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。

纳米二氧化硅微球表面接枝嵌段聚合物的制备及其在丙烯酸结构胶体系中的性能研究

以二氧化硅微球为模板,将其表面修饰上活性官能团。通过表面引发可控/“活性”自由基聚合,连续引发苯乙烯和甲基丙烯酸2-羟基乙酯聚合,得到表面接枝嵌段聚合物的纳米二氧化硅微球,并对其进行表征。将表面修饰的二氧化硅微球用于丙烯酸结构胶体系,并和未修饰二氧化硅微球的体系进行对比。研究结果表明:通过结构表征证明了目标产物合成成功;将表面修饰的二氧化硅微球用于丙烯酸结构胶体系,聚合物改性的纳米二氧化硅在拉伸强度、断裂伸长率和剪切强度等性能的表现均优于未改性的纳米二氧化硅;纳米二氧化硅在固化体系中具有增强增韧的作用,表面接枝聚合物改性后,其性能表现更优。

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。

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。

氟烷基改性的二氧化硅纳米球的制备与应用研究

以浓氨水为催化剂、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过种子生长法制得二氧化硅纳米球;进一步以十三氟辛基三乙氧基硅烷(F-8261)对二氧化硅纳米球的表面进行改性,得到氟烷基改性二氧化硅纳米球。利用IR、UV、TEM等手段对氟烷基改性纳米球进行了表征。结果表明,改性单体F-8261通过化学键结合在二氧化硅纳米球表面;通过改变催化剂的用量,可制得平均粒径分别为35 nm和86 nm的纳米球。用含氟烷基改性二氧化硅纳米球的乙醇溶液处理玻璃、基准混凝土,其表面与水的的静态接触角分别从32°和0°提高到104°和141°,表明处理过的基材表面具有良好的防水和防污性能。

纤维状二氧化硅纳米球的水热合成与表征

为了得到高比表面且尺寸均一的纤维状二氧化硅纳米球,采用静止和搅拌水热反应法制备了该类纳米粒子,探讨了制备机理及影响生长的因素.以同反应条件下微波法制备所得纤维状二氧化硅纳米球为参比样品,通过扫描电镜和透射电镜(SEM和TEM)观察了微波反应法和水热反应法所得3类纤维状二氧化硅纳米球的形貌和结构特征、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)考察了纳米粒子的化学组成、X射线衍射谱(XRD)探究了纳米粒子的体相结构信息,以及采用氮气吸附脱附手段揭示了纳米粒子的吸附脱附类型及孔径分布.结果表明:水热反应能够生成直径较大、形貌更为均匀的纳米球;搅拌水热反应效果更明显,产物尺寸更为均一;3种反应方式合成的纳米球具有相似的化学结构和化学官能团,都属于Ⅳ型吸附且滞后环属于H_3型;3类纳米球的比表面积(和孔体积)分别为480.156 m^2/g(1.287 cm^3/g)、464.757 m^2/g(0.654 cm^3/g)和429.351 m^2/g(0.726 cm^3/g).形貌和结构的差别归因于反应体系的压力和反应母液均匀程度,前者促使生成均匀的微乳液,后者促进生成均匀的反胶束.

大孔树枝状二氧化硅纳米球的合成与表征

采用超长碳链的表面活性剂溴代十八烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成了具有较大粒径和孔径分布的单分散树枝状二氧化硅纳米球(记为DMSNs-C18)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、以及氮气吸附脱附曲线对产物进行了形貌、结构、晶型、化学组成、孔体积、比表面积等分析。结果表明:与传统的、以溴代十六烷基三甲基溴化铵为模板剂制备的单分散树枝状二氧化硅纳米球相比(DMSNs-C16),DMSNs-C18颗粒尺寸和孔道均明显增大。原因在于随着碳链增长,表面活性剂相互斥力增强,影响微乳液形成,最终导致结构差异。

