化硅纳米颗粒暴露对莱茵衣藻生长及细胞代谢的影响

为评估二氧化硅纳米颗粒(Silica Nanoparticles,SiO_(2)NPs)对淡水微藻的影响,本研究以莱茵衣藻为供试对象,分析了不同浓度SiO_(2)NPs暴露对莱茵衣藻生长速率、活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)、叶绿素和微藻代谢网络的影响。研究发现:当SiO_(2)NPs为400~800 mg/L时,其可显著抑制莱茵衣藻的增殖;200~800 mg/L的SiO_(2)NPs暴露后,莱茵衣藻叶绿素a和叶绿素b的浓度分别较对照组下降27.89%~42.16%和16.28%~26.3%,且藻细胞内产生的ROS较对照组上升9.25%~24.9%;100 mg/L和800 mg/L的SiO_(2)NPs显著改变了莱茵衣藻的代谢网络,包括脂质和类脂质分子、有机杂环化合物、有机酸及其衍生物等。通过代谢物分类注释基础代谢网络后分析发现,SiO_(2)NPs影响了莱茵衣藻甘油磷脂类和有机杂环化合物代谢,特别是吲哚、吡啶、咖啡因等,并导致莱茵衣藻碳水化合物代谢、核苷酸合成、脂类和氨基酸代谢等基础代谢过程异常。本研究可为探索SiO_(2)NPs对微藻的生物效应提供一定的理论基础和数据支持。

磁性二氧化硅纳米线的制备及其对环氧树脂的增韧效果

以反相微乳液法制备的二氧化硅纳米线(SiO_(2)NW)为基础,采用原位化学氧化共沉淀法在二氧化硅纳米线表面生长四氧化三铁,制备了表面负载四氧化三铁的磁性二氧化硅纳米线(SiO_(2)NW@Fe_(3)O_(4))。利用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜研究了SiO_(2)NW和SiO_(2)NW@Fe_(3)O_(4)的结构和形貌。通过机械搅拌和超声分散将SiO_(2)NW@Fe_(3)O_(4)均匀分散在环氧树脂中,在微磁场环境中对环氧树脂进行固化,并对固化后涂层的力学性能进行测试。结果表明:与纯环氧树脂相比,添加磁性二氧化硅纳米线并在微磁场环境中固化后,环氧树脂的拉伸强度、冲击强度和断裂韧性分别提高了59.1%、98.5%和135.0%。磁性二氧化硅纳米线在环氧树脂中向特定方向排列,改善了环氧树脂特定方向的力学性能。

合成方法对Co基介孔二氧化硅纳米球丙烷脱氢性能的影响

以树枝状介孔二氧化硅纳米球为载体、Co为活性组分,分别采用等体积浸渍法、嫁接法和掺杂法制备了含Co介孔二氧化硅纳米球催化剂,利用XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附、XPS等方法对催化剂进行表征,考察了催化剂的丙烷脱氢制丙烯的催化活性。实验结果表明,在嫁接法和掺杂法制备的催化剂中,活性组分Co的分散性更好,主要以Co^(2+)形式存在并与载体产生较强的相互作用;掺杂法合成过程简单,催化剂中树枝状介孔二氧化硅纳米球载体的结构保持更完整,催化剂表现出良好的丙烷脱氢活性和稳定性。

碳包覆二氧化硅纳米线负极材料的制备及其储锂性能研究

二氧化硅(SiO_(2))纳米线负极具有非常良好的电化学性能,但其商业化应用受制于其复杂且成本较高的制备工艺。纤蛇纹石棉含有天然的纳米线结构,经过简单的预处理后即可制备成二氧化硅纳米线。将纤蛇纹石棉经破壁机破碎后,预处理得到二氧化硅纳米线,再将其与多巴胺包覆,形成碳包覆的二氧化硅纳米线结构。这种结构具有非常良好的电化学性能,初始放电容量达到1186mAh/g,在1A/g的电流密度下循环100圈后仍具有600mAh/g的可逆容量。

二氧化硅纳米管的制备及其应用的研究进展

近年来,具有独特中空结构的二氧化硅纳米管一直是研究的热点,由于其高比表面积、易于功能化的内外表面等特点备受关注。综述了常见的二氧化硅纳米管的合成方法,主要包括软模板法、硬模板法、软硬双模板法和无模板法,介绍了其在药物递送、催化、吸附方面的应用。

