单分散介孔氧化硅纳米颗粒的制备及在DNA转染中的应用

作     者：唐诗洋 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘献斌

授予年度：2012年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

主      题：介孔氧化硅 纳米颗粒 DNA负载 细胞摄入 

摘      要：介孔材料由于其具有孔道排列有序，孔径可调，较大比表面积等优点，被广泛应用于物质的分离、负载、催化反应等方面，已经成为许多专家学者的研究热点。随着科技的快速发展，人们越来越多的关注纳米材料的合成与应用。研究者们已经将介孔氧化硅纳米颗粒应用于基因治疗、核磁共振、生物传感器、药物控制释放等方面。 本文使用两种方法制备了介孔氧化硅纳米颗粒，并研究了其作为DNA载体方面的应用。首先在室温条件下，氨水与乙醇分别作为催化剂和共溶剂，采用稀溶液法合成。进而我们设计提出一种创新的方法-溶胶凝胶与均匀沉淀相结合的方法，在制备样品过程中尿素作为催化剂，体系在加热回流条件下反应。然后对两种方法制备的产品采用XRD衍射、BET氮气吸附、扫描电镜、透射电镜等表征手段进行分析检测，并考察反应温度、时间、尿素与表面活性剂加入量对产物的尺寸、孔道结构等产生的影响。最后对其应用进行实验研究：使用偶联剂N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTS)在其介孔孔道内表面修饰官能团，在体外研究修饰后的颗粒(N-MSNs)对DNA的负载，进而考察细胞对不同尺寸N-MSNs的摄入情况。 产物的检测结果表明，稀溶液法合成了粒径为500nm，孔道排列有序、尺寸均一的介孔氧化硅颗粒。而创新的方法制备的产品，具有强烈的XRD衍射峰，介孔结构有序，良好的单分散性以及均一的球形，颗粒的尺寸能够在250nm到120nm之间调变，比表面积为795.3m2/g，孔体积为0.55cm3/g，孔径约为2.8nm。通过对反应时间、温度、尿素量以及表面活性剂量等因素的考察，优化出最佳反应条件。 N-MSNs的基因负载实验结果说明，小颗粒介孔氧化硅对DNA的负载量最大，同时N-MSNs能够吸附大量的20bp DNA。三种不同尺寸介孔氧化硅的细胞摄入实验结果表明，高达90%的细胞能够吞食较小的N-MSNs，说明细胞摄入对小尺寸颗粒是高效的。这也证明介孔氧化硅纳米颗粒能够作为优良的基因载体，在基因对癌细胞的治疗研究中能够得到良好地应用。