Fe3O4@SiO2@m TiO2介孔多功能納米復合顆粒的制備及載藥能力

彭紅霞　胡傳躍　吳騰宴　胡繼林　田修營

(湖南人文科技學院材料與環(huán)境工程學院，婁底417000)

Fe3O4@SiO2@m TiO2介孔多功能納米復合顆粒的制備及載藥能力

彭紅霞＊胡傳躍吳騰宴胡繼林田修營

(湖南人文科技學院材料與環(huán)境工程學院，婁底417000)

以溶劑熱法制備氨基功能化的Fe3O4納米顆粒為磁核，結(jié)合溶膠-凝膠法和模板法在其表面先后包覆上致密的SiO2層和介孔TiO2層，制備了磁性-發(fā)光-微波熱轉(zhuǎn)換性-介孔結(jié)構(gòu)為一體的多功能核-殼結(jié)構(gòu)納米復合顆粒，并對其結(jié)構(gòu)、性能及載藥能力進行了研究。XRD分析表明：Fe3O4表面包覆上了無定形結(jié)構(gòu)的SiO2和TiO2。TEM照片表明：所得的納米復合顆粒具有明顯的核殼結(jié)構(gòu)和完美的球形，構(gòu)成核的Fe3O4顆粒的尺寸在40～50 nm之間，F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2核殼結(jié)構(gòu)納米復合顆粒的尺寸為60～70 nm，殼層厚度約10 nm，并可觀察到殼層中清晰的孔狀結(jié)構(gòu)。磁性、熒光光譜和微波熱轉(zhuǎn)換特性分析表明：該復合顆粒同時具有良好的發(fā)光性、磁性和微波熱轉(zhuǎn)換特性。N2氣吸附及藥物負載率分析表明，該復合顆粒具有較高的比表面積(640m2·g-1)和介孔結(jié)構(gòu)(孔徑約2.8 nm)并且具有較高的藥物負載率。

Fe3O4@SiO2@mTiO2；介孔；磁性；熒光性；微波熱轉(zhuǎn)換性；藥物負載

癌癥已經(jīng)成為人類健康生活的重大威脅，由于抗癌藥物在抑制癌細胞的同時對正常細胞有較大損傷，因此科學家們一直致力于開發(fā)靶向可控釋放的納米顆粒作為藥物載體，進而降低抗腫瘤藥物對人體正常細胞的毒副作用，同時提高抗腫瘤藥物對腫瘤的治療效果[1-3]。

在對腫瘤的臨床治療中，較為理想的可控藥物傳輸系統(tǒng)不僅要求其自身具有良好的生物相容性和較高的藥物負載率，而且還要求其在人體的血液循環(huán)系統(tǒng)中具有較好的穩(wěn)定性，并且藥物分子在到達病灶部位后能可控釋放[4-5]。為了提高抗腫瘤藥物分子對腫瘤的治療效果，探索一種有效的藥物可控釋放(定時、定點、定量釋放)的方法顯得尤為重要。

近年來，介孔復合納米材料以其獨特的結(jié)構(gòu)，在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用研究中得到了廣泛的關(guān)注。大量的文獻報道表明[6-7]，介孔二氧化硅用于藥物載體的比例較高。例如：曹等[8]利用溶膠-凝膠法制備出了具有pH值響應(yīng)功能的介孔二氧化硅納米顆粒；Lee等[9]則是通過同樣的方法制備了Fe3O4@mSiO2并進行了生物實驗；Argyo等[10]系統(tǒng)性地研究了多功能介孔二氧化硅作為藥物輸送載體的藥理。介孔Fe3O4@mSiO2納米顆粒利用其介孔結(jié)構(gòu)的物理吸附作用進行藥物裝載，且其具有磁響應(yīng)性，可以對藥物進行靶向控制釋放，故介孔Fe3O4@mSiO2納米顆粒作為較理想的藥物載體具有潛在的應(yīng)用價值。但該納米顆粒不具有發(fā)光特性，無法實現(xiàn)藥物負載和釋放過程的跟蹤與檢測。Yan等[11]結(jié)合溶膠-凝膠法和模板法制備了兼具磁性、熒光和介孔性能的Fe3O4@mSiO2-YVO4∶Eu3+納米顆粒，實現(xiàn)了介孔Fe3O4@mSiO2磁性納米顆粒中引入發(fā)光功能，拓展了無機材料在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用空間[12]。但該復合顆粒結(jié)構(gòu)復雜，而且沉積在介孔二氧化硅表面的發(fā)光材料會堵塞孔道，使其載藥率降低。

