纳米金颗粒@介孔二氧化硅修饰钛种植体促进高糖条件下的成骨分化

背景:微纳米结构改性是钛种植体表面处理的热点研究领域。糖尿病高血糖环境会影响钛种植体与骨组织形成稳定的结合,探索通过表面微纳结构改性来提高钛种植体在高糖环境下的成骨活性是有必要的。目的:观察钛表面纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层对体外高糖条件下成骨分化的影响。方法:分别制备纳米金颗粒悬浮液与介孔二氧化硅,将二者按一定比例混合在去离子水中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液。取钛片,分3组处理:光滑组经过水砂纸打磨处理,纳米管组经过水砂纸打磨处理后采用阳极氧化技术制备二氧化钛纳米管涂层,实验组制备二氧化钛纳米管涂层后浸泡于纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层,表征3组钛片表面的微观形貌、亲水性。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,通过细胞活/死荧光染色及CCK-8实验检测细胞增殖,DAPI/鬼笔环肽染色检测细胞黏附。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,加入高糖成骨诱导培养基培养,通过碱性磷酸酶与茜素红S染色检测成骨分化。结果与结论:(1)扫描电镜下可见光滑组钛片表面均匀平坦,纳米管组钛片表面排列紧密的二氧化钛纳米管阵列,实验组钛片在二氧化钛纳米管表面及内部均负载纳米金颗粒@介孔二氧化硅;纳米管组、实验组钛片亲水性均优于光滑组。(2)细胞活/死荧光染色结果显示,3组钛片表面的细胞活力均高于90%;CCK-8实验结果显示,实验组细胞增殖率高于光滑组、纳米管组;DAPI/鬼笔环肽染色结果显示,二氧化钛纳米管涂层、纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层更有利于细胞黏附。(3)碱性磷酸酶与茜素红S染色结果显示,实验组钛片表面细胞碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化程度均高于光滑组、纳米管组。(4)结果表明,纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层可增强钛表面生物活性,促进高糖环境下的成骨分化。

中空介孔二氧化硅负载戊唑醇纳米缓释颗粒的制备及生物活性

本研究以中空介孔纳米二氧化硅(hollow mesoporous nano silica, HMS)为载体负载戊唑醇(tebuconazole, Teb),制备了戊唑醇@中空介孔纳米二氧化硅(Teb@HMS)缓释颗粒。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、比表面积分析仪(BET)及热重分析仪(TGA)等仪器对其形貌、结构与性能进行了表征。通过高效液相色谱(HPLC)分析研究了戊唑醇在缓释颗粒中的释放行为。通过菌丝生长速率法、盆栽试验和田间防效试验测定了Teb@HMS缓释颗粒对立枯丝核菌的抑制活性及对水稻纹枯病的防治效果。通过水稻种子发芽试验和斑马鱼试验对Teb@HMS的安全性进行了评价。结果表明:所制备的纳米二氧化硅载药粒子呈规整的中空介孔结构,对戊唑醇的载药率为52.02%,缓释时间长达400 h;Teb@HMS缓释颗粒降低了戊唑醇对非靶标生物水稻种子及斑马鱼的毒性,抑菌活性明显优于戊唑醇原药;盆栽和田间试验结果显示,施药后第18天Teb@HMS针对水稻纹枯病的保护作用防效分别达61.79%和70.42%。该研究可为中空介孔纳米二氧化硅缓释颗粒在农药减量化和植物病害绿色可持续防控方面提供技术支撑和理论指导。

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。

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。

海胆状纳米二氧化硅增强水凝胶的制备与性能研究

利用溶胶-凝胶法制备海胆状的二氧化硅纳米颗粒(USN),并将其作为共价交联中心增强聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶。利用硅烷偶联剂(3-(异丁烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷)对USN进行表面改性,通过原位引发自由基聚合得到USN增强的聚丙烯酰胺水凝胶。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对改性前后的USN进行表征,考察了USN加入量对水凝胶溶胀性能和压缩性能的影响。结果表明:与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比,掺杂USN后,水凝胶溶胀率由约70%降低到约30%,显示出明显的抗溶胀性能;在应变为90%的条件下,水凝胶的最大压缩应力由298.8 kPa增大到566.4 kPa。

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。

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.

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.

荧光介孔二氧化硅负载丙硫菌唑纳米颗粒的制备及性能研究

近年来,丙硫菌唑作为一种新颖的广谱杀菌剂备受关注,但由于其代谢产物对操作人员存在健康风险,导致其在中国的使用和登记受到限制。将丙硫菌唑制备为具有缓慢释放、可提高农药稳定性等特点的缓释制剂可有效改善其带来的健康风险问题。本研究采用纳米荧光介孔二氧化硅制备了丙硫菌唑缓释纳米颗粒,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积分析、热重分析(TGA)、荧光光谱以及高效液相色谱仪等手段对其结构与特性进行表征。采用透析袋法探讨了丙硫菌唑在释放介质中的释放行为;利用菌丝生长速率法测定了该载药颗粒对小麦赤霉病原菌的杀菌活性;通过激光共聚焦研究了荧光二氧化硅在小麦赤霉病菌菌丝体以及小麦中的传输情况。结果表明:所制备的载药纳米颗粒外观形貌较为规整,平均粒径为139 nm,其最大载药量可达27.14%;该纳米载药颗粒具有缓释性能,释放曲线符合Ritger-Peppas方程;载药颗粒与丙硫菌唑原药相比具有相同的毒力效果。此外,激光共聚焦结果表明,该荧光二氧化硅纳米颗粒可以在菌丝体以及小麦植株根部吸收和传导。

