一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體及其製備方法和應用的製作方法

2023-05-14 09:14:06

專利名稱：一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體，同時，本發明還涉及所述介孔氧化矽微粒複合載體的製備方法及其應用。
背景技術：
可控緩釋劑可以實現長期平穩給藥，大大減少患者的服用次數，提高患者對藥物的依從性和治療效果，是近年來醫藥領域的一個研究熱點，而藥物載體是製備緩釋製劑的關鍵。藥物載體是指能改變藥物進入人體的方式和在體內的分布、控制藥物的釋放速度或能將藥物輸送到靶向器官的體系。要求各種藥物載體具有緩釋功能或兼具靶向功能，以能夠減少藥物降解及損失，降低毒副作用，提高藥物的生物利用度，這幾年對控釋和靶向藥物載體的研究越來越受到重視。為了尋找合適的藥物載體，人們對各種體系如空心微球、脂質體、微乳液等進行了研究。高分子表面活性劑由於其獨特的兩親性結構，可以進行自組裝， 形成各種形式的聚集體，如膠束、微乳液、凝膠、液晶、囊泡等，這些聚集體具有包載藥物分子的能力，同時又對膜有良好的滲透性，成為藥物載體的重要研究領域。無機材料則多以磁性微球或它們的複合結構作為靶向藥物載體，但單純的微球體在載藥量和藥物的緩慢釋放方面存在一定的缺陷。隨著社會的發展，人們在工作和生活中使用和接觸越來越多的橡塑物品，在塑料和橡膠製品表面上沾染和滋生的細菌，對人們的健康構成了威脅。同時，塑料中的黴菌會使塑料的表面發黴、變色等，使得塑料的絕緣性下降，嚴重時會出現剝落。經常使用的普通殺菌方法時效短，既不經濟又不方便。把橡塑抗菌添加劑添加到塑料或橡膠原料中，製成的塑料製品就能具有自發的、永久的抗菌作用，同時還可以有效地解決橡塑製品的防黴問題。目前市場上有很多種橡塑抗菌添加劑產品，多為將抗菌劑與其它顆粒混合，製得抗菌添加劑母粒，以便於抗菌劑在橡塑加工過程中的分散。日本和歐美在抗菌塑料的研究和製備方面擁有很多的專利和產品。近幾年，我國也在抗菌塑料研究方面有了較大的發展，但與西方相比仍存在較大差距。而目前市場上的橡塑抗菌添加劑產品涉及到緩釋性能的很少，控釋型橡塑添加劑的研製仍有很多空白。應用於醫用藥物緩釋劑的載體和抗菌添加劑載體的材料有很多種，一般要求載體具有多孔、比表面積大、吸附性能好、無毒、化學穩定性和熱穩定性好，同時又不破壞被吸附的客體物質，且具有持久的緩釋性能，對橡塑製品或者人體沒有不良影響等特性，但能符合上述全部或多個條件的載體材料並不多。因其穩定的組成，規則的孔隙結構以及在幾個至十幾納米級別的介孔特徵和較高的比表面積(高達1000m2/g)，無機介孔材料如MCM-41和SBA-15等成為當今材料研究的熱點之一。因其獨特的孔結構，形貌可調變性以及表面易改性、易修飾等特點，使之成為許多應用基礎研究的焦點。SBA和MCM系列介孔材料的組成為純二氧化矽，和目前橡塑中使用得無機填料白炭黑組成相同，其幾個納米級別的孔隙結構和較高的比表面積，使得這類材料非常適合作為複合抗菌劑載體的要求，而目前以SBA和MCM為載體主體構築複合抗菌添加劑並應用於抗菌橡塑的研究還鮮有相關報導。利用二氧化矽或二氧化鈦納米粒子包覆SBA-15和MCM-41並根據要求調控包覆層的厚度，可以實現吸附的藥物或抗菌劑客體的緩慢釋放，通過表面修飾技術實現介孔載體對吸附客體的可控釋放方面有大量的基礎研究報導，但缺少可以大規模工業應用的實用新技術。噴霧乾燥技術是工業上廣泛應用的一種乾燥技術，在熱不穩定材料或生物材料的乾燥和製備方面發揮了很大的作用，但將該技術應用於緩釋或控釋載體的表面修飾尚未見報導。

發明內容
本發明針對現有介孔氧化矽微粒表面修飾方法和應用兩方面的不足，提出一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體以及該介孔氧化矽微粒複合載體的製備方法和應用。其技術解決方案是一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體，載體內核為具有規則介孔孔道的球形或棒狀介孔二氧化矽微粒，微粒外表面覆蓋二氧化矽納米粒子或二氧化鈦納米粒子薄層，薄層的厚度為30 150nm。