基于介孔硅的改性制备及其性能表征

作     者：郭霞 

作者单位：暨南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于涛

授予年度：2020年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：介孔二氧化硅 离子掺杂 壳寡糖 炎症反应 骨关节炎 Cas9-RNP 

摘      要：纳米介孔二氧化硅(MSN)有着高的比表面积、表面易于修饰以及良好的生物相容性等特点,得到了生物医用领域研究者的青睐而被广泛研究。本研究通过金属离子掺杂和表面修饰制备了不同功能化的MSN,并进一步探讨了其在炎症反应和骨关节炎治疗方面的影响。本论文的主要研究内容和结果如下:(1)以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,将不同量的锶成功掺入MSN骨架中(Sr-MSN)。探讨了不同锶的掺杂对MSN性能的影响。锶的掺杂提高了MSN的比表面积,并改善了MSN的生物降解性能和生物相容性。但是过量的锶掺杂会导致难溶性的杂质生成,杂质的存在反而会阻碍MSN的降解。当锶源为200mg(Sr/Sr+Si为0.6)时,制备的SrMSN在生物降解性能和生物相容性间达到平衡,为较为理想的掺杂量。本工作的开展希望使Sr-MSN在药物载体等方面发挥其应用潜力。(2)以十六烷基三甲基对甲基苯磺酸铵盐(CTATos)为模板剂,将锌、钙、锶成功共掺杂入MSN骨架中(MSNion),再将壳寡糖(COS)载入MSNion介孔中(MSNion-COS),研究了该材料体系对炎症反应中巨噬细胞的影响。材料的质量损失和离子释放行为表明金属离子的共掺杂提高了MSN的生物降解性能。ELISA试剂盒检测发现材料体系能抑制巨噬细胞分泌抗炎因子IL-4,与此同时,对促炎因子OSM的分泌有着先促进后抑制的影响。流式细胞术检测表明材料体系促使巨噬细胞先朝M1型极化后朝M2型极化。相信该材料体系在骨修复、组织修复等领域有潜在的应用。(3)本研究还利用精氨酸(Arginine)对MSN表面进行改性(MSN-Arginine),通过静电作用将Cas9蛋白和向导RNA(sg RNA)(Cas9-RNP)负载后对骨关节炎的治疗进行了探索。Zeta电位和热重分析表明Arginine成功接枝在MSN表面。通过高倍透射电镜观察MSN-Arginine对Cas9-RNP的负载情况。通过动物实验研究了材料体系对骨关节炎的治疗效果。这一体系地设计不仅为CRISPR/Cas9-RNP系统提供了新载体,并为治疗骨关节炎提供了新方案。综上所述,我们针对当前生物医用研究领域的热点问题,针对性的制备了功能性介孔硅材料,并对其进行了材料表征及其相应的生物学检测。通过该工作的进行,拓展了介孔硅材料的研究领域,并对生物医用领域热点问题的解决提供了有意义的借鉴措施。