TiO2是一種半導體量子點，它具備半導體量子點發(fā)光材料的一些重要特征：激發(fā)波長范圍寬、熒光量子產(chǎn)率高、熒光強度較強及生物相容性好等，這些優(yōu)點利于其進行特異性連接，并可進行體內(nèi)熒光成像[13]。此外，TiO2納米顆粒具有較強的微波吸收性和微波-熱轉(zhuǎn)換特性，可以用作非侵襲局部加熱熱源，用微波照射時，該納米粒子的加熱速度快，可自動達到熱平衡，無脂肪過熱等問題[14]。

無定形mTiO2同mSiO2一樣，具有規(guī)則有序的孔道、易于改性的表面和穩(wěn)定的化學性質(zhì)等[15]，與此同時它還具備mSiO2不具備的重要功能，即發(fā)光和微波熱轉(zhuǎn)換特性等優(yōu)點。由于熒光猝滅作用，在磁性材料和發(fā)光層中間放置一層致密的二氧化硅層是十分有必要的[16]。這種多功能納米復合材料結(jié)構(gòu)相對簡單，在外部磁場進行操縱的同時可以利用成像技術(shù)實時監(jiān)控藥物釋放過程，通過微波刺激可實現(xiàn)藥物的可控釋放，另外，mTiO2規(guī)則有序的孔道可以大大提高其載藥量。因此，它的出現(xiàn)可實現(xiàn)疾病診斷和治療的一體化，并且將進一步提高診斷和治療的效率，減少抗癌藥物的毒副作用。

綜上所述，本文提出了一種新的思路，即將兼具發(fā)光和微波-熱轉(zhuǎn)換特性的材料制備成介孔結(jié)構(gòu)與磁性材料進行組裝，合成一種在一個實體內(nèi)兼具多種功能的多功能納米顆粒，這樣不僅簡化了載體的結(jié)構(gòu)，而且還能在提高載藥量的同時達到靶向可控藥物釋放的目的。采用溶劑熱法制備出磁性核材料，即氨基功能化的Fe3O4納米顆粒，然后結(jié)合溶膠-凝膠法和模板法將SiO2和mTiO2先后包覆在Fe3O4納米顆粒的表面，制備出具有磁性、發(fā)光和微波熱轉(zhuǎn)換特性的Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔復合納米顆粒(見圖1)，并且研究了其性能及藥物負載能力。

圖1　Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔多功能納米復合顆粒的制備及載藥過程示意圖Fig.1　Illustration of the process of creating and loading drugmesoporous Fe3O4@SiO2@mTiO2multifunctional nanoparticles

1　實驗部分

1.1主要試劑

三氯化鐵(FeCl3·6H2O)(純度＞99.0%，北京朝陽區(qū)通惠化工廠)，無水乙酸鈉(純度＞99.0%，北京益利精細化學品有限公司)，乙二胺(純度96.0%，國藥集團化學試劑有限公司)，乙二醇(純度：96.0%，北京化工廠)，鈦酸四丁酯(C16H36O4Ti，分析純，國藥集團化學試劑有限公司)，正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4純度：99%，國藥集團化學試劑有限公司)，十六烷基三甲基溴化胺(CTAB，純度：9.0%，天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心)。

1.2樣品的制備

磁性Fe3O4顆粒的制備：采用文獻[4]的方法。

Fe3O4@SiO2復合納米顆粒的制備：取0.05 g Fe3O4加入到一定量的去離子水和乙醇的混合溶液中，超聲20 min，然后滴加1.0 mL氨水，而后邊攪拌邊滴加0.2 mL正硅酸乙酯，室溫下繼續(xù)攪拌8 h，所得到樣品用去離子水和乙醇分別清洗3次，在50℃下干燥6 h。

Fe3O4@SiO2@mTiO2復合納米顆粒的制備：取0.05 g Fe3O4@SiO2加入到30 mL溶有0.15 g CTAB的乙醇溶液中，超聲20 min，加入0.4 mL鈦酸四丁酯，攪拌1 h，然后邊攪拌邊緩慢加入2 mL去離子水，繼續(xù)攪拌3 h，利用磁分離收集，所得到樣品用去離子水和乙醇各洗滌3次，在80℃下干燥。最后300℃煅燒3 h，去除模板劑而得到Fe3O4@SiO2@ mTiO2樣品。

