纳米粒子范例6篇

纳米粒子范文1

ハリマ化成株式会社以喷墨打印技术为中心开发了作为导电性油墨核心技术的纳米胶以及适应各种印刷技术的导电性粘接剂。

1纳米胶

纳米胶是粒径10nm程度的金属纳米粒子均匀分散在不会沉降的溶剂中。ハリマ化成(株)的Ag纳米胶中的金属浓度为60wt%以上,粘度为10MPa.s左右,非常低可用于喷墨印刷,图1表示了Ag纳米胶使用的Ag纳米粒子的TEM(透射电子显微镜)像。为了利用印刷电子廉价而大量的制造电子元件,正在热衷于研究成卷式生产印刷方式。基材大多数使用廉价的PET膜,但是PET膜没有130℃程度的耐热性。ハリマ化成(株)的NPS-JL纳米胶在120℃/h的大气下烧结可以获得5.cm的非常低的电阻率。还进行了NPS-JL纳米胶的可靠性试验。采用3M公司制氟系表面处理剂(EGC-1720)表面处理东芝公司制PET膜(U34:易粘结处理品)。采用PMT公司制喷墨打印机和NPS-JL纳米胶印刷幅度250m长度15m的线路,在120℃温度下烧结1h,即使在-55℃(30min)~125℃(30min)的冷热循环试验中1000循环以后电阻值也没有变化及时在高温高湿放置试验(85℃,85%RH)中电阻值也没有变化多少,表现出高可靠性,如图2所示。喷墨打印的最大特长是无掩模印刷尤其是基材上的非接触印刷。图3表示采用Ag纳米胶在PET膜上直接描画电路。PET膜上形成的电路还可弯曲。表2表示了ハリマ化成(株)的纳米胶的种类和特长。NPS-J-HTB称为一般使用的玻璃料,对于玻璃基材的附着力强,在大气中500℃烧结以后的电阻率为2.cm,与块状Ag同等。NPS-J-HTB纳米胶适应于喷墨打印。NPS-MTB纳米胶适应于丝网印刷。

2导电性粘结剂

有机基材上可以采用配合树脂粘结剂的导电性粘结剂。导电性粘结剂主要是由导电性金属填料和热固化性或者热可塑性的树脂成分构成的。Ag填料一般根据用途选用薄片状或者球状的,特别是薄片状Ag填料使用于旨在获得低电阻值的用途。Ag填料的选择和树脂粘结剂的配合比率对于制造导电性粘结剂是极为重要的因素。树脂粘结剂可以使用各种树脂。ハリマ化成(株)利用公司本身的合成树脂技术和导电性金属填料技术开发了适用于PET膜上的导电性粘结剂系列,如表3所示。图4表示了采用丝网印刷可以形成线路/间隙(L/S)=70m/70m的微细电路的FPC。适应挠性电子的导电性粘结剂(导电胶)获得了高度评价,还应用公司的纳米粒子技术开发了高导热性粘结剂NH-3000D。传统芯片粘结材料所用的Ag胶中,通用品的导热率为2w/m.k~3w/m.k,高导热型为20w/m.k~30w/m.k的水平。高导热性粘结剂NH-3000D的微细尺寸Ag粉中配合了Ag纳米粒子。由于纳米粒子而大幅改善了导热性,所以获得了与AuSn焊料相匹敌的95w/m.k的高导热性,如表4所示,可以应用于LED或者功率系半导体封装的安装等许多领域中。

电极.线路和接合用金属纳米油墨

バニド-化学(株)从2008年度开始量产销售印刷电子用的纳米油墨FlowMetalTM,即电极用低粘度金属纳米油墨和接合用高粘度金属纳米油墨。

1电极用金属纳米油墨

バニド-化学(株)以Ag纳米粒子为中心进行了以高导电性,低温烧结性和各种印刷技术适应性为重点的开发,表5表示了该公司的金属纳米油墨LowMetalTM序列。以该序列为基础可以进行适合于各种用途和印刷方式的油墨配合的微调整。该公司已经备齐了水系油墨(SW,GW序列)和有机溶剂系油墨(SR序列)。水系油墨对操作者或者地球环境的负荷极小。在印刷电子产业中对工厂设计中的限制少,在安全和成本方面有很大的优越性。另一方面有机溶剂系油墨有时享受不到水系油墨的优点,但是可以广泛适用于水系油墨所不能适应的基材,辅助材或者印刷材的范围。

