[发明专利]手性介孔核-壳结构二氧化硅纳米粒及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种手性介孔核‑壳结构二氧化硅纳米粒及其制备方法和应用，属于纳米材料制备和药物制剂技术领域，本发明首次从L‑亮氨酸甲酯盐酸盐作为反应物出发，合成手性凝胶因子，进而合成了手性的介孔核‑壳结构二氧化硅纳米粒，该二氧化硅纳米粒对手性药物的荷载和释放具有潜在的优势，且核‑壳结构材料具有非常优异的结构及组成特性，此外合成的纳米硅载体孔道丰富，比表面积大，吸附性能优良，载药能力强。

技术领域

本发明属于纳米材料制备和药物制剂技术领域，具体涉及一种手性介孔核-壳结构二氧化硅纳米粒及其制备方法和应用。

背景技术

手性是自然界的基本属性之一，大到天体行星的运行轨道、小到生物大分子DNA和小分子核糖、氨基酸等，都具有手性，是不对称的。目前，手性药物的合成、拆分、手性催化、手性识别等研究领域依然是科学研究的热点和前沿。手性普遍存在，如天然的氨基酸都是L型，而天然的糖类则多为D型等。同样，凝胶因子本身具有手性，而手性对于凝胶因子的自组装过程和纤维的形貌也产生了重要的影响。开发手性超分子凝胶的各种应用具有极大的吸引力，这主要在于：(1)凝胶是通过非共价键自组装而成的，因此胶凝过程都是可逆的；(2)凝胶因子结构很容易通过合成方法来改变，因此凝胶性质也是可以改变的；(3)凝胶中分子有序自组装。因其具有形态多样、尺寸可变、化学组分和功能可设计性强等特点，在材料科学等各种领域越来越受到欢迎。

对于无机化合物而言，要直接制备或模仿有机化合物自组装形成各种形貌和结构的材料并非易事。有文献报道，借助溶胶-凝胶法，以手性凝胶因子为模板则可较容易地制备得到无机螺旋结构材料(文献：Jung J H,Ono Y,Shinkai S.Sol–Gel Polycondensationof Tetraethoxysilane in a Cholesterol-Based Organogel System Results inChiral Spiral Silica[J].Angewandte Chemie,2000,39(10):1862.)。

为制备出理想的手性介孔微球(HMSs)，科学家们已经开发了多种基于模板的物理和化学方法，主要包括软模板法和硬模板法。其中通过软胶囊、乳液液滴、有机聚集体和囊泡等为软模板法合成的纳米颗粒，但是合成步骤复杂、耗时，且通常具有较宽的粒径分布和不明确的形状，这主要是由于溶液中软模板的稳定性低且容易扭曲。以硬模板如聚合物胶乳、碳等为模板制备的纳米粒一般具有可控的尺寸和形态(文献：Shang,Q.,Zhou,Y.(2015).Facile fabrication of hollow mesoporous silica microspheres withhierarchical shell structure via a sol–gel process.Journal of Sol-Gel Scienceand Technology,75(1),206-214.)。为获得分散性较好的HMSs，其合成条件往往需要精确地筛选、控制和调整。但是，要控制HMSs的良好分散其实是非常困难的。比如，Le等人以CTAB为无机模板制备了碳酸钙手性介孔纳米微球，但颗粒间聚集严重；Shi等人通过选择C₁₈H₃₇Si(OCH₃)₃作为硬模板，制备了具有不同外径(通常约为100-200nm)的HMSs，并且可以在8nm到30nm范围内调整介孔壳的厚度，但是，模板分子C₁₈H₃₇Si(OCH₃)₃较为昂贵(文献：Du,X.,He,J.(2011).Spherical silica micro/nanomaterials with hierarchicalstructures:synthesis and applications.Nanoscale,3(10),3984-4002.)。此外，人们已经利用非手性阳离子表面活性剂作为模板，手性小分子或手性阴离子胶体作为手性诱导剂成功合成手性介孔核-壳结构二氧化硅纳米粒，但反应条件复杂，且在实现单一手性控制上有一定难度(文献：Hu,Y.,et al.(2008).Synthesis of Enantiomorphic ExcessiveHelical Mesoporous Silicas Using Chiral Molecular Dopants.Chemistry Letters37(11):1160-1161.)。因此，需要寻求一种反应条件简单，且能控制单一手性的制备手性介孔核-壳结构二氧化硅纳米粒的方法。