一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體的製備方法，包括以下步驟 選取SBA或MCM系列的介孔氧化矽材料，將其分散到水中，然後向所得溶液中加入二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠，超聲分散半小時，製得混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，乾燥溫度為160 220°C，製得具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體。上述SBA系列的介孔氧化矽材料為SBA-15，且SBA-15微粒的添加量與二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子的質量比為3 1 8 1，上述MCM系列的介孔氧化矽材料為MCM-41，且MCM-41的添加量與二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子的質量比為 5 1 12 1。上述二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子的粒徑為10 20nm，，上述薄層的具體厚度可以通過改變反應懸浮液中介孔氧化矽微粒和溶膠中納米粒子的質量比例進行調控。一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體在橡塑和塗料領域兼具無機填充材料以及抗菌劑等功能性客體的緩釋載體，在醫藥領域作為藥物緩釋劑載體，在環保領域吸附有害物質方面的應用。本發明與現有技術相比，具有以下優點和突出的效果1、製備工藝對介孔氧化矽材料的形貌和表面性質沒有特殊要求，介孔氧化矽材料不需要進行複雜的前處理，製備工藝中創造性的採用噴霧乾燥方法，該方法簡單易行，製備溫度低，製備過程不會對所選介孔氧化矽材料的形貌和性能產生影響，便於大批量生產，並有望孵化出新的應用技術，帶動相關產業的發展和升級。2、本發明製得的介孔氧化矽微粒複合載體結構為二氧化矽與二氧化矽或二氧化鈦與二氧化矽的複合，所選用材料均為目前橡塑和塗料領域中常用的無機填充材料，同時所得的複合載體還可作為抗菌劑等的載體添加到塑料或橡膠原料中，製成的塑料製品具有自發的、永久的抗菌作用。3、介孔氧化矽材料表面覆蓋層為二氧化矽或二氧化鈦納米粒子，所得複合載體無毒，符合醫藥領域的應用要求，在醫藥方面可作為藥物緩釋劑載體；另外，介孔氧化矽材料作為複合載體的內核，其內部的豐富孔道不受影響，與現有修飾技術製備的複合載體材料相比，本方法所得複合載體更有利於藥物加載量的提高。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步說明圖1為實施例1製備的二氧化矽納米粒子包覆的SBA-15，所用表面包覆二氧化矽納米粒子的粒徑約為llnm，SBA-15介孔氧化矽載體為微米級的短棒狀顆粒。圖2為實施例2製備的二氧化矽納米粒子包覆的SBA-15，所用表面包覆二氧化矽納米粒子的粒徑約為llnm，SBA-15介孔氧化矽載體為微米級的短棒狀顆粒。圖3為實施例3製備的二氧化矽納米粒子包覆的MCM-41，所用表面包覆二氧化矽納米粒子的粒徑約為llnm，MCM-41介孔氧化矽載體為微米級的球形顆粒。圖4為實施例4製備的二氧化矽納米粒子包覆的MCM-41，所用表面包覆二氧化矽納米粒子的粒徑約為llnm，MCM-41介孔氧化矽載體為微米級的球形顆粒。圖5為二氧化矽納米粒子包覆後的介孔SBA-15微粒的氮氣吸附-脫附曲線。圖6為二氧化矽納米粒子包覆後的介孔SBA-15微粒的內部孔徑分布曲線。圖7為二氧化矽納米粒子包覆後的介孔MCM-41微粒的氮氣吸附-脫附曲線。圖8為二氧化矽納米粒子包覆後的介孔MCM-41微粒的內部孔徑分布曲線。