2接合用金属纳米油墨

金属纳米粒子的熔点由于纳米粒子化而下降到室温程度,但是如果被烧结则表现出熔点再度上升的不可逆性。利用金属纳米粒子的这种性质可以实现一般焊料所不可能的,即使在接合温度以上的温度下也不能熔解的,具有高耐热温度的接合材料。这种性质特别适用于汽车前照灯或者家用照明等功率LED或者电动车,铁道,电力设备和变频等功率器件那样的发热量大和使用温度高的用途中。根据焊料或者导电性粘结剂中的材料难以获得高导热率和低电阻率的观点来进行适合于接合材料的金属纳米粒子的设计。图5表示了使用迄今开发的接合用Ag纳米粒子,接合镀Au的陶瓷基板的接合部的截面SEM(扫描电子显微镜)照片。尽管没有施加外部压力而是在大气氛围下进行,但是接合层内部或者截面几乎看不到空隙,由此可见形成了非常致密的接合层。元素分析结果表明与上下镀层之间进行了元素相互扩散,从而造成了高接合强度。图6表示了以接合温度和时间变量的芯片接合部位的接合强度。190℃可以获得8MPa的实用上充分的接合强度,接合温度越高,短时间就表现出高接合强度。270℃时可达40MPa。这是由于接合温度越高越容易进行元素扩散所致。在所有试料中,破坏都是Ag接合层内的凝集破坏而非界面的剥离,足以说明元素扩散的进行。图7表示了热循环试验结果。低温侧固定为-40℃,高温侧为175℃(图中的黑色)或者(图中的白色),低温侧和高温侧每30min交互重复试验,在所有接合条件下都表现出良好的耐热冲击性,即使经过(400~500)回循环以后仍然保持着接合强度。由此可见使用金属纳米粒子的接合材料表现出所期待的耐热性。现在SiC器件的常用温度和高温侧250℃的热循环试验已在实施中。表5比较了各种接合材料的特性。由表5可知,Ag纳米粒子接合材料表现出焊料或者导电性粘结剂所不能达到的体积电阻值或者导热率。这对提高器件的散热性或者可靠性至关重要。

3Ag纳米粒子生成机理的研究成果

图8表示了Ag纳米粒子生成机理的研究成果。制作了采用三级高精度的0.18ms(毫秒)的时间分辨能力进行测量的测量装置,利用小角X线散射测量来追踪Ag纳米粒子的粒径变化。结果表明某种特定条件下的Ag纳米粒子相当于由Ag原子13个组成的Ag13群体(Ag13clusters)经过直径约7nm的群体(Clusters)而形成。6nm的Ag纳米粒子经过导入期,核生成主导期和粒子成长期三个只要过程,在6ms的丰产短的时间内形式。

无须烧结的Ag纳米粒子技术

无须烧结的Ag纳米粒子技术是三菱制纸(株)对年积累的Ag纳米粒子技术和公司擅长的精密多层涂复技术组合而成的。利用印刷法形成电子电路的线路时,通常印刷Ag纳米粒子或者Ag胶以后进行(120~200)℃程度的加热处理。为此不仅需要比较高价的耐热性基材,而且加热处理所需要的时间称为提高生产率的主要障碍。无须烧结的Ag纳米粒子技术可以解决这些课题。无须烧结的Ag纳米粒子技术大致分为专用Ag纳米粒子油墨(照片1)和印刷用专用基材(照片2)的组合或者专用Ag纳米粒子油墨和湿式处理技术的组合两种类型。另外还在开发适用于使用脉冲光的光烧结的Ag纳米粒子油墨或者利用UV光的可以导电化的Ag纳米粒子油墨,还有采用热以外的各种方法实现导电化的Ag纳米粒子油墨。