Fe3O4@SiO2@mTiO2復合納米顆粒的藥物裝載：將0.3 g Fe3O4@SiO2@mTiO2分散于50 mL 0.04 g· mL-1IBU溶液中，室溫下攪拌6 h。收集共3次的上清液，用紫外-可見分光光度計對上清液進行吸光度測量，測定負載在復合納米顆粒表面的IBU的含量，計算載藥率公式如下：載藥率M=Mads/Madd(Mads是納米顆粒表面已負載的藥物質(zhì)量；Madd是載藥過程中加入的初始藥物的質(zhì)量)

1.3樣品的表征

采用日本JEOL公司的JEM-2010型透射電鏡觀察粒子的形貌和尺寸。用日本Bruker D8FOCUS多晶粉末X射線衍射(XRD)儀進行物相分析，其X射線源為Cu靶Kα1輻射，λ=0.154 056 nm，電壓為30 kV，電流為20mA，衍射角為10°～80°，步長為10° ·min-1，掃描速率為0.1°·s-1。采用日本HITACHI公司的F-4500型熒光光譜儀對樣品的發(fā)光性能進行測試。測量范圍為200～800 nm，掃描速率為1 200 nm· min-1，步長為0.2 nm，用150W氙燈作激發(fā)源。樣品的磁性用美國Quantum Design公司的MPMS磁學測量系統(tǒng)(MPMSSQUID XL)進行測定。樣品的微波-熱轉(zhuǎn)換特性用微波反應(yīng)器(MCR-3，上海將來實驗設(shè)備有限公司)進行測定。氮氣吸附與解吸等溫曲線在液氮溫度(77K)下采用ASAP 2010M測得。

2　結(jié)果與討論

2.1X射線衍射(XRD)分析

圖2是所合成樣品的XRD圖，由圖2a可見，所有衍射峰的位置和相對強度與尖晶石型Fe3O4(PDF #65-3107)標準譜非常吻合，未出現(xiàn)雜峰，表明所制備的樣品為尖晶石型Fe3O4。圖2c為純TiO2納米顆粒的XRD譜圖，在2.0°～25.0°處只見一個寬峰，表明所制備的樣品為無定形結(jié)構(gòu)的TiO2。圖2b為Fe3O4@SiO2@mTiO2納米顆粒的XRD圖，從該圖可清晰地看出2.0°～25.0°處出現(xiàn)無定形結(jié)構(gòu)SiO2和TiO2的衍射峰，SiO2和TiO2的衍射峰重疊。從圖2b還可以看到2θ=30°、36°、44.5°、57°和63°處的Fe3O4的特征衍射峰。實驗結(jié)果表明，SiO2和TiO2成功沉積在Fe3O4納米顆粒的表面上，未出現(xiàn)任何雜峰，表明在合成過程中核與外殼之間沒有發(fā)生反應(yīng)。

圖2　樣品的XRD圖Fig.2　XRD patterns of the samples

2.2紅外光譜(FTIR)分析

圖3是樣品Fe3O4，(b)Fe3O4@SiO2@TiO2-IBU和(c)IBU的紅外光譜圖。在圖3a中，575 cm-1處出現(xiàn)了Fe3O4中的Fe-O振動吸收峰；在2 938和2 862 cm-1處出現(xiàn)了亞甲基的2個C-H振動吸收峰；3 440 cm-1處出現(xiàn)了-OH的振動吸收峰；并且在1 634和2 358 cm-1處分別出現(xiàn)了氨基的N-H剪式振動吸收峰和亞胺鹽N-H的振動吸收峰，說明乙二胺成功修飾在Fe3O4粒子的表面上[16]。在樣品Fe3O4@ SiO2@TiO2-IBU的譜圖(圖3b)中，除了551和571 cm-1處出現(xiàn)了Fe-O的振動峰外，463 cm-1處出現(xiàn)了Ti-O的振動吸收峰；3 440 cm-1處出現(xiàn)了-OH的振動吸收峰；在1 108 cm-1附近出現(xiàn)了Si-O-Si的反對稱振動吸收峰[17]；952 cm-1附近出現(xiàn)了Si-O的對稱伸縮振動吸收峰[17]；進一步表明TiO2和SiO2成功沉積在Fe3O4納米顆粒的表面上。而且，在1 748，1 448和2 903 cm-1處分別出現(xiàn)了布洛芬的C=O，C-C和C-H特征吸收峰[18]，但是其強度比純IBU(圖3c)的有所減弱，且未出現(xiàn)額外的新的化學鍵吸收峰，表明通過藥物負載過程納米載體與藥物分子之間并未形成新的化學鍵，而是IBU通過氫鍵作用成功地吸附在了納米載體表面。

