[发明专利]一种锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料及其制备方法与应用。本发明通过正硅酸乙酯在乙醇、氨水环境下制备得到二氧化硅纳米颗粒；可溶性锰盐在可溶性铵盐和氨水环境下，与二氧化硅纳米颗粒水悬浮液混合，通过水热反应，制备得到锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料。本发明在合成过程中无需用到强生物毒性的表面活性剂如CTAB、CTAC，制备方法更加温和、简单。该锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料，SiOsubgt;2/subgt;刻蚀形成中空介孔结构与锰的掺杂同步进行，形成硅酸锰结构Mn‑HMSN，锰掺杂均匀，且尺寸为110nm左右，在炎症微环境中能显著增强磁共振效果，具有制备靶向药物的潜力。

技术领域

本发明属于生物医药领域，特别涉及一种锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous Silica Nanoparticles,MSNs)因其良好生物兼容性、表面丰富的硅羟基易于修饰、多孔性、比表面积大等特点，在纳米药物输送、生物传感、分子成像及疾病诊疗等很多生物医药领域显示出了极大的应用前景。然而，MSNs中Si-O-Si键的缩合程度非常高，使其在生物体内的降解速率非常低，容易在肝和脾内过多堆积，进而引起潜在的生物安全性问题。锰掺杂于MSNs中，Mn-O键在弱酸过氧化氢条件下(如炎症微环境)易于断裂，Mn的释放会进一步加速Si-O-Si键断裂，从而有效增加MSN的体内降解度。同时释放出的二价锰离子具有5个未配对的3d电子，是一种良好的T₁-磁共振造影剂。

当前的锰掺杂介孔二氧化硅材料的合成方法主要包含两种。第一种是两步法，首先通过溶胶凝胶法制备普通介孔二氧化硅纳米粒，然后水合硫酸锰与普通介孔二氧化硅纳米粒通过高温(大于100℃)水热处理，将锰元素掺入普通介孔二氧化硅纳米粒框架中。第二种是一锅法，以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，以四乙氧基硅烷(TEOS)作为硅烷，在TEOS水解的过程中掺入氯化锰(MnCl₂·4H₂O)，使得在纳米粒内部形成-O-Mn-O-化学键。然后高温煅烧除去模板剂即得到锰掺杂介孔二氧化硅纳米粒。

第一种方法锰仅能掺杂于介孔表面，存在掺杂不均匀的问题。第二种方法去除模板剂的方法为高温煅烧(550℃持续煅烧6h)。两种合成方法均主要基于使用表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为结构导向剂。CTAB、CTAC具有很强的生物毒性，会损坏生物组织，不利于其生物医学应用。因此取代有生物毒性的CTAB、CTAC，采用更为温和简单的方法，合成一种安全、锰掺杂均匀的中空介孔二氧化硅纳米材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料的制备方法。该制备方法反应条件温和，不使用有毒表面活性剂，得到的锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料安全、环保。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料。

本发明的再一目的在于提供上述锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备二氧化硅纳米颗粒

将乙醇与水混合，加入氨水和正硅酸乙酯搅拌，固液分离，将得到的固体洗涤，得到二氧化硅纳米颗粒；

(2)制备锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料

取可溶性锰盐、可溶性铵盐和氨水溶于水配置成透明溶液A；取步骤(1)制得的二氧化硅纳米颗粒溶于水，分散均匀，得到悬浮溶液B；然后将透明溶液A和悬浮溶液B混合后进行水热处理，固液分离，将得到的固体洗涤，得到锰掺杂的中空介孔二氧化硅纳米材料。