一种荧光介孔硅球的制备方法技术

本发明专利技术属材料化学领域，涉及一种荧光介孔硅球的制备方法。本发明专利技术使用原位模板转化策略，将介孔硅球合成过程中的有毒模板剂转化成具有荧光性质的碳量子点，均匀嵌入介孔硅骨架中，形成具有荧光性的介孔硅球。该方法既有效去除有毒模板剂，又赋予介孔硅球荧光学性质，简单省时易行，可推广应用到其他介孔类材料。本发明专利技术制得的荧光介孔硅球可用于制备生物成像制剂或药物递释载体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属材料化学领域，涉及一种荧光介孔硅球的制备方法。
技术介绍
基于荧光的生物材料在疾病诊断特别是肿瘤的成像和诊断领域具有重要应用。将生物相容性好的荧光材料修饰于肿瘤药物递释系统，可以实现荧光成像指导下的肿瘤治疗，从而避免用药过度或不足，实时监测药物治疗进程，并可最大限度降低药物对正常组织的损伤。因此，荧光性纳米材料，特别是兼有药物递释功能的荧光纳米材料的设计和制备是目前本领域研究热点之一。现有技术公开了有关无机纳米材料，如介孔硅球、碳纳米管、石墨烯等，已被广泛研究用于肿瘤治疗。其中介孔硅球是一种生物相容性好的药物递释平台，它具有许多优点，如高亲水性、可调的孔径、易于表面修饰，以及大的比表面积和孔体积，受到研究者的青睐。但是，实践显示，介孔硅球制备过程使用的表面活性剂不易去除，即使通过繁琐耗时的洗涤过程，仍会有残留，产生毒性，不利于进一步的生物应用。另外，为实现荧光成像指导下的药物递释，介孔硅球通常需要和荧光探针相结合，这种结合过程主要通过后修饰法来实现，其合成过程较为复杂，步骤冗繁，耗时，不经济，且荧光学性质不稳定，不均匀的后修饰还会降低荧光效率，影响药物转运。鉴于现有技术存在的缺陷，本申请的专利技术人拟提供一种新的荧光介孔硅球制备方法，使用原位模板转化策略，将介孔硅球合成过程中的有毒模板剂转化成具有荧光性质的碳量子点，并嵌入介孔硅中，制备荧光介孔硅球。本专利技术制备荧光介孔硅球的方法简单，能有效去除有毒模板剂，并能赋予介孔硅球荧光性质，简单省时易行，可推广应用到其他介孔类材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的介孔硅球的制备方法以及功能性质存在的不足，提供一种新的方法制备荧光介孔硅球。本专利技术使用原位模板转化策略，将介孔硅球合成过程中的有毒模板剂转化成具有荧光性质的碳量子点，并嵌入介孔硅中，制备荧光介孔硅球。本专利技术所制备的荧光介孔硅球，具有多级介孔结构。本专利技术所制备的荧光介孔硅球，其介孔骨架均匀镶嵌荧光碳纳米点。本专利技术所制备的荧光介孔硅球，可发射稳定的蓝绿色荧光，水分散性好，毒性低，生物相容性好，可应用于生物成像。本专利技术所制备的荧光介孔硅球，可负载药物，作为药物递释载体。更具体的，本专利技术提供一种荧光介孔硅球的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(简称CTAB)溶于氢氧化钠(14.5mM)溶液，加热到80℃后，缓慢加入正硅酸乙酯(简称TEOS)，搅拌反应2小时；离心获得固体产物，水洗，过滤，冻干，得CTAB残留的介孔硅球；之后，将CTAB残留的介孔硅球，浸入适当催化剂溶液一定时间，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得所述荧光介孔硅球。本专利技术中，所述适当催化剂成分为氯化钠、氯化锂和硝酸钾。本专利技术中，所述催化剂溶液，氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80。本专利技术中，CTAB残留的介孔硅球与催化剂溶液的比例范围为100:0.1～0.5(mg/ml)。本专利技术中，所述浸泡时间为4～24h。本专利技术中，所述煅烧温度为200～350℃。本专利技术中，所述煅烧时间为1～4h。本专利技术中，所述煅烧环境为空气气氛。经测定，本专利技术所制得的荧光介孔硅球，其尺寸分布为80～130nm。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，其Zeta电位为-25～-35mV。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，具有多级介孔结构，孔径分别为2～3nm，4～5nm和7～8nm。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，其BET表面积为800～900m2g-1，孔体积为1～2cm3g-1。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，荧光碳纳米点均匀镶嵌于介孔骨架中。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，其骨架中的荧光碳纳米点含量(质量)为20％～30％。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，其骨架中的荧光碳纳米点主要由碳元素、氮元素和氧元素构成。本专利技术所制得的荧光介孔硅球，通过不同波长的光照射，能够发射出荧光，其激发波长范围为340nm～460nm，发射波长范围为460nm～540nm；在365nm紫外灯照射下，发射出蓝绿色荧光。本专利技术制得的荧光介孔硅球可用于制备生物成像制剂或药物递释载体。本专利技术的突出优点有：使用原位模板转化策略，将介孔硅球合成过程中的有毒模板剂转化成具有荧光性质的碳量子点，均匀嵌入介孔硅骨架中，形成具有荧光性的介孔硅球。该方法既有效去除有毒模板剂，又赋予介孔硅球荧光学性质，简单省时易行，可推广应用到其他介孔类材料。