具體實施例方式實施例1稱取0. 15g SBA-15固體微粒，在超聲條件下分散到IOOmL水中，然後加入0. 05mL 質量濃度為40%的二氧化矽膠體溶液，再超聲分散半小時，得到混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過最大功率為3千瓦的噴霧乾燥機(上海順儀實驗設備有限公司生產) 進行噴霧乾燥，噴霧乾燥溫度控制在160 250°C，料流速度控制在150 200mL/h，乾燥所得的白色粉末即為介孔氧化矽微粒複合載體，如圖1所示，載體內核為具有規則介孔孔道的短棒狀介孔二氧化矽微粒，微粒外表面覆蓋二氧化矽納米粒子薄層，用以修飾介孔二氧化矽微粒的外表面和孔道口，以調控介孔二氧化矽微粒的表面性質以及客體組分從介孔二氧化矽孔道中的釋出速率。實施例2稱取0. 15g SBA-15固體微粒，分散到IOOmL水中，然後加入0. ImL質量濃度為 40 %的二氧化矽膠體溶液，超聲分散半小時，得到混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過最大功率為3千瓦的噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，噴霧乾燥溫度控制在160 250°C， 料流速度控制在150 200mL/h，乾燥所得的白色粉末即為表面覆蓋有二氧化矽納米粒子薄層的短棒狀介孔二氧化矽複合載體，如圖2所示。實施例3
稱取0. Ig MCM-41固體微粒，分散到50mL水中，然後加入0. 02mL質量濃度為40% 的二氧化矽膠體溶液，超聲分散半小時，得到混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過最大功率為3千瓦的噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，噴霧乾燥溫度控制在160 250°C，料流速度控制在150 200mL/h，乾燥所得的白色粉末即為表面覆蓋有二氧化矽納米粒子薄層的球形介孔二氧化矽複合載體，如圖3所示。實施例4稱取0. Ig MCM-41微粒，分散到50mL水中，然後加入0. 03mL質量濃度為40%的二氧化矽膠體溶液，超聲分散半小時，得到混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過最大功率為3千瓦的噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，噴霧乾燥溫度控制在160 250°C，料流速度控制在150 200mL/h，乾燥所得的白色粉末即為表面覆蓋有二氧化矽納米粒子薄層的球形介孔二氧化矽複合載體，如圖4所示。實施例5稱取0. Ig MCM-41固體微粒，分散到50mL水中，然後加入0. 05mL質量濃度為40% 的二氧化鈦膠體溶液，超聲分散半小時，得到混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過最大功率為3千瓦的噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，噴霧乾燥溫度控制在160 250°C，料流速度控制在150 200mL/h，乾燥所得的白色粉末即為表面覆蓋有薄層二氧化鈦納米粒子的球形介孔二氧化矽複合載體，也稱為二氧化矽納米粒子包覆的MCM-41微粒複合結構。實施例6稱取0. Ig SBA-15固體微粒，分散到IOOmL水中，然後加入0. 05mL質量濃度為 40 %的二氧化鈦膠體溶液，超聲分散半小時，得到混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過最大功率為3千瓦的噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，噴霧乾燥溫度控制在160 250°C， 料流速度控制在150 200mL/h，乾燥所得的白色粉末即為表面覆蓋有二氧化鈦納米粒子薄層的短棒狀介孔二氧化矽複合載體，也稱為二氧化鈦納米粒子包覆的SBA-15微粒複合結構。上述實施例中，吸附到SBA-15或MCM-41微粒孔道中的客體組分的釋出速率，可以通過改變微粒表面覆蓋的二氧化矽納米粒子或二氧化鈦納米粒子薄層的厚度進行調控，而二氧化矽納米粒子或二氧化鈦納米粒子薄層(包覆層)的厚度可通過調節二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子與SBA-15或MCM-41微粒的用量比例實現。圖5示出二氧化矽納米粒子包覆後的SBA-15微粒的氮氣吸附-脫附曲線，說明表面經二氧化矽納米粒子包覆後，SBA-15載體內部的介孔特性未受影響。圖6示出二氧化矽納米粒子包覆後的SBA-15微粒的內部孔徑分布曲線，說明表面經二氧化矽納米粒子包覆後，孔徑分布均勻性未受影響。同樣，圖7示出二氧化矽納米粒子包覆後的MCM-41微粒的氮氣吸附-脫附曲線， 說明表面經二氧化矽納米粒子包覆後，MCM-41載體內部的介孔特性未受影響。