圖3　樣品的紅外光譜圖Fig.3　FTIR spectra of the samples

2.3TEM和EDS分析

為了更清晰地觀察復合顆粒的形貌以及包覆層的厚度，對其進行了透射電鏡分析，如圖4所示。由圖4a可見，F(xiàn)e3O4顆粒為均勻的球形，粒徑分布較均勻，表面光滑，粒徑在40～50 nm。由圖4b可見，復合顆粒仍為球形結(jié)構(gòu)，球形樣品內(nèi)部與邊緣明顯的襯度對比說明制備的復合顆粒具有核殼結(jié)構(gòu)。復合顆粒的尺寸約為70 nm，殼層厚度約10 nm。與包覆前的Fe3O4相比較，包覆后的顆粒尺寸明顯增大。說明成功獲得了Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒，其中含有0.05 g的Fe3O4，0.012 g的SiO2和0.029 g的mTiO2。而且，可以通過改變反應(yīng)時間和反應(yīng)物初始濃度來實現(xiàn)各部分含量(即不同殼層厚度)的控制。另外，從放大圖4c可以看出，TiO2殼層中清晰的孔狀結(jié)構(gòu)，并且從高分辨率透射顯微鏡(圖4d)可以看出，除了核部Fe3O4的晶格線(0.251 8 nm，對應(yīng)于Fe3O4的(311)晶面間距)外，未觀察到其他明顯的晶格線，這進一步證實了TiO2和SiO2殼層為無定形構(gòu)型。圖5為復合顆粒的能量色散譜圖。從圖中可以明顯看到O、Si、Ti和Fe元素的峰，Cu元素的峰是由基片產(chǎn)生的，結(jié)合XRD分析，進一步說明了樣品為Fe3O4@SiO2@mTiO2復合物。

圖4　Fe3O4(a),Fe3O4@SiO2@mTiO2(b,c,d)復合顆粒樣品的透射照片F(xiàn)ig.4　Transmission images of Fe3O4(a),Fe3O4@SiO2@ mTiO2(b,c)nanoparticles

圖5　Fe3O4@SiO2@mTiO2的EDS譜圖Fig.5　EDSspectrum of the Fe3O4@SiO2@mTiO2

2.4熒光光譜分析

采用日本HITACHI公司的F-4500型熒光光譜儀對樣品進行了熒光分析。首先將相同質(zhì)量的的3個樣品分別固定在石英玻片為載體，激發(fā)光和樣品表面的夾角為45°的固體支架上。激發(fā)源為150W，激發(fā)波長為254 nm時，分別測得3個樣品的發(fā)射光譜。樣品(a)mTiO2，(b)Fe3O4@SiO2@mTiO2和(c)Fe3O4@mTiO2的發(fā)射光譜如圖6所示。由圖6可見，3個樣品均在395 nm處即紫外區(qū)具有發(fā)光峰，歸屬于mTiO2的本征躍遷，主要源于mTiO2自由激子復合引起的發(fā)光[19]。從圖可見，F(xiàn)e3O4@mTiO2納米顆粒的紫外發(fā)光強度與純mTiO2納米顆粒相比有所減弱，這可能是由于Fe3O4與mTiO2的功能函數(shù)不同，F(xiàn)e3O4與mTiO2直接接觸時，在其二者之間可能存在一定的電子轉(zhuǎn)移，使得復合顆粒中mTiO2組分的熒光被部分淬滅，從而導致發(fā)光強度減弱。同時，從譜圖中也可以看出，F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2納米顆粒發(fā)射峰強度比Fe3O4@mTiO2納米顆粒發(fā)射峰強度較強，由于SiO2層在磁性核與發(fā)光殼層之間具有一定的屏蔽作用而致[17]。并且，F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2納米顆粒的發(fā)光強度介于二者之間表明致密的SiO2層起到了隔層作用，即減弱了熒光淬滅效應(yīng)。盡管Fe3O4@SiO2@mTiO2納米顆粒的發(fā)光強度有所減弱，但在生物醫(yī)學應(yīng)用中仍具有足夠的熒光強度。

