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复合材料学报 2020年第1期37卷 173-181页

作者：徐浩李娟朱晶心马彦龙贾兰陈松太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

以资源丰富的家蚕丝为原料,氯化钙/甲酸为溶解体系,利用静电纺丝法制得丝素蛋白(SF)纳米纤维;以SF纤维为模板在其表面涂覆sio2,经煅烧后获得了介孔sio2纳米管(MSNTs);在MSNTs管壁上接枝醛基(-CHO),利用醛基与盐酸阿霉素(DOX·HCl)氨基... 详细信息

以资源丰富的家蚕丝为原料,氯化钙/甲酸为溶解体系,利用静电纺丝法制得丝素蛋白(SF)纳米纤维;以SF纤维为模板在其表面涂覆sio2,经煅烧后获得了介孔sio2纳米管(MSNTs);在MSNTs管壁上接枝醛基(-CHO),利用醛基与盐酸阿霉素(DOX·HCl)氨基之间的动态共价键制得了pH响应性药物释放体系。通过SEM、TEM、TG、比表面积(BET)分析、FTIR及紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱对MSNTs的微观结构、功能化及载药体系的pH响应性进行了表征。结果表明:当SF浓度在15wt%~17wt%时,可获得圆柱状且直径在(113±27)^(134±32)nm范围内可调的SF纤维模板;通过调整涂覆液中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的浓度来调节MSNTs管壁的厚度,当CTAB用量从1.25mg/mL增加到3.75mg/mL时,MSNTs管壁厚度从30~39nm增加到63~65nm,对应的比表面积从154m2/g下降到98m^2/g,介孔平均孔径从12.5nm下降到10.0nm;醛基修饰的MSNTs载DOX·HCl(MSNT-CHO-DOX)体系,在pH值分别为7.4、6.5和5.5的磷酸氢二钾-磷酸二氢钾(PB)缓冲溶液中进行释放,100h时释药率分别达到23%、35%和75%,实现了MSNT-CHO-DOX载药体系的pH响应性释放。

关键词：介孔sio2纳米管丝素蛋白静电纺丝药物释放 pH响应性纳米纤维

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以电纺丝蛋白纤维为模板的pH响应性介孔sio2纳米管的制备及药物释放

以电纺丝蛋白纤维为模板的pH响应性介孔SiO2纳米管的制备及药物释...

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作者：徐浩太原理工大学

学位级别：硕士

近年来,纳米药物传输系统作为一种新型的给药技术在生物医学领域获得了较大的发展。它主要是指将药物负载入纳米载体中,通过外界环境的刺激或自身的降解来实现药物的控制释放。该法最大的优势是可以瞄准目标并持续释放,这种靶向治疗不... 详细信息

近年来,纳米药物传输系统作为一种新型的给药技术在生物医学领域获得了较大的发展。它主要是指将药物负载入纳米载体中,通过外界环境的刺激或自身的降解来实现药物的控制释放。该法最大的优势是可以瞄准目标并持续释放,这种靶向治疗不仅提高了局部药物浓度,而且可以控制药物在身体正常组织处的释放,减少了对正常组织的毒副作用。中空介孔二氧化硅材料因具有空腔及介孔结构、无生理毒性、比表面积、生物相容性好和表面易于修饰等特点,在纳米药物传输系统方面显示出极大的应用前景,这其中介孔二氧化硅纳米管（Mesoporous Silica Nanotubes,MSNTs）除具有以上特点外,还具有各向异性及较大长径比管的特性,引起了研究者特别的兴趣。一般制备MSNTs采用的模板有嵌段聚合物组装体、柱状聚合物刷等,但上述模板制备工艺复杂,价格昂贵,无法实现MSNTs的大批量生产。为此,本文以资源丰富,价格低廉的家蚕丝蛋白为原料,利用静电纺丝这种高效制备微纳米纤维的先进技术,来制备丝素蛋白纤维模板;采用溶胶-凝胶法在其表面涂覆二氧化硅,通过煅烧去除模板后,获得了MSNTs。另外,鉴于刺激响应性介孔二氧化硅纳米靶向药物传输系统是近年来人们关注的热点,本文通过在MSNTs表面修饰醛基,利用醛基和阿霉素氨基之间形成的对pH敏感的动态共价键,探讨了二氧化硅纳米载药体系的pH响应性释放情况。本文的主要成果如下:（1）采用氯化钙/甲酸体系溶解脱胶蚕丝,破坏原丝纤维的多级结构,获得了含丝素微纤维的再生丝素溶液。利用静电纺丝技术,制备一维丝蛋白纳米纤维。SEM表征说明:当调节再生丝素/甲酸溶液的浓度处于21-25w/v%之间时,可以制备出直径分别在113±27～134±32 nm范围内的丝蛋白纤维。（2）以电纺丝纤维为硬模板,采用经典的溶胶-凝胶法制备出二氧化硅/电纺丝蛋白纤维复合材料,煅烧去除掉硬模板后,获得了中空介孔二氧化硅纳米管。经FTIR、SEM及EDS表征,所制备的MSNTs中的SF模板基本去除干净。在改变涂覆液中CTAB的添加量后,对所制备的MSNTs的管壁厚度进行了SEM及TEM表征,发现当溶液中CTAB的添加量从1.25增加到3.75 mg/mL时,对应的硅管壁厚从30～39 nm增加到63～65 nm,说明通过调节CTAB的量可调节MSNTs的壁厚。经BET分析表明,所对应的MSNTs的比表面积从154 m/g下降到98 m/g,孔体积从0.49 cm/g下降到0.23 cm/g,介孔平均孔径从12.5 nm下降到9.9 nm。（3）在MSNTs的表面依次接枝上氨基和醛基,经FTIR表征证实获得了带醛基的纳米硅管（MSNTs-CHO）,利用硅管上的醛基和阿霉素（DOX）上氨基之间的席夫碱反应获得了对pH敏感的介孔二氧化硅纳米载药释放系统（MSNTs-CHO-DOX）。通过测试不同pH值条件下MSNTs-CHO-DOX体系的药物释放行为,发现在pH值为7.4的PB缓冲溶液中,DOX的释放速率最为缓慢,100 h时为23%,而在pH值为6.5和5.4时的PB缓冲溶液中,碳氮双键会发生水解,DOX的释放在100 h可分别达到35%和75%左右,实现了MSNT-CHO-DOX载药体系的pH的响应性释放。总之,本研究通过在制备技术及原料上的改进,为介孔二氧化硅纳米管的制备提供了一种简便高效、低成本的新方法。同时,通过巧妙地利用药物自带氨基的特点,将硅管醛基化形成对pH敏感的动态共价键,实现了药物自身作为“门控开关”的pH响应性释放。

关键词：介孔sio2纳米管丝素蛋白静电纺丝药物释放 pH响应性

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