中空結(jié)構(gòu)納米顆粒制備獲突破

具有中空結(jié)構(gòu)的納米材料，由于其具備空腔、質(zhì)輕等特殊性能，在器件制備、催化反應(yīng)、存儲(chǔ)材料、生物醫(yī)用材料等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在納米尺度范圍內(nèi)，對(duì)材料進(jìn)行尺寸和結(jié)構(gòu)的*控制，制備中空納米材料，一直是材料學(xué)家所追求的熱點(diǎn)。但是由于材料結(jié)構(gòu)的特殊性，中空納米結(jié)構(gòu)的制備往往需要非常復(fù)雜的步驟，目標(biāo)產(chǎn)物的單分散性和尺寸也難以*控制，因此制備的產(chǎn)量非常低，大都還局限在實(shí)驗(yàn)室毫克量級(jí)的規(guī)模，這都成為制約中空納米材料應(yīng)用的因素。

 

近日，在國(guó)家科技部“863”項(xiàng)目和“973”項(xiàng)目的大力支持下，由中科院理化所唐芳瓊研究員帶領(lǐng)的納米材料可控制備與應(yīng)用研究組在具有中空介孔結(jié)構(gòu)的“夾心二氧化硅”納米顆粒的制備方面取得了重要突破。這一研究成果發(fā)表在10月份正式出版的《先進(jìn)材料》上（Adv. Mater. 2009, 21, 3804–3807）。審稿人評(píng)價(jià)該文章“為新型藥物載體的制備提供非常重要的信息”。該文章在《先進(jìn)材料》5月份上網(wǎng)后，即在2009年6月Most Accessed通訊類文章中排名第三，引起納米材料學(xué)界的廣泛關(guān)注。

 

唐芳瓊研究員和她的研究組成員長(zhǎng)期從事納米顆粒的可控制備及應(yīng)用研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。在球形二氧化硅納米顆粒制備方面，可制備出公斤級(jí)尺寸可控的單分散顆粒。在此基礎(chǔ)上，本研究中他們?cè)O(shè)計(jì)了具有“三明治”結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化二氧化硅納米材料，通過自主研發(fā)的可控制備生長(zhǎng)技術(shù)，經(jīng)過一步法成功合成出一系列尺寸和結(jié)構(gòu)可控的“三明治”復(fù)合顆粒，進(jìn)一步采用刻蝕劑刻蝕掉中間層，得到具有中空結(jié)構(gòu)，有可移動(dòng)內(nèi)核和外殼的夾心二氧化硅納米顆粒（Silica Nanorattle）。這種方法制備過程較為簡(jiǎn)便，易于控制，顆粒尺寸可精細(xì)調(diào)變，外殼厚度和內(nèi)核大小同樣可實(shí)現(xiàn)*控制，尤其是外殼還可以得到介孔結(jié)構(gòu)，可以滿足不同的應(yīng)用需求。該方法一次可以得到高達(dá)10克量級(jí)的單分散夾心二氧化硅納米顆粒，并有望進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)量。另外，通過選擇具有特殊功能納米顆粒如金納米顆粒作為內(nèi)核，該方法還可以發(fā)展為一種通用的制備功能性?shī)A心二氧化硅納米顆粒的方法。該研究的可規(guī)模化、可控的制備方法將推動(dòng)中空納米材料制備方法的改進(jìn)和應(yīng)用。

 

目前，唐芳瓊研究員所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正致力于發(fā)展這種夾心二氧化硅納米顆粒的多方面應(yīng)用。特別是將該夾心二氧化硅納米顆粒作為藥物載體進(jìn)行藥物的緩控釋研究來治療腫瘤等惡性疾病，以大大提高化療藥物的利用率，降低毒副作用；將它作為微反應(yīng)器制備貴金屬納米催化劑，以提高催化效率，提高催化劑的穩(wěn)定性。