圖6　樣品(a)mTiO2,(b)Fe3O4@SiO2@mTiO2和(c)Fe3O4@mTiO2的發(fā)射光譜Fig.6　Emission spectra of the samples:(a)mTiO2;(b)Fe3O4@SiO2@mTiO2;(c)Fe3O4@mTiO2

2.5磁學性質(zhì)分析

圖7分別給出了(a)Fe3O4納米顆粒，(b)Fe3O4@ SiO2和(c)Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒的磁滯回線圖，外加磁場為10 kOe，溫度為300 K。由圖可以清楚的看到樣品具有相似的磁性質(zhì)，有微弱的磁滯現(xiàn)象，矯頑力很小可以忽略不計。3種樣品的飽和磁化強度分別為81.2、32.4和18.7 emu·g-1。包覆后飽和磁化強度明顯降低可能是因為Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒中引入非磁性物質(zhì)，使磁性Fe3O4質(zhì)量分數(shù)降低，從而導致磁性降低。隨著引入的非磁性物質(zhì)的增多，磁性降低越多[17]。盡管Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒的飽和磁化強度比Fe3O4磁核小很多，但在磁分離等應(yīng)用中仍具有足夠的磁飽和強度。Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒在水溶液中的磁響應(yīng)性如圖7的插圖所示。由照片可見，當有外加磁場接近分散在水中的Fe3O4@SiO2@ mTiO2復合顆粒時，這些納米顆粒迅速被吸引并堆積在靠近磁場的小瓶一側(cè)，結(jié)果證復合粒子具有很好的磁響應(yīng)能力。

圖7　樣品(a)Fe3O4;(b)Fe3O4@SiO2;(c)Fe3O4@SiO2@ mTiO2的磁滯回線Fig.7　Measured magnetic hysteresis loops of samples:(a)Fe3O4;(b)Fe3O4@SiO2;(c)Fe3O4@SiO2@mTiO2

圖8　在微波輻射下生理鹽水溶液,Fe3O4和Fe3O4@ SiO2@mTiO2溶液的溫度變化曲線Fig.8　Heating profile of sodium chloride solution, Fe3O4and Fe3O4@SiO2@mTiO2in sodium chloride solution

納米顆粒的微波-熱轉(zhuǎn)換作用產(chǎn)生的熱量與微波強度以及微波照時間相關(guān)。為了檢測該納米顆粒的微波熱響應(yīng)性能，我們對合成的納米顆粒以及作為溶劑的生理鹽水溶液分別做了微波熱轉(zhuǎn)換性能測試，如圖8所示。首先稱取相同質(zhì)量的Fe3O4和Fe3O4@SiO2@mTiO2分散在相同體積的生理鹽水中，在2.45 GHz的醫(yī)用微波頻段的微波照射下測量微波照射吋間隨溫度的變化情況，為了直接說明納米顆粒的微波熱轉(zhuǎn)換性能，用生理鹽水作為空白對比試驗。從圖8可以看出，當用微波(2.45 GHz，8W)照射10min后，生理鹽水溶液和Fe3O4溶液的溫度分別達到36.5和30.8℃。而Fe3O4@SiO2@mTiO2溶液的溫度達到45.0℃，此溫度足以誘導靶細胞的死亡和控制釋放藥物。微波照射時，該納米顆粒有效地將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，使其溫度升高[20]。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2納米顆粒具有良好的微波-熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)。

