介孔二氧化硅的合成及载药

一、合成方法

（一）模板法（常用）

1. 软模板法

• 典型体系：

• MCM-41 型介孔硅（有序六方孔道）：以阳离子表面活性剂（如十六烷基三甲基溴化铵，CTAB）形成棒状胶束，在碱性条件下（氨水催化），正硅酸乙酯（TEOS）水解缩合包裹胶束，煅烧去除 CTAB 后得到孔径 2-4 nm 的规则介孔。

• SBA-15 型介孔硅（大孔径三维孔道）：以非离子型表面活性剂（如聚环氧乙烷 - 聚环氧丙烷 - 聚环氧乙烷三嵌段共聚物，P123）为模板，在酸性条件下（盐酸催化），TEOS 水解后与模板自组装形成介孔，孔径可达 5-10 nm，孔壁较厚，稳定性高。

• 优势：操作简便，孔径和孔道结构可控，适合大规模制备。

2. 硬模板法

• 典型案例：

• 以有序介孔碳（如 CMK-3）为硬模板，将硅源（如 TEOS）渗入碳孔道中，经固化后用氢氟酸刻蚀碳模板，得到与碳模板结构互补的介孔硅。

• 优势：可复制模板的复杂结构，适用于制备高有序度、大孔径介孔硅。

（二）自组装法

• 原理：在特定条件下，硅羟基之间的缩合与表面活性剂的协同作用促使硅物种自组装成介孔。

• 案例：在中性条件下，以氨基酸（如赖氨酸）为结构导向剂，TEOS 水解后自组装形成介孔硅，孔径可通过氨基酸浓度调节。

（三）其他方法

• 生物模板法：以病毒、细菌或生物大分子（如胶原蛋白）为模板，硅源在生物模板表面沉积后去除生物成分，形成具有生物形貌的介孔硅，兼具生物相容性和结构性。

• 乳液模板法：通过油 - 水 - 表面活性剂形成乳液滴，硅源在液滴界面聚合形成介孔结构，常用于制备介孔硅微球。

二、应用领域

（一）药物递送与生物医学

• 载药与控释：高比表面积和介孔孔道可高效负载药物（如抗癌药、抗生素），通过 pH、温度或酶响应性修饰实现控释。

• 案例：介孔硅负载紫杉醇，表面修饰叶酸靶向肿瘤细胞，在酸性环境中释放药物，提高化疗效果。

• 疫苗佐剂：介孔结构可吸附抗原并缓慢释放，增强免疫应答，如用于抗原递送载体。

（二）催化与能源

• 多相催化：作为催化剂载体（如负载金属纳米颗粒 Pt、Pd），介孔孔道可优化反应物扩散路径，提高催化效率。

• 案例：介孔硅负载 TiO₂用于光催化降解有机污染物，或负载 Ni 基催化剂用于甲烷重整制氢。

• 能源存储：作为锂离子电池负极材料的载体（如与 Si 纳米颗粒复合），介孔结构可缓解体积膨胀，提升循环稳定性。

（三）环境治理

• 污染物吸附：介孔孔道对重金属离子（如 Cd²⁺）、有机染料（如罗丹明 B）具有高吸附容量，可用于水处理。

• 案例：氨基修饰的介孔硅对水中 Pb²⁺的吸附量可达 900 mg/g 以上。

• 气体净化：介孔结构可选择性吸附 CO₂、NOx 等气体，用于工业废气处理或碳捕获。

（四）传感器与分析科学

• 化学 / 生物传感器：介孔表面可修饰识别分子（如抗体、酶），对目标物质（如葡萄糖、病毒）产生响应，通过荧光或电化学信号输出。

• 样品前处理：作为固相萃取吸附剂，用于分离富集复杂样品中的痕量物质（如食品中的农药残留）。

（五）功能材料与工业应用

• 化妆品与涂料：添加到防晒霜中，介孔结构可吸附紫外线吸收剂并均匀分散；用于涂料中可增强耐磨性和耐候性。

• 纳米复合材料：与聚合物（如环氧树脂）复合，介孔硅可提高材料的力学性能和热稳定性，用于航空航天或电子封装领域。

杭州新乔生物科技有限公司提供各种粒径的介孔二氧化硅，孔径目前有两种，2-3nm和10-30nm，欢迎咨询。

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