空心二氧化硅纳米微球包裹的photosan对胃腺癌细胞AGS的杀伤作用

目的:探讨空心二氧化硅纳米微球包裹的photosan(简称纳米化-Photosan)介导的光动力疗法(PDT)对人胃腺癌细胞AGS的杀伤作用。方法:采用人胃腺癌细胞AGS作为研究对象,应用MTT法测定AGS胃癌细胞的生存率和流式细胞分析法检测PDT对AGS胃癌细胞凋亡的影响。结果:MTT实验结果显示,纳米化-Photosan和普通Photosan对人胃腺癌细胞均有明显抑制作用,随纳米化-Photosan和普通photosan的浓度增高,胃癌细胞的生存率明显下降(P<0.05),同等浓度的纳米化-Photosan比普通Photosan对细胞的抑制作用更明显;流式法检测细胞凋亡显示光照剂量相同的条件下,同等浓度的纳米化-Photosan更易引起细胞的凋亡。结论:纳米化-Photosan比普通Photosan能更有效的抑制人胃腺癌细胞增殖,更易引起细胞凋亡。

氨基酸辅助制备二氧化硅纳米球及其应用

总结了氨基酸辅助法制备二氧化硅纳米球以及通过种子再生长过程进行尺寸控制的制备方法,对其形成机理进行了探究,介绍了这种二氧化硅纳米球在生物医药、阵列模板、功能薄膜和高分子接枝杂化合成方面的应用,并展望了这种单分散性二氧化硅的应用前景。

超小孔径树枝状介孔二氧化硅纳米球的制备和表征

采用短碳链的表面活性剂溴代十二烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成了具有较大粒径和超小孔径分布的单分散树枝状介孔二氧化硅纳米球(记为DMSNs-C12)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、以及氮气吸附脱附曲线对制备的DMSNs-C12进行了形貌、晶体结构、化学组成、孔体积、比表面积等分析。结果表明:与传统的、以溴代十六烷基三甲基溴化铵为模板剂制备的单分散树枝状二氧化硅纳米球相比(DMSNs-C16),DMSNs-C12颗粒尺寸明显增大,褶皱结构消失,孔道尺寸急剧减小。原因是随着碳链减小,表面活性剂相互斥力减弱,影响微乳液形成,最终导致结构差异。

基于芘功能化核壳型磁性二氧化硅纳米微球的荧光传感器及其对水溶液中汞离子的检测和去除（英文）

通过溶剂热、溶胶-凝胶和共嫁接技术开发制备了一种基于芘功能化的核壳型磁性二氧化硅纳米微球的可回收汞离子光学传感器。相对于其他竞争金属离子,获得的多功能纳米微球对Hg^(2+)具有良好的荧光传感性能和选择性。多功能微球的荧光强度与Hg^(2+)浓度之间显示出良好的Stern-Volmer线性关系(R^2=0. 998 3),其检测限为2. 3×10^(-8)mol·L^(-1)。该材料对汞离子的荧光响应具有可逆性,利用EDTA溶液处理可实现多次重复使用。此外,芘功能化的磁性二氧化硅纳米微球可以有效地除去水溶液中的Hg^(2+),并且通过施加外部磁场可实现简单快速的分离。上述结果表明,这种功能化核壳型磁性二氧化硅微球在同时检测和去除环境污染物方面具有良好的发展前景与应用潜力。

树枝状介孔二氧化硅纳米球负载氧化钴催化剂催化氧化甲苯

以树枝状介孔二氧化硅纳米球(DMSNs)为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列不同钴负载量的催化剂,利用XRD、SEM、TEM、BET、H_(2)-TPR、O_(2)-TPD、XPS、EPR、Raman等技术对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,同时考察了催化剂对甲苯的催化氧化活性及其稳定性。结果表明:所制备的钴基DMSNs催化剂具有高比表面积和有序介孔结构,有利于活性组分的分散及活性位与反应物的接触;随着Co负载量的增加,催化剂活性呈现先增加后下降的趋势;其中,10%Co/DMSNs催化剂活性最佳,甲苯转化率为90%时的温度(T_(90))达到268℃(质量空速为15000 mL/(g·h)、甲苯初始体积分数为50μL/L),并且表现了优异的抗水性能和稳定性。该催化剂活性组分主要以Co^(2+)形式存在,拥有更多的氧空位和高活性氧物种,有利于甲苯催化氧化反应的进行。而载体特殊的形貌结构和钴氧物种与载体较强的相互作用提高了催化剂的稳定性。