附图说明图1，电镜法表征荧光介孔硅球，其中，A：扫描电镜图谱(插图为粒径分布图)；B：透射电镜图谱；C：高分辨的透射电镜图谱；D：X射线能谱元素图像。图2，其中，A：荧光介孔硅球的氮吸附-脱附等温线(插图为相应的孔径分布曲线)；B：空气气氛中，荧光介孔硅球的热重分析和微分热重分析曲线。图3，其中，A：荧光介孔硅球水分散液的紫外-可见吸收图谱和激发依赖性的发射光谱；B：荧光介孔硅球水分散液在日光灯下的照片；C：荧光介孔硅球水分散液经365nm紫外灯激发下的照片。图4，荧光介孔硅球(红线)和普通介孔硅球(黑线)的小角X射线衍射图谱。图5，空气气氛中荧光介孔硅球的热重-质谱联用分析结果。具体实施方式实施例1.将100mgCTAB溶于48ml氢氧化钠(14.5mM)溶液，加热到80℃后，缓慢加入500mlTEOS，搅拌反应2小时，离心获得固体产物，水洗，过滤，冻干，得CTAB残留的介孔硅球。实施例2.将100mg实施例1制备的CTAB残留的介孔硅球，浸入0.1ml适当催化剂溶液(氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80)，浸泡时间为24小时，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，煅烧环境为空气气氛，200℃煅烧4小时，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得荧光介孔硅球。实施例3.将100mg实施例1制备的CTAB残留的介孔硅球，浸入0.25ml适当催化剂溶液(氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80)，浸泡时间为12小时，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，煅烧环境为空气气氛，200℃煅烧4小时，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得荧光介孔硅球。实施例4.将100mg实施例1制备的CTAB残留的介孔硅球，浸入0.5ml适当催化剂溶液(氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80)，浸泡时间为4小时，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，煅烧环境为空气气氛，200℃煅烧4小时，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得荧光介孔硅球。实施例5.将100mg实施例1制备的CTAB残留的介孔硅球，浸入0.1ml适当催化剂溶液(氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80)，浸泡时间为24小时，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，煅烧环境为空气气氛，300℃煅烧3小时，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得荧光介孔硅球。实施例6.将100mg实施例1制备的CTAB残留的介孔硅球，浸入0.1ml适当催化剂溶液(氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80)，浸泡时间为24小时，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，煅烧环境为空气气氛，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光介孔硅球的制备方法，其特征在于，采用原位模板转化策略，将介孔硅球合成过程中的有毒模板剂转化成具有荧光性质的碳量子点，并嵌入介孔硅球中，其包括步骤：将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于氢氧化钠(14.5mM)溶液，加热到80℃后，缓慢加入正硅酸乙酯(TEOS)，搅拌反应2小时；离心获得固体产物，水洗，过滤，冻干，得CTAB残留的介孔硅球；之后，将CTAB残留的介孔硅球，浸入适当催化剂溶液一定时间，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得所述荧光介孔硅球。

【技术特征摘要】
1.一种荧光介孔硅球的制备方法，其特征在于，采用原位模板转化策略，将介孔硅球合成过程中的有毒模板剂转化成具有荧光性质的碳量子点，并嵌入介孔硅球中，其包括步骤：将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于氢氧化钠(14.5mM)溶液，加热到80℃后，缓慢加入正硅酸乙酯(TEOS)，搅拌反应2小时；离心获得固体产物，水洗，过滤，冻干，得CTAB残留的介孔硅球；之后，将CTAB残留的介孔硅球，浸入适当催化剂溶液一定时间，获得干胶，冻干，成白色粉末，置于管式炉中煅烧，得黄色粉末，水分散，超声破碎，透析，离心，冻干，即得所述荧光介孔硅球。2.根据权利要求1所述的荧光介孔硅球的制备方法，其特征在于所述适当催化剂成分为氯化钠、氯化锂和硝酸钾。3.根据权利要求1所述的荧光介孔硅球的制备方法，其特征在于所述催化剂溶液，氯化钠、氯化锂、硝酸钾和水的质量比为20:5:5:80。4.根据权利要求1所述的荧光介孔硅球的制备方法，其特征在于CTAB残留的介孔硅球与催化剂溶液的比例范围为100:0.1～0.5mg/ml。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄容琴，王义，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31