载带苯并[a]芘的纳米碳/二氧化硅颗粒引起大鼠氧化应激作用的研究

通过人工制备载带B[a]P的纳米碳(C)和纳米二氧化硅(SiO2)颗粒,采用气管滴注染毒方式,以7.5mg·kg-1(以体重计)的染毒剂量急性染毒大鼠,观察染毒24小时后载带B[a]P的纳米C/SiO2颗粒对机体产生氧化应激损伤的联合毒性效应.结果表明,在急性染毒后大鼠外周血中反映机体脂质过氧化损伤程度指标的丙二醛(MDA)含量表现为染毒组较对照组显著增加(p<0.05),表明纳米颗粒诱发机体发生了氧化应激反应.在急性染毒后各组大鼠肺泡灌洗液中谷胱苷肽过氧化物酶(GSH-PX)和超氧化物岐化酶(T-SOD)活力与对照组相比显著增加(p<0.05)(载带B[a]P的纳米SiO2组除外);载带B[a]P的纳米SiO2组肺泡灌洗液中GSH-PX活力与对照组相比无显著差异,而与单纯纳米SiO2组和B[a]P组比较显著降低,推测与抗氧化酶的一过性增高有关;载带B[a]P的纳米C组肺泡灌洗液T-SOD活力与其单纯纳米C组和单纯B[a]P组比较显著增加(p<0.05),由此表明载带B[a]P的复合纳米C/SiO2颗粒在致机体氧化损伤效应方面二者存在一定的协同作用.

纳米二氧化硅颗粒对HL-7702细胞黏附和迁移能力的影响

目的:探讨纳米二氧化硅颗粒对HL-7702细胞黏附迁移能力的影响,为其安全性评价提供实验依据。方法:体外培养的人正常肝细胞株HL-7702随机分为对照组和纳米二氧化硅颗粒暴露组,暴露浓度分别为12.5、25.0、50.0和100.0mg·L-1。采用透射电子显微镜(TEM)及动态光散射粒度分析仪(DLS)对纳米二氧化硅颗粒进行观察。细胞处理24h后,细胞黏附实验检测细胞黏附能力;划痕修复实验检测细胞迁移能力,TEM观察细胞对纳米二氧化硅颗粒的摄取及颗粒在细胞内的分布。结果:TEM观察,纳米二氧化硅呈圆形,颗粒大小均匀一致,分散性良好,颗粒平均粒径为(67.42±5.69)nm。DLS法检测,纳米二氧化硅颗粒在无血清RPMI-1640培养液中水合粒径为(134.13±2.78)nm,而在含1%、5%和10%血清的RPMI-1640培养液中的水合粒径明显增大。细胞黏附实验及划痕修复实验,与对照组比较,在无毒剂量下,纳米二氧化硅颗粒暴露组细胞的相对黏附率和损伤修复率明显下调(P<0.05),且随着作用浓度的升高下调作用愈加明显。与对照组比较,在无毒剂量作用下,纳米二氧化硅暴露组大量的纳米二氧化硅颗粒已被细胞摄取,颗粒主要以成簇的形式分布于内吞小泡中或散在分布于胞质中,可见细胞膜凹陷、包裹吞噬纳米颗粒的过程。结论:纳米二氧化硅颗粒能够抑制HL-7702细胞的黏附和迁移能力,并呈一定的浓度依赖效应。

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。

银纳米颗粒@二氧化硅微球SERS基底的制备

采用溶胶-凝胶技术制备富含巯基的二氧化硅微球,在其表面原位合成银纳米颗粒,将其作为表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)的活性基底材料,重点讨论了银纳米颗粒作为"热点"对SERS性能的影响。银纳米颗粒的原位生成导致微球表面粗糙化,致密的纳米颗粒能够形成更多的热点,分别采用透射电镜、扫描电镜、X射线光电子能谱、Raman等对银纳米颗粒在微球表面生长状况进行了表征。结果表明,微球表面的巯基直接导致银纳米颗粒的生长,并为银纳米颗粒的稳定性提供了还原性环境。

信号肽功能化二氧化硅纳米颗粒的线粒体靶向作用研究

以N-(p-Maleimidophenyl)isocyanate(PMPI)为交联剂,将线粒体信号肽分子共价修饰到二氧化硅荧光纳米颗粒表面,构建线粒体信号肽功能化二氧化硅荧光纳米颗粒.采用荧光分光光度计、Zeta电位仪以及透射电子显微镜对修饰前后的二氧化硅纳米颗粒进行了表征.结果表明,信号肽可被成功修饰在纳米颗粒表面,并且纳米颗粒粒径在信号肽分子修饰前后没有发生明显变化.以分离纯化的细胞核作为对照,采用流式细胞术考察了信号肽功能化二氧化硅荧光纳米颗粒与分离纯化后的线粒体的相互作用.结果表明,线粒体信号肽修饰到二氧化硅纳米颗粒表面后依然保持良好的生物活性,能够介导二氧化硅纳米颗粒特异性识别及结合分离纯化的线粒体,从而为线粒体监测及其功能调控研究提供了新的思路.