2.6吸附平衡等溫線分析

為了表征實驗制備的納米復合顆粒的介孔特性，我們進行了液氮的吸附-解吸附性能測試，F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒的液氮的吸附-解吸附等溫曲線如圖8所示。根據(jù)國際理論和應(yīng)用化學聯(lián)合會的分類方法，復合顆粒的吸附-解吸附等溫曲線顯示為典型的帶有HI遲滯環(huán)的Ⅳ型等溫曲線，出現(xiàn)該類型的吸附-解吸附曲線是由于材料中存在孔徑比較均一的介孔發(fā)生毛細凝聚現(xiàn)象導致的[21]。這說明通過去除CTAB模板后成功地將介孔TiO2包覆在了Fe3O4@SiO2表面。根據(jù)吸附數(shù)據(jù)計算得到Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒的BET表面積和總孔容體積分別為640m2·g-1和0.29 cm3·g-1。根據(jù)測試數(shù)據(jù)繪制的孔徑分布如圖9插圖所示，由圖可知Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒的介孔孔徑平均為2.8 nm，且孔徑大小分布比較均一。液氮的吸附-解吸附測試結(jié)果表明實驗制備合成的Fe3O4@SiO2@mTiO2復合顆粒具有高的比表面積和較為均一的介孔形貌，這與高倍透射電鏡的分析結(jié)果相吻合，高的表面積和大的孔容體積有利于高效、大容量的裝載藥物分子，是一種十分有效的藥物納米載體。

圖9　Fe3O4@SiO2@mTiO2樣品的孔徑分布圖(a)和等溫吸附線(b)Fig.9　Pore diameter distribution(a)and N2adsptiondesorption isotherms(b)of Fe3O4@SiO2@mTiO2

2.7藥物裝載研究

為了研究納米復合納米顆粒的藥物裝載性能，從而確定其是否適合用于藥物載體，本次實驗選擇了布洛芬(IBU)作為模型藥物，該分子含有羧基基團易于與其他分子結(jié)合。在接近人體體液的生理鹽水溶液中進行藥物裝載實驗。IBU藥物分子中的羧基與TiO2殼層上吸附的H2O分子形成氫鍵，從而實現(xiàn)了藥物分子在納米顆粒表面的裝載。

實驗使用紫外-可見分光光度法來測定布洛芬的負載量[18]。在220 nm處的峰值被選擇為布洛芬的特征峰，根據(jù)Beer-Lambert定律定量，繪制出吸光度對濃度的校準曲線圖。如圖10所示為布洛芬藥物裝載量隨時間變化的函數(shù)曲線(室溫，pH=7)。在開始的2 h內(nèi)，藥物的裝載率約為58%。隨著時間的增加，在220 nm處的吸收帶強度降低，這表明布洛芬裝載量增加。隨后裝載的20 h，紫外-可見光譜顯示在220 nm處的吸收峰沒有進一步的明顯變化。此時，約60%的布洛芬已被負載在Fe3O4@SiO2@ mTiO2納米復合顆粒的表面和孔道內(nèi)。實驗結(jié)果表明，該納米復合顆粒具有較好的藥物負載能力。而且從樣品的FT-IR圖譜分析也可看出藥物分子成功負載在納米載體的表面上。另一方面，IBU和納米顆粒之間的氫鍵相對較弱，易于斷開，通過調(diào)整溶液的溫度，可實現(xiàn)藥物釋放的控制[4]。

圖10　釋放過程溶液的紫外光譜(a)和Fe3O4@SiO2@ m TiO2在生理鹽水中釋藥曲線(b)Fig.10　Ultraviolet spectrum of the solution in release process(a)and release curves of Fe3O4@SiO2@mTiO2loaded with drugs in physiological saline(b)

3　結(jié)論

(1)本文采用溶劑熱法和溶膠-凝膠法制備了Fe3O4@SiO2納米顆粒，進一步在納米粒子表面通過模板法包覆上一層介孔TiO2，從而制備出具有磁性、熒光性、微波熱轉(zhuǎn)換性以及介孔性能于一體的多層核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@SiO2@mTiO2納米復合顆粒。

(2)磁性、熒光性、微波熱轉(zhuǎn)換性以及介孔性質(zhì)的分析結(jié)果表明該納米顆粒具有高的飽和磁化強度(18.66 emu·g-1)，優(yōu)良的微波熱響應(yīng)特性、發(fā)光性能和高比表面積(640m2·g-1)，大的孔容體積(0.29 cm3·g-1)。

(3)以布洛芬(IBU)為模板藥物，研究了其載藥能力。研究結(jié)果表明，該納米顆粒具有較好的藥物裝載能力，是一種性能優(yōu)異的新型納米載體。該多功能納米顆粒可潛在應(yīng)用于靶向藥物傳輸與可控釋放、微波熱療以及污水處理等領(lǐng)域。