新型介孔二氧化硅纳米微球/羟基磷灰石/生物玻璃复合生物涂层的体外理化特性

目的本实验设计制备了介孔硅纳米微球(mesoporous silica nanoparticulate,MSN)/羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/生物玻璃(bioactive glass,BG)复合生物涂层。并对其加载唑来膦酸(Zoledronic acid,ZOL)后的体外药物释放特性进行了研究。方法通过扫描电镜、透射电镜及能谱仪等方法观察H/M涂层表征。通过高效液相色谱法进行HA/MSN/BG、HA/MSN及HA生物涂层体外ZOL加载及释放的比较。结果通过扫描电镜观察HA/MSN涂层,发现其具有二氧化硅微球组成的多孔结构。体外药物实验中H/M比HA载药量大更且与初始药物浓度相关,并具有药物缓释的特性,涂布BG后缓释效应更加明显。结论 H/M/B因其具有载药量大及药物缓释特性,为生物涂层内固定物在骨折愈合上的应用提供了新技术。

纳米二氧化硅的制备及在生物医学领域的应用

综述了近几年来纳米二氧化硅的一些主要制备方法,例如:Stber法、模板法、微乳液法、气溶胶法。并且简述了纳米二氧化硅在抗菌剂、药物缓释等生物医学领域中的应用,以及纳米二氧化硅微球的浓度、粒径大小、表面性质等方面对纳米二氧化硅的生物安全性的影响。介绍了无定型纳米二氧化硅的毒性与其结构的关系,同时指出了单分散纳米石英颗粒的制备还存在许多亟待解决的难点。

磁性二氧化硅纳米微球对人源脐带间充质干细胞活性的影响

目的探究磁性二氧化硅纳米微球作为一种干细胞表面的潜在标记物,对人脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells, UCMSCs)的表面干性标志物表达、细胞增殖和迁移能力等生物学活性的影响。方法先采用溶剂热法和St9ber方法制备一种生物相容性高的磁性二氧化硅纳米微球,再通过组织块培养法分离和原代培养UCMSCs,并依次采用显微镜、流式细胞术和三系分化等手段观察与鉴定其干细胞基本特性;其次,将不同质量浓度(1、10、50、100、200μg/mL)磁性二氧化硅纳米微球与上述细胞共孵育,并通过磁分离获得微球标记的干细胞;最后,通过倒置显微镜成像、流式细胞术、CCK-8法检测和细胞划痕实验等技术,评估其对干细胞的细胞形态、表面干性标志物表达、增殖和迁移能力等活性的影响。结果本研究成功分离和原代培养出了具有干细胞基本特性的UCMSCs;显微镜成像观察到不同质量浓度的磁性二氧化硅纳米微球均可标记UCMSCs;CCK-8法检测显示微球在浓度为1μg/mL时能够促进该干细胞的增殖,而随着微球质量浓度(10、50、100、200μg/mL)的增大,其对细胞增殖抑制作用亦增强;流式分析和细胞迁移结果表明10μg/mL微球对标记细胞的表面干细胞标记物表达和迁移能力无明显干扰。结论磁性二氧化硅纳米微球可用于标记UCMSCs,且在低浓度剂量下不会对该细胞表面干性标志物表达、增殖和迁移等活性造成显著干扰。

酸性刺激响应的二氧化硅纳米容器及其体外释放

研究了以缩酮链作为刺激响应单元的智能纳米容器在仿溶酶体和内涵体条件下的释放效果。以介孔二氧化硅纳米微球(MSNs)为载体,吸附荧光指示剂-罗丹明B,用2-(2-溴-乙氧基)-2-(2-叠氮基-乙氧基)丙烷作为连接链,将β-环糊精连接到介孔出口处进行封装,制备了酸性-刺激响应智能纳米容器,并用固体核磁共振(SSNMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)验证了MSNs表面改性过程。使用荧光分光光度计实时监测智能纳米容器在不同pH下释放动力学曲线、紫外分光光度计测得该智能纳米容器的载药量为15.23 mg/g。结果表明,利用末尾封端技术制得的以缩酮链作为刺激响应单元的智能纳米容器实现了在中性条件下"零释放",酸性条件下大量释放(即仿溶酶体和内涵体条件下适量缓慢释放)的效果,此项研究在肿瘤细胞靶向方面具有很好的应用前景。