圖8示出二氧化矽納米粒子包覆後的MCM-41微粒的內部孔徑分布曲線，說明表面經二氧化矽納米粒子包覆後，孔徑分布均勻性未受影響。下面通過幾組應用實施例對本發明作進一步說明應用實施例1稱取2g實施例1製得的二氧化矽納米粒子包覆的SBA-15與IOOg 丁腈橡膠通過乳液法複合，製得摻混介孔複合微粒的丁腈橡膠。應用實施例2稱取4g實施例1製得的二氧化矽納米粒子包覆的SBA-15與IOOg 丁腈橡膠通過乳液法複合，製得摻混介孔複合微粒的丁腈橡膠。應用實施例3稱取2g實施例1製得的二氧化矽納米粒子包覆的SBA-15與IOOg 丁腈橡膠通過機械共混法複合，製得摻混介孔複合微粒的丁腈橡膠。應用實施例4稱取4g實施例1製得的二氧化矽納米粒子包覆的SBA-15與IOOg 丁腈橡膠通過機械共混法複合，製得摻混介孔複合微粒的丁腈橡膠。對應用實施例1至應用實施例4製得的摻混介孔複合微粒的丁腈橡膠進行性能測試，並與純丁腈橡膠的性能進行比較，結果如表1所示。表 權利要求
1.一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體，其特徵在於載體內核為具有規則介孔孔道的球形或棒狀介孔二氧化矽微粒，微粒外表面覆蓋二氧化矽納米粒子或二氧化鈦納米粒子薄層，薄層的厚度為30 150nm。
2.如權利要求1所述的一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體的製備方法，其特徵在於包括以下步驟選取SBA或MCM系列的介孔氧化矽材料，將其分散到水中，然後向所得溶液中加入二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠，超聲分散半小時，製得混合均勻的懸浮液，再將混合均勻的懸浮液通過噴霧乾燥機進行噴霧乾燥，乾燥溫度為160 220°C，製得具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體。
3.根據權利要求2所述的一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體的製備方法， 其特徵在於所述SBA系列的介孔氧化矽材料為SBA-15，且SBA-15的添加量與二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子的質量比為3 1 8 1，所述MCM系列的介孔氧化矽材料為MCM-41，且MCM-41的添加量與二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子的質量比為 5 1 12 1。
4.根據權利要求2或3所述的一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體的製備方法，其特徵在於所述二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠中納米粒子的粒徑為10 20nm。
5.如權利要求1所述的一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體在橡塑和塗料領域兼具無機填充材料以及抗菌劑等功能性客體的緩釋載體，在醫藥領域作為藥物緩釋劑載體，在環保領域吸附有害物質方面的應用。
全文摘要
本發明公開一種具有緩釋功能的介孔氧化矽微粒複合載體，載體內核為具有規則介孔孔道的球形或棒狀介孔二氧化矽微粒，微粒外表面覆蓋二氧化矽納米粒子或二氧化鈦納米粒子薄層，薄層的厚度為30～150nm，具體可以通過改變反應懸浮液中介孔微粒和溶膠中納米粒子的質量比例進行調控，其製備方法如下將一定量的二氧化矽溶膠或二氧化鈦溶膠與棒狀SBA-15或球形MCM-41分散到水中，製得懸浮液，再利用噴霧乾燥機對懸浮液進行噴霧乾燥，乾燥溫度為160～220℃。本發明製得的介孔氧化矽微粒複合載體可在橡塑和塗料領域兼具無機填充材料以及抗菌劑等功能性客體的緩釋載體，在醫藥領域作為藥物緩釋劑載體，在環保領域吸附有害物質等方面的應用。
文檔編號C09D7/12GK102199312SQ20111005282
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者傅愛萍, 劉慧 , 李洪亮, 李玲, 趙修松 申請人:青島大學