1专用Ag纳米粒子油墨

技术的突破是由于发现了可以使用Ag纳米粒子相互结合的导电性引发剂(进行化学烧结的药剂)而实现的。于基材加入导电性引发剂的基材称为印刷用专用基材,由外部溶液作用的处理称为湿式处理技术。这种导电性引发剂虽然对市集的各种Ag纳米粒子也有某种程度作用,但是三菱制纸(株)从导电性等观点出发开发了最佳的Ag纳米粒子以及专用Ag纳米粒子油墨,且已经商品化。Ag纳米粒子平均粒径约20nm,如照片3所示的TEM像。由TEM像可知,单分散性不高。专用Ag纳米粒子油墨是水系溶剂产品,可以调整为适合于喷墨印刷用的Ag浓度(15~30)wt%,粘度(3~10)Pa.s和表面张力(25~40)mN/m程度的性状。现在,安装压电头的家用喷墨打印机用的油墨,研究开发用的FUIFILMDimatixInc制DMP-2831型打印机用的油墨,RolltoRoll型喷墨装置用来セテ(株)制KJ4型头用的油墨已经序列化。挠性印刷用的专用Ag纳米粒子油墨预计不久将会商品化。

2印刷用专用基材

采用专用Ag纳米粒子油墨和印刷专用基材的组合时,由于无须干燥工程和烧结工程而具有传统技术所没有的以下优点。(1)可以使用家庭用喷墨打印机进行试制。(2)利用没有干燥和烧结区域的RolltoRoll型喷墨装置实现量产化。(3)使用现有挠性印刷机实现量产化。印刷用专用基材上设置的由复数层构成的精密涂覆层具有下面的功能。(1)迅速吸收油墨中仅含的溶剂。(2)只在基材表面上致密的堆积Ag纳米粒子。(3)基材中含有的导电性发现剂使Ag纳米粒子相互融接。(4)形成具有若干多孔构造的Ag膜。(5)赋予基材表面上的耐擦蹭性。利用导电性引发剂的Ag纳米粒子的化学烧结只需进行10秒左右就会发现导电性。另外,基材弯曲时,如果涂层开裂,基材上形成的线路也会断线,因此涂覆层应该具有柔软性。另外,利用上述(1)和(2)的功能,专用Ag纳米粒子油墨印刷以后只需数十ms就会成为与干燥同等的状态,因此可以采用家用喷墨打印机进行简单的制造。采用家用喷墨打印机充填描绘Ag浓度15wt%的专用Ag纳米粒子油墨时,描绘可能的细线为200m程度。图形表面电阻为0.15/~0.2/。实际的量产中适合于采用RolltoRoll型喷墨装置或者现有挠性印刷机。由于使用了印刷用专用基材,可以削减新规设备中干燥区域等附属设备的成本,提高生产率或者应用现有的印刷装置。尤其是使用喷墨印刷时,由于是无版印刷,所以适合于多品种小批量生产。另外由于无须制造印刷板的时间,所以可以大大缩短交货期。使用专用Ag纳米粒子油墨和印刷用专用基材制造诸如天线等导电性图形时,由于可以比印刷Ag胶还要廉价的制造,所以也可以降低成本。印刷用专用基材具有厚度140m的透明PET品和白色PET品,厚度180m的树脂涂层纸品(用印像纸使用的聚乙烯树脂涂覆纸)等序列。可以制造宽度约1.5m,长度可达数千米的产品,根据要求可以制造卷状或片状进行销售,可以制造厚度可达300m程度的树脂涂层纸品,适合于卡片或者电极上的应用。

关于元件安装,由于不能使用焊接,所以有必要使用电磁结合,ACF(AnisotropicCouductiveFilm),ACP(AnisotropicConductivePaste)和导电性粘结剂。照片4表示了采用家用打印机制成的导电性图形上使用ACP安装芯片的应用例。使用ACP或者ACF的安装时,需要(150~180)℃/(5~10)s程度的加热,但是由于印刷用专用基材的耐热性低,所以采用从工具(tool)侧进行加热的方法较好。使用激光进行局部加热时也可在耐热性低的树脂涂层纸型上的安装。另外近年来开发了(100~120)℃/(10~20)s程度可以固化的低温型ACP,可以适合于安装使用。由于印刷用专用基材上形成的导电性图形是由Ag构成的,如果原封不动的暴露于外界大气中,那么由于大气中的硫(S)成分而发生腐蚀,使电阻值升高。为此利用贴压保护膜,水性或者UV固化剂等的各种树脂的涂布等方法使图形与大气隔绝。使用Ag纳米粒子油墨和印刷专用基材的具体应用,例有UHF和HF带的PFID天线,有机TFT电极,单纯矩阵地显示电极,大面积供电天线,显示板用LED基板,接触传感器,电子黑帮用的大型触摸板,薄膜开关,智能封装和各种传感器的电极等。尤其是应用于RFID天线时,对于用户的优点如下:(1)天线的库存少;(2)天线图形的试作简单;(3)由于可以印刷条形码而无须入口(Inlet)。用作RFID标签时,不仅天线和触点而且印刷设置的各种表示都可以在印刷专用基材上采用通常的彩色油墨进行印刷,因此可以制造天线和各种表示存在于同一面上的RFID标签。