[1]XiongW,Mazid R,Yap LW,et al.Nanoscale,2014,6:14388 -14396

[2]Lauth V,MaasM,Rezwan K J,etal.J.Mater.Chem.B,2014, 2:7725-7729

[3]Shang H B,Chen F,Wu J,et al.RSC Adv.,2014,4:53122-53128

[4]Peng H X,CuiB,ZhaoWW,etal.ExpertOpin.Drug Deliv., 2015,12(9):1-7

[5]Qiu H J,Cui B,Li G M,et al.J.Phys.Chem.C,2014,118 (27):14929-14933

[6]Hu S,Wu G,Huang Z J,etal.Nanosci.Nanotechnol.,2010, 10(11):7592-7596

[7]Wang T,He JP,Zhou JH.J.Solid State Chem.,2010,183: 2797-2800

[8]CHAO Jie(曹杰),HE Ding-Geng(何定庚),HE Xiao-Xiao(何曉曉),et al.Chem.J.Chinese Universities(高等學?；瘜W學報),2012,33(5):914-918

[9]Lee J,Lee N,Kim T,et al.Acc.Chem.Res.,2011,44:893-902

[10]Argyo C,Weiss V,Brauchle C,et al.Chem.Mater.,2014, 26:435-441

[11]Yang P P,Quan ZW,Hou Z Y,et al.Biomaterials,2009, 30:4786-4792

[12]HEQuan-Guo(賀全國),WUWei(吳偉),CHEN Hong(陳洪). Chem.Sensors(化學傳感器),2007,27(1):9-14

[13]Obregón SKubacka A,Fernández-García M.J.Catal.,2013, 299:298-303

[14]Liu JW,Che R C,Chen H J.Small,2012,88:1214-1220

[15]Wu J,Liu Y,LiW,et al.J.Mater.Chem.B,2014,2:7764-7771

[16]Yu XG,Shan Y,LiGC.etal.J.Mater.Chem.,2011,21:8104

[17]PENG Hong-Xia(彭紅霞),LIU Gui-Xia(劉桂霞),DONG Xiang-Ting(董相廷),et al.Chinese J.Inorg.Chem.(無機化學學報),2012,287:1305-1309

[18]Wang Y S,Peng H X,Cui B.Mater.Chem.Phys.,2014,146: 330-335

[19]LIDan-Chen(李旦振),ZHEG Yi(鄭宜),FU Xian-Zhi(付賢智).Chin.J.Mater.Res.(材料研究學報),2000,14(6):1005-1009

[20]Zhu C L,Zhang M L,Qiao Y J.J.Phys.Chem.C,2010, 11439:16229-16234

[21]Fu J,Zheng R,Fang J,et al.J.A lloy Compd.,2015,650: 463-469

Synthesis of M esoporous Fe3O4@SiO2@m TiO2Multifunctional Nanoparticlesw ith the Capability for Drug Loading

PENG Hong-Xia＊HU Chuan-Yue WU Teng-Yan HU Ji-Lin TIAN Xiu-Ying
(College ofMaterials&Environment Engineering,Hunan University of Humanities, Science and Technology,Loudi,Hunan 417000,China)

In this paper,Fe3O4@SiO2@mTiO2(m was short for mesoporous)core-shell structured nanoparticles with luminescence,magnetic,microwave to heat responsive properties and high specific surface area(640 m2·g-1) were synthesized by Sol-gel method and template method.XRD patterns showed that the SiO2and mesoporous TiO2are coated on the surface of Fe3O4particles after calcined at 300℃.TEM images showed that the obtained nanoparticles have obvious core-shell structure and spherical morphology.The diameter of Fe3O4@SiO2@mTiO2nanoparticles is about 60～70 nm,the shell shows a gray color with an average thickness of about 10 nm.The nanoparticles not only have the large accessible pore size(2.8 nm)for the physical adsorption of drugmolecules and showed good luminescent properities,strongmagnetic and uniquemicrowave to heat responsive properties.

Fe3O4@SiO2@mTiO2;mesoporous;magnetic;lum inescent;microwave to heat responsive properties;drug loading

O614.81+1；O614.41+1

A

1001-4861(2016)07-1154-07

10.11862/CJIC.2016.159

2015-12-10。收修改稿日期：2016-05-22。

湖南省教育廳科學研究重點(No.13A047)資助項目。

＊通信聯(lián)系人。E-mail：penghongxia1@126.com