二氧化硅纳米颗粒潜在的神经毒性对神经变性疾病的影响

神经变性疾病是一类慢性疾病,包括常见的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(parkinson’s disease,PD)和额颞叶痴呆(frontotemporal dementia,FTD)等。这些疾病的病理生理变化特点均有神经元内出现异常蛋白质聚集、氧化应激反应、线粒体功能障碍等,最终可导致神经元变性死亡。目前虽无彻底治愈这些疾病的特异性疗法,但是不乏可以帮助缓解症状或延缓疾病进展的药物治疗方法。其中,包括二氧化硅纳米颗粒(silica nanoparticles,SiNPs)作为一种新型材料用于神经保护剂作用的疗法。最近的研究表明,这种材料虽有其优点,但可能对神经变性疾病产生负面影响。因此,本文拟以近年相关报道,从SiNPs的暴露途径以及其与神经炎症、线粒体功能障碍、Aβ和p-Tau的临床前研究进行综述,为充分认识SiNPs潜在神经毒性机制研究以及NRDs的防治提供理论或实践依据。

二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应

分别将二氧化硅纳米颗粒(SiNPs)与微米颗粒(SiMPs)作为固定化载体,选择多聚酶牛肝过氧化氢酶(CAT)和单体酶辣根过氧化物酶(HRP)作为酶模型,通过考察酶固定化后在酶活回收率、热稳定性、酶促反应最适温度以及酶在水-有机溶剂混合体系中催化能力的变化,对载体与酶所产生的生物效应差异进行了系统研究.酶活回收率结果表明,SiNPs显示出比SiMPs优越的对酶无选择性的高生物亲和性,而SiMPs则能使固定于其上的酶热稳定性大幅度提高,且二者都能使固定化酶在有机相中的稳定性得到明显增强.但酶促反应最适温度的变化结果表明,对不同类型的酶所产生的生物效应则表现出无规律性.

二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒红外漫反射光谱的测量与分析

用FTIR-FTS3000光谱仪和漫反射附件分别采集了二氧化硅纳米颗粒、炭黑纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒的不同配比的混合样品的红外漫反射光谱。通过对测量结果的分析,发现二氧化硅纳米颗粒的红外漫反射光谱较之体材料有蓝移和宽化现象,此现象可以用纳米粒子的小尺寸效应和量子尺寸效应来进行初步解释。而碳黑纳米颗粒因为其强吸光性的原因,实验中没有得到理想的光谱。混合样品中,碳黑纳米颗粒有一个最大吸收临界浓度,此时二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒的质量比是100:20。在这个比例以内,碳黑纳米颗粒的特征峰位的F(R)函数与浓度符合朗伯-比尔定律。当碳黑纳米颗粒在体系中的含量超过这个比值,随着碳黑在体系中比例的增加,吸光度将不再增大。

介孔二氧化硅纳米粒在农业中的应用

介孔二氧化硅纳米粒(mesoporous silica nanoparticles,MSNs)具有高容量介孔空间、比表面积大、稳定性强、内外表面易于修饰和生物相容性好等优点,其在农业上的应用已成为当前国内外研究的热点。综述近年来国内外MSNs在农业生产上的应用进展,详细阐述MSNs作为载运系统在农业投入品和转基因方面的优势,讨论MSNs在环境污染治理、农产品贮藏保鲜、探测传感器等方面应用的特点,解析植物吸收、运输和积累MSNs的过程以及其与植物互作的原理,综合评估MSNs的生物安全性。最后,针对目前存在的问题和发展前景进行展望,以期为更有效地利用MSNs解决农业生产中的实际问题提供参考与理论支撑。

pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒的制备及可控释放

选择带负电荷且溶解度和分子结构对pH值非常敏感的聚丙烯酸作为封堵分子,采用静电吸附的修饰方法,制备了pH响应的MCM-41型介孔二氧化硅纳米颗粒.利用高倍透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及比表面积分析等手段表征了介孔二氧化硅纳米颗粒的物理化学性质.以联钌吡啶染料分子作为模式客体分子,研究了pH调控下的模式客体分子在介孔二氧化硅纳米颗粒中的包裹及释放行为.结果表明,该介孔二氧化硅纳米颗粒对pH具有很好的响应性;在近中性条件下,带正电的二氧化硅纳米颗粒通过静电吸附作用吸附带负电的聚丙烯酸,导致介孔封堵,使包载的染料分子几乎无释放;客体分子的释放率随着pH值的降低而升高,当pH≤5时,染料分子显著释放,pH=1时客体分子的释放率高达98%,可以实现对包载客体分子的控制释放.该pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒载体具有制备简便、价格低廉和包载量大等优点,有望应用于药物的控制释放.

溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/二氧化硅纳米杂化薄膜

采用溶胶-凝胶体系,通过甲基三乙氧基硅烷在聚酰胺酸溶液中水解和缩聚原位产生二氧化硅纳米粒子,制备出了聚酰亚胺/二氧化硅纳米杂化薄膜,并讨论了不同质量分数的二氧化硅对薄膜性能的影响.为了增强两相之间的结合力和相容性,在实验中加入了一定量的偶联剂.对制备成的薄膜采用红外光谱、原子力显微镜等进行结构表征,并讨论了结构与性能的关系.实验证明,纳米杂化材料的性质不但与每一组分的性质有关,还与组成材料的两相之间相的形态和界面性质紧密相关,偶联剂对聚酰亚胺/二氧化硅体系两相间的相容性、分散性具有改善作用;杂化薄膜的电性能随二氧化硅的质量分数增加有所提高.

基于Ugi多组分反应的海藻酸酰胺衍生物改性二氧化硅纳米粒子的制备

采用海藻酸酰胺衍生物通过Ugi多组分反应制备了新颖的聚合物-二氧化硅（Oct-Alg-Si O_2）纳米粒子.通过氢核磁共振波谱（1H NMR）和X射线光电子能谱（XPS）对Oct-Alg-Si O_2的结构和表面元素组分进行了表征.采用透射电子显微镜（TEM）、Zeta电位和激光粒度分析仪对Oct-Alg-Si O_2的形貌、粒径和胶体性能进行了探索.结果表明,海藻酸酰胺衍生物共价接枝到氨基二氧化硅（Si O_2-NH_2）纳米粒子的表面,提高了其平均直径,调控了其Zeta电位,在水介质中能够表现出良好的分散稳定性.以10%的液体石蜡为油相,采用Oct-Alg-Si O_2制备了Pickering乳液.在油水界面能够形成液滴粒径为5.7μm的稳定Pickering乳液.随着水相p H值的增大,乳液体积分数增大,稳定性增强.细胞相容性实验结果表明,Oct-Alg-Si O_2纳米粒子具有极好的生物相容性.

离子液体中二氧化硅纳米微粒的制备及其摩擦学性能

以 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐离子液体为溶剂, 合成了二氧化硅纳米颗粒, 并以含有二氧化硅纳米颗粒的离子液体作为基础油,对其摩擦学性能进行研究; 用透射电子显微镜对二氧化硅的形貌进行分析, 用扫描电子显微镜对钢球磨斑表面的形貌进行了分析. 结果表明, 添加二氧化硅纳米颗粒的离子液体具有较好的润滑性能.

模板法制备二氧化硅纳米管及其表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,D,L-酒石酸铵为模板制备了高产率、尺寸均匀、大长径比的二氧化硅纳米管。借助透射电子显微(TEM)、扫描电子显微(SEM)、电子能谱(EDX)和X射线衍射(XRD)等分析方法对样品进行表征,探讨了二氧化硅纳米管的形成机理,并考察了实验条件对二氧化硅纳米管的产率和形貌等的影响。研究结果表明,静置时间、TEOS的滴加速率以及氨水用量对纳米管的形成有明显影响,而温度对纳米管形成的影响不明显。