3使用湿式处理技术的无需烧结的电子电路形成技术

当专用Ag纳米粒子油墨和湿式处理技术相组合时,可以在立体形状,玻璃和各种基材等任意基材上形成电子电路。专用Ag纳米粒子油墨随着基材的不同而有必要特别供应,体积电阻率为20万cm以下。使用湿式处理的具体应用有RFID天线,TFT的电极,各种显示的电极和线路,触摸板的周边电极,薄膜开关,各种传感器的电极和各种电子元件的电极等。作为湿式处理的实际实施形状,在卷式生产的情况下,印刷和干燥电子电路的线路以后,浸渍于湿式处理液槽中,接着浸渍于水洗槽中,涂去残存在表面上的导电性引发剂。如果是单个元件最好进行间隙处理,如果是薄片处理也可以浸渍于槽中。利用喷墨或者狭缝(SlitDie)的涂覆也是较好的方法之一。含有导电性引发剂的湿式处理液是安全的水体系,不含有关系到排水规则的物质。

纳米粒子范文2

由纳米粒子制作的智能手机Booklet有八个部分,而这八个部分不但都可以进行折叠,还同时代表着手机的不同功能:通话、相册、地图、短信、电子书……你翻开不同的部分就可以使用不同的功能,这种感觉就像是在翻看书本,如翻书一样使用智能手机确实是一件有意思的事情。而且,在需要的时候你也可以把一个屏幕的功能拓展到其它屏幕上,这让它看起来又有点像折页。同时,制造商还可以把它裁剪到任何合适的尺寸,一旦其中某部分破损了,那这些部分都是可以进行回收的,可见性价比相当之高。在隐私方面用户也不必太担心,因为这款产品全部的数据交换都是在云端完成的。而尤其令人意想不到的是,它的动力居然利用的是纳米粒子所吸收的太阳能,听上去是不是感觉很酷呢?只是,这款概念产品离它的商用还有多远,我们不得而知,因为我们暂时还看不到他的商用前景。不过科学家们正在夜以继日地工作,争取尽早在该领域内突破技术屏障。所以现在看来,你还是暂时留着你的手机。因为T--代产品还需要一些时间。

摘自:http:ll省略

点评:多屏幕可折叠的智能手机并不新鲜,之前也有一些概念机问世。这款Booklet最吸引的人莫过于其原材料――纳米粒子。如果相关技术问题能够得到圆满解决的话,新一代的智能手机就不再需要电池,而变成了一个可以自给自足的手持移动设备。光是这一点,就足够令现在饱受智能手机续航能力差困扰的用户欢欣鼓舞了。但这一切,还有赖于研发人员继续努力。

炫酷3D概念手机问世

这款号称是“悬浮”的手机让我们对未来3D手机长什么样子有了初步的印象。作为未来3D版的智能手机F10atmg Phone,它最奇妙的地方在于我们体验到了随着你的手指触摸,光滑的屏幕上直观地产生了凸起,这让我们打电话和发短信的过程都成了一次全新的历险。并且还附带全新的盲文电话查找附加功能,所以我们可以想象这个新型概念手机的应用范围有多么广泛,更有趣的是,你可以横向操作手机,立马变身PSP给你无限的惊险刺激。

纳米粒子范文3

近年来随着科学技术的发展,制药技术和药物剂型也有了很大的发展,出现了很多新剂型和新技术。其中载药纳米微粒作为药物、基因传递和控释的载体。是近年来出现的药物控释和缓释的新剂型。引起了国内外的极大关注和兴趣。纳米粒是由高分子物质组成,粒径在10-100nm范围,药物可以溶解、包裹于其中或吸附在表面上。20世纪70年代,Narty等人首先将纳米囊与纳米球作为药物载体,30多年来在药剂学领域得到广泛的推广。壳聚糖作为一种天然的生物大分子,是自然界中唯一的碱性多糖,它具有生物可降解性、生物相容性、低毒性、良好的粘附性和成膜能力,且价格低廉。因而被广泛应用于生物医学、制药工业和医疗卫生中。