微乳液法制备纳米二氧化硅颗粒研究

采用微乳液法制备了纳米二氧化硅粒。利用拟三元相图研究了不同表面活性剂/助表面活性剂比、水相变化对微乳液形成的影响,并得到了稳定的油包水型微乳液。对含硅酸钠的微乳液酸化后可制备得到二氧化硅颗粒,其粒径约为30nm,晶型为β-石英。

银纳米颗粒负载阶层多孔二氧化硅块体的制备及表征

以溶胶-凝胶伴随相分离法制备的阶层多孔二氧化硅作为载体,3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为改性剂,乙醇为还原剂,在阶层多孔二氧化硅固体骨架上进行银纳米颗粒均匀负载.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、汞压、N2吸附/脱附、X射线光电子能谱(XPS)等测试技术对银纳米颗粒负载阶层多孔二氧化硅进行了表征,探讨了APTES表面改性、乙醇还原机理以及银纳米颗粒负载块体的孔结构特征变化规律.结果表明:APTES表面改性将氨基接枝于阶层骨架上,氨基与银离子形成银氨离子,银氨离子经乙醇还原后将平均粒径约16 nm的银纳米颗粒成功负载于二氧化硅的大孔及介孔内部;负载后的阶层多孔块体的大孔骨架未受到破坏,但其比表面积由418 m2·g-1下降到254m2·g-1,两次还原负载能提高银纳米颗粒的负载量.

二氧化硅@裸银纳米颗粒微球制备及其对大肠杆菌活性的影响

以SiO2微球为载体,利用其表面可自动吸附与还原银离子的能力,制备新型二氧化硅@银纳米颗粒微球复合材料(SiO2@AgNPs),并用透射电镜、Raman光谱、X射线光电子能谱等对其进行表征,测试其对大肠杆菌的抑菌性能.结果表明:当SiO2@AgNPs质量浓度为2.0mg/mL时,复合材料的抑菌率为99.8%;当银纳米颗粒表面含有稳定剂聚乙烯吡咯烷酮时,其抑菌率降低.表明稳定剂可保护银纳米颗粒的单分散性,但不利于其抑菌性的发挥。

介孔二氧化硅纳米颗粒的生物相容性

背景:介孔二氧化硅纳米颗粒具有很多优异的物理性质,在生物医学领域应用广泛,但目前对其生物相容性研究不足。目的:综述国内外对介孔二氧化硅纳米颗粒生物相容性的研究进展。方法:检索PubMed、EMBASE、万方、CNKI、维普、中国生物医学数据库有关介孔二氧化硅纳米颗粒细胞毒性和动物毒性的相关文献。结果与结论:介孔二氧化硅纳米颗粒可通过内吞作用被细胞摄取,其可能通过在细胞内产生活性氧化物导致细胞毒性;介孔二氧化硅纳米颗粒致细胞毒作用与介孔二氧化硅纳米颗粒浓度、颗粒尺寸、表面活性剂去除方式、细胞种类有关。介孔二氧化硅纳米颗粒在动物体内主要富集在肝脏和脾脏,尿液和粪便是其主要排泄途径;介孔二氧化硅纳米颗粒在体内局部生物相容性良好,而大剂量介孔二氧化硅纳米颗粒经腹腔注射或静脉注射可导致严重全身反应。介孔二氧化硅纳米颗粒在体外和体内均显示出较好的生物相容性,但其安全性仍需进一步研究。

化学双疏、窄分布的二氧化硅纳米颗粒的制备研究

利用改进的Stober法制备平均粒径为350nm、分布均匀的二氧化硅纳米颗粒。利用氟代硅烷的硅烷化反应对纳米颗粒的表面进行氟化改性,使其表面能降低,达到利用化学成分而使表面疏水疏油的"双疏"效果。这种二氧化硅颗粒对极性和非极性溶剂都不浸润,可用于制备颗粒包裹石油醚的"粉状油"的结构。这种结构可以最大限度地包裹大量液体还能保持外观上的固态。

可控蚀刻荧光二氧化硅纳米颗粒及其载药性质的研究

首先采用反相微乳液法制备具有荧光性质的二氧化硅纳米颗粒,在表面覆盖一层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)起到保护作用,用NaOH溶液对其进行蚀刻。通过控制蚀刻的时间或改变NaOH溶液的浓度,控制荧光介孔二氧化硅纳米颗粒(FMSN)孔径的大小。利用透射电子显微镜,紫外可见光谱仪,荧光显微镜对FMSN进行表征。结果表明:随着NaOH溶液浓度的增加,蚀刻程度增加;随着蚀刻时间的变长,蚀刻的程度变大。将此结构应用于装载抗癌药物阿霉素(Dox),且对释放进行了研究。