二氧化硅纳米颗粒增强炭纤维/环氧树脂界面性能

纤维与基体间的界面性能是决定纤维增强树脂基复合材料力学性能的关键因素。采用单纤维断裂实验方法研究二氧化硅纳米颗粒对炭纤维/环氧树脂复合材料界面的增强作用。实验结果表明,涂覆在炭纤维表面和均匀分散在环氧树脂基体中的二氧化硅纳米颗粒含量分别为4.9g/m2和25%(质量分数)时,复合材料界面性能均得到改善,界面抗剪强度相比纯树脂体系分别提高了10.0%和15.0%。通过对纤维断点处双折射光斑和样品断面形貌等信息分析,可知纳米颗粒均匀分散并镶嵌到炭纤维表面沟槽中形成的锁扣结构是界面性能提高的重要原因。

溶液中稳定分散的介孔二氧化硅纳米球的制备及其生物毒性研究

目的介孔纳米材料有望成为一种新型的药物载体应用于药物领域，文中制备在溶液中能稳定分散的介孔二氧化硅纳米球（MesoporousSilicaNanospheres，MSNs）并探讨其生物毒性。方法以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用溶胶凝胶法制备MSNs，利用透射电子显微镜、X射线衍射、氮气吸附-脱附仪检测MSNs的物理化学性质；检测MSNs对293T细胞（人胚肾细胞）增殖的影响；观察BALB／c小鼠尾静脉注射20mg／kg和40ms／kg剂量MSNs后肝、脾、肾、心、脑和肺的病理学变化。结果制备的MSNs在溶液中可稳定分散，平均粒径为100nm，具有高度有序的二维六方结构。体外实验结果：50～400μg／ml范围内，MSNs对293T细胞成活率没有影响（P〉0．05）；体内实验结果：40mg／kgMSNs导致BALB／c小鼠肝和肺出现病理变化。结论在溶液中稳定分散的MSNs对293T细胞没有毒性；长时间尾静脉注射高剂量MSNs对小鼠肝和肺有一定程度的损伤，通过控制MSNs的使用剂量与使用周期可以避免对动物组织器官的毒副作用。

介孔二氧化硅纳米粒作为中药控释和靶向载体在肿瘤治疗中的应用进展

介孔二氧化硅因具有有序介孔结构、比表面积大、生物相容性好及表面易于修饰等特点,在生物医药等领域显示出了极大的应用前景。文章主要专注于介孔二氧化硅纳米粒子的发展,主要讨论了药物的可控释放和靶向修饰。通过修饰介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)使其具有刺激响应的特性实现可控释药,内部刺激响应主要包括,p H响应、氧化-还原响应和生物分子响应等;外部刺激主要包括磁、光等。同时详细介绍了多功能化介孔二氧化硅纳米粒。对目前介孔二氧化硅基药物输送体系在实际应用中存在的问题进行了分析并对其未来的发展前景进行了展望。

负载锌酞菁的二氧化硅纳米载体在光动力疗法的应用

在传统介孔二氧化硅合成的基础上,以壳聚糖的Ca^2＋溶液作为扩孔剂,利用层层自组装技术包裹CS（壳聚糖）/HA（透明质酸）层,制备得到了可降解的大孔二氧化硅[DMSNs@（CS/HA）],在DMSNs@（CS/HA）上负载疏水性药物锌酞菁（ZnPc）,得到了负载锌酞菁的二氧化硅纳米载体[DMSNs@（CS/HA）@ZnPc]。将其应用于光动力学抗肿瘤研究。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-vis、N2吸附等温线和荧光成像技术对DMSNs@（CS/HA）和DMSNs@（CS/HA）@ZnPc进行了物相、形貌、孔径分布、结构、肿瘤光动力学治疗测试。结果表明,当DMSNs@（CS/HA）纳米载体的质量浓度为50 mg/L,Hela细胞的相对存活率高达93.2%,而负载ZnPc并在近红外光照10 min后,细胞存活率则锐减到36.2%。细胞存活率及其荧光成像实验均表明DMSNs@（CS/HA）纳米载体具有良好的生物相容性,可有效负载ZnPc,并应用于近红外照射下光动力学抗肿瘤。

二氧化硅纳米管的制备及表征

用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(C16TMAB)为模板剂,以原硅酸四乙酯(TEOS)为原料,在酸性介质的催化条件下进行水解、缩合,制得了二氧化硅纳米管(平均管径30～60nm),并用FTIR、XRD、TEM对所制备的二氧化硅纳米管进行了表征。此外,讨论了二氧化硅纳米管的形成机理。