[发明专利]一种基于荧光介孔二氧化硅纳米棒的三维多级孔凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于荧光介孔二氧化硅纳米棒的三维多级孔凝胶，所述的凝胶具有由介孔二氧化硅纳米棒之间通过顶端共价桥连而搭建的三维多级孔结构，构建凝胶的介孔二氧化硅纳米棒具有一种横向垂直孔道结构，荧光分子被单分散共价嫁接在介孔二氧化硅的介孔孔道中。本发明还提供了一种基于荧光介孔二氧化硅纳米棒的三维多级孔凝胶的制备方法。采用的一步组装的制备方法简单高效，可规模化实施；制备的凝胶基于介孔纳米棒构建，因而具有三维多级孔结构，有利于跨尺寸药物分子的同时装载和联合治疗；介孔纳米棒具有小的直径（25纳米）和垂直的介孔孔道，有利于被担载的药物分子的扩散，在生物医药领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于荧光介孔二氧化硅纳米棒的三维多级孔凝胶及其制备方法，属于多孔纳米材料技术领域。

背景技术

具有高比表面积和多级孔道结构的凝胶在药物装载、催化反应、吸附分离等领域具有独特的优势和广阔的应用前景。通常介孔二氧化硅凝胶难以形成有序介孔结构和三维多级孔网络结构，具有三维多级孔网络结构的二氧化硅又无法形成有序的介孔结构。譬如，CN103159221B（专利权已终止）、CN101804989B（专利权已终止）和CN101811702B（专利权已终止）公开了一类介孔二氧化硅凝胶，都只具有介孔结构，而不具有三维多级孔结构。然而，凝胶中有序介孔结构的构建有利于增大比表面积和增强客体小分子的大量装载与传输，而凝胶中三维多级孔网络结构（特别是其中存在的大孔道）有利于增强客体大分子（如蛋白、基因和功能纳米颗粒）的装载、以及有利于孔道内外的物质交换和反应，对于提高药物传输效率和催化反应效率具有重要的意义和价值。因此，如何整合有序介孔结构和三维多级孔结构于一体，形成具有一种富含有序介孔的多级孔二氧化硅凝胶，是当前亟待解决的关键科学问题。此外，赋予多级孔凝胶荧光性质，还可以使其便于通过荧光成像对凝胶载体进行监测，但常规制备荧光介孔二氧化硅的方法难以制成三维多级孔荧光凝胶。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于荧光介孔二氧化硅纳米棒的三维多级孔凝胶、及其制备方法。本发明采用表面活性剂作为有序介孔结构导向剂，使用三乙醇胺和带有荧光官能团的硅烷偶联剂一起作为形成三维多级孔结构凝胶的调节剂，在导向剂和调节剂的共同作用下形成由有序介孔二氧化硅构成的三维多级孔凝胶；同时在凝胶内壁原位共价嫁接荧光基团，形成荧光凝胶。

本发明的基于荧光介孔二氧化硅纳米棒的三维多级孔凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）荧光分子和硅烷偶联剂通过加成化学反应，合成一种带有荧光官能团的硅烷偶联剂。

所述的用于合成的荧光分子和硅烷偶联剂的摩尔浓度比例在1:1~1:3之间。

合成用的荧光分子选自罗丹明B异硫氰酸盐、四甲基异硫氰基罗丹明、罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明123、罗丹明101和异硫氰酸荧光素中的一种，皆可市购得到。

合成用的硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷中的一种，皆可市购得到。

（2）将表面活性剂加入水中，在80℃温度下加热并搅拌使其完全溶解，然后加入(1)所合成的带有荧光官能团的硅烷偶联剂和三乙醇胺溶液。

制备的表面活性剂溶液的浓度在5~80mmol/L之间。

所述的带有荧光官能团的硅烷偶联剂和表面活性剂的摩尔比在1:1000~1:20之间。

所述的带有荧光官能团的硅烷偶联剂和三乙醇胺的摩尔比在9:1000~9:2之间。

所述的三乙醇胺溶液的浓度在0.05~0.5g/mL之间。