壳聚糖纳米粒的制备方法有很多种,包括:共价交联法、离子凝胶法、大分子复合法、去溶剂化法、自组装法等。其中离子凝胶法是制备壳聚糖纳米微球的一种简单、迅速的方法,该方法反应条件温和,无需使用有机溶剂,能得到坚固、稳定性好、粒径均匀的壳聚糖纳米微球[1]。本文就离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的原理、质量评价以及体外释放性等做简单介绍。

1 离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的原理

离子凝胶法是利用无毒副作用的三聚磷酸钠(TPP)对壳聚糖进行离子诱导凝胶化而制备纳米粒。由于TPP中含有多个PO-Na十基团,而溶解于醋酸的壳聚糖分子链中又含有NH3+结构,类似于壳聚糖-TPP聚离子复合膜的成膜原理,二者发生反应:Chitosan-NH3++TPP-PO- Chitosan-NH+―OP-PP[2]。壳聚糖载药纳米粒的形成主要是靠正负电荷之间的吸引作用,壳聚糖的伯氨基带有阳离子,它与带有阴离子的三聚磷酸钠在适宜的条件下交联并把药物包裹在其中形成载药纳米粒。

2 离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的工艺研究及其质量评价

离子凝胶化法制备纳米粒有两种方法,即一步法和二步吸附法。一步法是在纳米粒制备过程中直接加入药物,载体形成的同时将药物包裹进去,形成纳米粒;二步吸附法是先制得空白纳米粒,再将药物溶液与纳米粒混合吸附制得含药纳米粒。用的比较多的方法是二步法。

在该实验中,称取适量壳聚糖粉末,室温下溶于0.1 mol/L乙酸溶液,使壳聚糖终浓度为2.5 g/L。通过磁力搅拌使壳聚糖完全溶于乙酸后,用NaOH溶液调节壳聚糖乙酸溶液的pH为5。磁力搅拌状态下,将1%的三聚磷酸钠滴加到壳聚糖乙酸溶液中,使壳聚糖/三聚磷酸的质量比为6/1,通过阴阳离子的静电作用交联成CS空白纳米粒。

该方法的主要操作要点为:在室温的壳聚糖醋酸溶液中(pH=5),在保持磁力搅拌下,缓慢滴加TPP(20-40滴/min)。利用壳聚糖上游离的NH2基与TPP上的磷酸根离子进行分子间、内的交联而得到纳米颗粒。壳聚糖、TPP的浓度、二者的体积比、PH值等对纳米颗粒的形成有重要关系。谢宇等人发现:在壳聚糖与TPP溶液浓度分别为0.6-3.0 mg/mL与0.5-1.5 mg/mL时,保持壳聚糖与TPP质量比在3:l-6:1时,反应体系pH值为5.0-6.0时,可稳定得到壳聚糖纳米微球。孙庆申等研究发现[3]壳聚糖为材料,通过离子交联法成功制备出壳聚糖纳米粒,当制备条件为壳聚糖浓度为1.8 mg/mL、TPP浓度为0.75 mg/mL、2%醋酸、pH 4.8、搅拌速度为550 r/min、搅拌时间为l h时,可得到成球均匀、分散性较好的纳米粒。而也研究发现:杨酸壳聚糖纳米粒的最大包封率出现在体系的pH值接近药物的pKa值时,并不是药物解离程度最大时。

周少华等人研究的表明:离子凝胶法制备得到的壳聚糖纳米粒,壳聚糖,三聚磷酸钠以不同的质量比(3/1,4/1,5/1,6/I)交联,得到的纳米颗粒的平均粒径分别为249nm,240 nm,231 nm,215 nm,粒径分布图显示该方法制备的壳聚糖纳米颗粒粒径分布范围较窄,进一步说明其大小均匀,方法可靠。也有研究发现[11]壳聚糖/TPP(w/w)3.75:l、pH值5.0、TPP滴加速度20滴/rain、搅拌速度200r/min,在此条件下壳聚糖和TPP的结合达到最佳状态,微囊包封率最高。