载多柔比星双介孔二氧化硅纳米球的表征及体外抗癌研究

目的 制备载多柔比星(doxorubicin,DOX)的双介孔二氧化硅纳米球(bimodal mesoporous silica nanospheres,BMSNs),并评估其体外吸附/脱附特性和对肿瘤细胞增殖的抑制作用。方法 通过溶胶-凝胶法和溶剂热处理途径合成BMSNs;采用扫描电镜、比表面积及孔隙度分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光谱仪等方法对BMSNs进行分析和表征;采用间歇式吸附实验考察BMSNs对DOX的吸附/脱附特性;采用CCK8法检测载DOX双介孔二氧化硅纳米球BMSNs-DOX对人乳腺癌细胞MCF-7和人肺癌细胞A549增殖抑制作用。结果 BMSNs对DOX吸附/脱附能力明显优于典型均匀介孔二氧化硅MCM-41。在pH=7.0时,BMSNs对DOX的吸附量高达91.7μmol·g^(-1)(即载药量5.32%),是MCM-41吸附量的1.6倍。在pH=5.0缓冲溶液中,BMSNs-DOX对DOX分子的脱附(释放)效率可达约96%,脱附时间仅需约30 min。与MCM-41-DOX和DOX相比,BMSNs-DOX对人乳腺癌细胞MCF-7和人肺癌细胞A549增殖抑制作用更强,在4μg·mL^(-1)质量浓度时,癌细胞存活率仅为23.67%和15.79%。结论 相比于MCM-41,BMSNs能更快、更多地对癌症细胞释放抗癌药物DOX,BMSNs-DOX对MCF-7细胞和A549细胞有较强的杀伤作用,是一种具有潜在应用价值的新型给药系统。

织物上二氧化硅/聚乙烯亚胺光子晶体生色结构的制备

与传统染料的化学色相比,结构色不依靠色素着色,具有高饱和度、清洁环保、不褪色等特点,因而成为研究热点。实验采用溶胶—凝胶法制备二氧化硅纳米球,应用静电和垂直沉积自组装法在织物表面构建光子晶体生色结构薄膜。为保证薄膜与织物界面的牢固性,利用水溶性胶黏剂进行处理。通过激光粒度分析仪、扫描电镜、接触角测量仪、红外光谱仪、摩擦实验等对不同处理的织物进行测试。结果表明:随着氨水用量的增加,二氧化硅纳米球粒径增大;经过二氧化硅/聚乙烯亚胺自组装和水溶性胶黏剂处理后,二氧化硅纳米球可以有序、牢固地黏附于织物表面形成光子晶体结构;织物发生颜色变化,在不同角度下呈现着明显的颜色差异,具有高亲水性与耐摩擦性。

磁性介孔二氧化硅的合成及其在肿瘤治疗中的应用

肿瘤发病率的逐年上升,严重威胁着人类的健康和生命,在人类与癌症斗争的过程中发展出了许多具有治疗前景的纳米治疗平台.其中,磁性介孔二氧化硅纳米球(MAG-MSNs)被认为是一种具有研究前景的纳米材料.MAG-MSNs具有易制备、低成本、易改性、生物安全性高等特点,提高了材料的性能,使得材料在光热治疗(PTT)肿瘤及化学动力学治疗(CDT)肿瘤等方面具备了一定的应用前景.综述了具有核壳结构MAG-MSNs的结构特点与制备方法,以及其在肿瘤治疗领域中的研究进展.

水溶性二苯甲酰甲烷铕配合物掺杂二氧化硅纳米球的一步合成(英文)

采用溶胶凝胶法合成水溶性二苯甲酰甲烷铕配合物掺杂的二氧化硅纳米球。纳米球的平均颗粒尺寸为10～30nm。在紫外光激发下,二苯甲酰甲烷铕配合物掺杂二氧化硅纳米球的胶体溶液发出明亮的红光。