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新型多孔纳米空心SiO_2的合成及其药物/农药控释应用研究

陈建峰

  近年来,制备各种组成、具有可控形貌与尺寸的空心材料已成为材料研究领域的一个最新热点。空心材料由于具有较低的密度、较大的比表面积和独特的中空结构,在生物医药、化工和环境等许多领域有着重要的应用前景。因此,对其制备工艺和应用性能的研究受到了人们的广泛关注。此外,由于载体材料在药物的可控释放应用中占据着重要地位,而传统载体都有许多的局限性,如:药物包埋量低、合成工艺复杂、成本高或对环境有害等。鉴于此,我们提出了一种以超重力法制备的廉价、无毒的无机纳米粒子CaCO_3为新颖空心范本,通过溶胶—凝胶路线,合成了一种具有新颖的多孔纳米空心结构的SiO_2控释载体材料,同时,对此载体材料的药物/农药存储和控释性能进行了深入研究。多孔纳米空心SiO_2的合成研究结果表明:无论是在烧杯实验还是在中试条件下,其相对简单的合成方法都能成功地重复合成出此多孔纳米空心SiO_2载体材料,且此新型的环境友好的材料具有较好的生物兼容性和降解性,以及相对一致的介孔结构和较高的比表面积;空心壁厚可以通过SiO_2的包覆量来调节,空心壳层的孔径在1-4nm范围内可控,空心内核的形貌和大小可以通过选择不同形状和尺寸的CaCO_3模板调控,产品的比表面积在400-1000m~2/g范围内也可调。接着,我们对所合成的空心SiO_2载体进行了药物/农药的存储和缓释性能研究。借助于简单浸渍技术或超临界高压包埋法,我们将所合成的空心载体材料用于包埋不同种类的水溶性或油溶性药物或农药,如亮蓝、头孢拉定、布洛芬、阿维菌素、苯达松和井岗霉素等。研究结果表明:上述活性物质都可有效地负载到空心SiO_2载体上。其中,药物布洛芬的负载量可达到0.64IBU/g载体,阿维菌素的负载量更高达1.67IBU/g载体。而相应的缓释实验研究发现:被包埋的物质都表现出了良好的缓释行为,缓释时间可长达50h。同时,实验还发现:此新型的多孔空心SiO_2载体对被包埋的活性物质还具有很好的防紫外线降解作用。此外,通过调节孔道尺寸和空心壳层厚度,还可以有效地控制药物/农药的释放速率。最后,针对农药阿维菌素,我们还将包埋有阿维菌素的空心样品用于制备并得到了新颖的阿维菌素控释剂,其对应的杀虫生物实验结果表明:此新型控释剂较传统农药制剂具有更有效的灭虫能力、更持久的灭虫效果,以及更低的毒性和成本。可见,此多孔纳米空心SiO_2载体可望作为新一代的药物/农药控释载体而得到广泛应用。……