介孔納米磷灰石的模板法調(diào)控合成及形成機理.pdf

1、本文采用模板法制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的磷灰石(HAP)納米顆粒。通過改變模板劑種類、濃度、反應(yīng)溫度、添加劑等來調(diào)控納米介孔HAP的孔形、孔徑及顆粒形貌等，提高納米HAP的孔體積和比表面積。同時對介孔HAP進行磁性、熒光等功能性摻雜，賦予HAP藥物載體磁性靶向和生物標(biāo)識功能。采用X-射線衍射(XRD/SAXRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、氮氣吸附等分析手段研究了各種介孔HAP的顯微

2、組織結(jié)構(gòu)。在活性劑自組裝的基礎(chǔ)上，深入探討了模板劑引導(dǎo)合成介孔磷灰石的調(diào)控機理。并探討了摻雜納米介孔HAP的功能性及納米介孔HAP對模型藥物的吸附與體外釋放性能。
　　以乙烷基、正戊基、正辛基及十二烷基磷酸酯作原位模板劑，合成了高度有序結(jié)構(gòu)的前軀體。400℃煅燒后，僅乙烷基磷酸酯得到的六方排列納米結(jié)構(gòu)和非高度有序的介觀結(jié)構(gòu)仍然保持，形成磷灰石的六方納米孔道結(jié)構(gòu)和蠕蟲狀介孔結(jié)構(gòu)，合成的磷灰石比表面積為42m2/g、孔體積為0.064

3、4cm3/g。加入Tween-60作共模板劑時，得到的片層狀磷灰石具有大量孔徑約為4nm的蠕蟲狀介孔，且該介孔結(jié)構(gòu)650℃熱處理后仍然存在，具有高的熱穩(wěn)定性。
　　P123和Tween-60混合模板劑引導(dǎo)合成HAP時，通過P123的量、反應(yīng)溫度和添加劑可很好地調(diào)控磷灰石的形貌、表面性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)。這種混合模板對介孔磷灰石的調(diào)控機理為：P123的量、反應(yīng)溫度和添加劑等參數(shù)影響混和表面活性劑在水溶液中的自組裝行為，這些參數(shù)發(fā)生變化時活

4、性劑自組裝體組裝方式和形狀發(fā)生改變，鈣和磷沉積在自組裝體后得到不同的介孔磷灰石，達到調(diào)控合成介孔磷灰石的目的。P123和Tween-60濃度分別為0.04和0.1mol/L及60℃下合成片層狀自組裝體，熱力學(xué)上來講自組裝體活性劑分子親水鏈排列有利于羥基磷灰石沿著其長度方向生長，最終導(dǎo)致沿c軸定向生長的竹筏狀磷灰石的形成。利用P123高溫云點完全不溶和低溫完全可溶的特性，結(jié)合Tween-60高云點性質(zhì)，將形成的核-殼膠束作為模板合成磷灰石

5、，能夠得到球形的磷灰石空心納米顆粒。加入檸檬酸作為添加時，可調(diào)節(jié)膠束的形狀，得到棒狀狀的磷灰石空心納米顆粒。該空心納米棒內(nèi)表面被修飾了厚為1.15nm、具有pH感應(yīng)性的檸檬酸分子層，具有大的比表面積和孔體積，是一種優(yōu)良的藥物載體。
　　利用MDP作模板劑時，能夠合成具有層狀介孔結(jié)構(gòu)的三斜鈣磷石/磷灰石納米顆粒。MDP加入量、反應(yīng)溫度、乙醇加入量及Ca/P摩爾比調(diào)控著合成產(chǎn)物的形狀、尺寸、層狀介孔結(jié)構(gòu)的層間距。MDP模板合成層狀介孔

6、結(jié)構(gòu)的三斜鈣磷石/磷灰石調(diào)控機理為：溫度、乙醇加入量和Ca/P摩爾比使由MDP、鈣和磷組合而成的無機-有機復(fù)合體的化學(xué)位能發(fā)生改變，復(fù)合體只有通過改變尺寸和層狀片晶之間的距離等來改變自身的化學(xué)位能，從而與反應(yīng)體系化學(xué)位能的保持平衡。
　　在MDP引導(dǎo)下：Sm3+離子摻雜的HAP具有良好的熒光性能，且發(fā)光性隨摻入量的增加而增強；摻入的Fe2+形成磁性的Fe3O4或γ-Fe2O3顆粒鑲嵌在HAP顆粒中，得到的HAP磁性隨Fe2+摻入量

7、的增加而增強；Sm3+和Fe2+復(fù)合摻雜合成的介孔磁性-熒光多功能HAP納米顆粒，同時具有很強的磁性和極好的熒光性，且具有高比表面積(153.52m2/g)、大孔體積(0.3286cm3/g)及雙孔徑的分布(3.64 and9.014nm)。Sm3+和Fe3+以固溶和氧化物的形式存在于這種介孔磁性-熒光多功能納米HAP顆粒中。
　　在藥物吸附裝載中，空心結(jié)構(gòu)使空心納米磷灰石載藥量大大提高。表面修飾檸檬酸的空心HAP納米棒萬古霉素裝

8、載效率達24.14％，加入PDAD后載藥效率增加至35.83%；這種空心HAP納米棒載藥后，在緩沖液中釋放時具有明顯的pH值感應(yīng)性，中性環(huán)境下藥物釋放速率快，酸性條件下釋放速率慢；而加入PDAD后，在中性環(huán)境下藥物釋放緩慢，20小時后累積藥物釋放率不到28%，但在弱酸環(huán)境下前5個小時藥物釋放率達到89.28%、20個小時后釋放率超過98%。此外，得到的磁性-熒光介孔納米HAP對萬古霉素的吸附效率亦可達33.68%。藥物吸附和體外釋放結(jié)果