[发明专利]光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球及合成方法

说明书

本发明属材料化学领域，涉及一种具有光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球及其合成方法。本发明使用阳离子表面活性剂CTAB，通过简单方便的氢键/静电辅助共组装策略，去除反应残留杂质并干燥后获得具有光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球。本发明制备的具有光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球，该介孔硅纳米球能有效提高碳量子点的光热效应以及瘤内蓄积和滞留效应，可在体内逐步降解，尺寸均一，水分散性好，生物相容性高，可广泛用于制备安全高效的肿瘤光热治疗或联合治疗制品中。

技术领域

本发明属材料化学技术领域，具体涉及一种具有光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球及其合成方法。

背景技术

现有技术公开了因不可降解而在体内造成的长期蓄积毒性是介孔硅纳米球在生物医学应用领域中的重大瓶颈。研究显示，作为一种新兴的纳米粒子，介孔硅纳米球因其尺寸可调的介孔孔道、易功能化修饰的表面以及极高的比表面积，在生物传感、体内成像以及药物递送方面展现出极大的应用前景，但同时也因其不可降解的Si-O-Si骨架导致其在体内应用的生物安全性方面广受质疑，因此，制备可生物降解的介孔硅纳米球对于其在临床实践中的推广及应用具有极其重要的意义。

另一方面，虽然经过改良的碳量子点已经可以在近红外激光的照射下产生有效的光热效应并实现肿瘤的光热治疗，但由于其极小的尺寸易被机体快速消除，降低了瘤内的蓄积总量及滞留时间，从而限制了其相应诊疗功能的体内应用，因此，增加瘤内蓄积及滞留并提高光热效应对于碳量子点这种水分散性好、毒性低且由轻元素构成的小体积纳米材料在肿瘤诊疗方面应用至关重要。

基于此，本发明针对普通介孔硅纳米球无法在体内逐步降解而导致的长期蓄积毒性以及小体积碳量子点较差的体内外光热效应，提供一种具有光热增强效应的碳量子点掺杂型可降解介孔硅纳米球及其氢键/静电辅助的共组装合成策略。

发明内容

本发明的目的是基于现有技术的现状，针对普通介孔硅纳米球无法在体内逐步降解而导致的长期蓄积毒性以及小体积碳量子点较差的体内外光热效应，提供一种具有光热增强效应的碳量子点掺杂型可降解介孔硅纳米球及其氢键/静电辅助的共组装合成策略。

本发明通过一种氢键/静电辅助的共组装策略，使用阳离子表面活性剂(CTAB)，将碳量子点掺杂进介孔硅球的骨架中，制得一种Si-C键掺杂的疏松骨架型复合硅球。一方面，该复合硅球因碳量子点掺杂形成的疏松骨架可以在体内逐步溶蚀降解，从而被机体代谢消除，降低了介孔硅纳米球在生物体内的蓄积毒性；另一方面，游离碳量子点在复合硅球骨架中的有序聚集还能大幅增强其光热效应，并有效延长在肿瘤部位的特异性蓄积及滞留，从而提高碳量子点的在体光热治疗效果。本发明的合成策略还可为其它小体积的纳米材料构建提供一种新的途径，并同时解决大尺寸不可降解纳米材料的潜在生物安全问题。

本发明中，使用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在合适的催化环境中通过氢键/静电的诱导，与硅源前体进行共组装，将碳量子点原位掺杂于硅球中，形成疏松的介孔骨架，从而合成具有光热增强效应的可降解介孔硅纳米球。

本发明提供了具有光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球的合成方法，具体步骤包括：

(1)将CTAB、三乙胺以及碳量子点的混合水溶液在一定温度下搅拌10～30min，使体系稳定；

(2)在步骤(1)的反应体系中加入相应的硅源前体，于相同温度下持续反应一定时间后，收集沉淀并洗涤，去除反应残留杂质后干燥，即可得到具有光热增强效应的骨架掺杂型可降解介孔硅纳米球。

本发明步骤(1)中，所述碳量子点Zeta电位为-5.0～-100.5mV；所述恒温反应温度为50～90℃。