尚晓娴等研究发现:用离子凝胶法,不同质量浓度的FHCS与不同质量浓度的多聚磷酸钠反应,形成可控粒径在130―300nm、形状规整的叶酸偶联羟丙基壳聚糖纳米微球。牛血清白蛋白包封率随着FHCS质肇浓度的增加而增大,随着牛血清蛋白溶液质量浓度的增大而减小。FHCS纳米微球对牛血清蛋白的包封率随加入的多聚磷酸钠质量浓度增加而略有增大。FHCS纳米微球对牛血清蛋自的载药量随着牛血清蚩白或者FHCS浓度的增大都足增加的。另外,离子凝胶法制备CS―siRNA 纳米粒方法简单、条件温和,包封率高、稳定性好;纳米粒体外能显著延缓siRNA 释放,保护siRNA免受降解。

在递送基因药物到细胞的过程中.纳米粒的大小和表面电位发挥着重要的作用。也大大影响粒子在体内的分布。较小粒径的纳米粒能够延长所转导药物在血液中的半衰期.能够增加纳米粒子的分散性,从而提高生物利用度;纳米级别的粒子相对其他粒子能更有效地与细胞膜相互作用,有利于细胞内摄取而发挥治疗作用。不同药物采用离子凝胶法制备的纳米粒其表面电位和离子大小不同。郝盼盼等人发现:将阿昔洛韦壳聚糖纳米粒混悬液用蒸馏水配成一定浓度的溶液。用DXD一Ⅱ型电视显微电泳仪测定其表面电位(实验温度20℃,电压29l V)。结果,表面电位为+27.41 mV。姚鹏飞等人研究表明:CS-siRNA 纳米粒平均粒径为83-3nln,Zeta电位+24.2 mV,包封率高,性质稳定.能控制siRNA释放,适合作为基因治疗的载体。激光粒度仪测定水杨酸壳聚糖纳米粒的平均粒径为127 m ,而吴立明制备的灯盏花素壳聚糖纳米粒(Bre―CS-NP)的平均粒径为254.1士13.6nm,Zeta电位为+31.53,具有一定的稳定性。在175.2nm-349.6nm范围内的纳米粒子达99.4%,大小均匀,分布较窄。

3 离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的体外释放性研究

体外释放研究方法包括:水平扩散池法;渗析扩散技术;反相渗析技术;超速离心法;超滤法;离心超滤技术、膜透析法等。用的比较多的是膜透析法。例如采用动态膜透析法发现:灯盏花素壳聚糖纳米粒在释放介质中释放缓慢,12h药物释放百分率为48.33%,60h累积释放百分率达到80%以上,体外释放规律遵从Higuchi方程,相关系数为0.9990,表明Bre-CS-NP缓释效果较好。而载表柔比星的壳聚糖纳米粒(PEG/CS-EPI NP)在PBS中的释放曲线可分为两部分,前半部分为突释阶段,纳米粒在24 h内释药量达到(65.0+3.3)%,后部分为缓释阶段,药物释放曲线渐趋平坦,72 h后释药量达到(82.0+2.1)%,表明PEG/CS-EPI NP具有一定的药物缓释性能。小檗碱壳聚糖纳米粒(Ber~CS―NPs)[18]在0.9%NaCI中的释放过程:0~2h较快,2h的释放度为42.3%,6h释放度为56.8%,8h以后趋于平缓,24h的释放度为65.6%。另外研究还发现Ber―CS―NPs在人工胃液的酸性pH条件下的释放度要高于在人工肠液和pH7.4缓冲液的释放度,且在0.5h内均未超过30%,说明在Ber―CS―NPs释药的起始阶段,药物与纳米粒之间的电荷吸附起到关键作用。但随着表面吸附药物的释放,纳米粒内部药物通过渗透释药。CS一NPs渗透释药与pH关系密切,在酸性递质中易于溶胀为凝胶态,药物容易渗透出来。

综上所述,离子诱导法制备的壳聚糖纳米粒特别适合包载核酸、蛋白质、疫苗等大分子生化药物。该法条件温和,可保持药物活性,而且工艺简单、条件可控性高,可通过调控工艺条件调节所得纳米粒的各项参数指标。例如,可通过控制TPP的加入量而提高粒子的圆整度。另一方面,由于带正电荷的壳聚糖与带负电荷的大分子之间的静电作用,采用该法制备的壳聚糖纳米粒对药物有较高的包封率。

参考文献

[1]谢宇,胡金刚,魏娅等. 离子凝胶法制备壳聚糖纳米微粒[J].应用化工, 2009,38(2):171-173

纳米粒子范文4

【关键词】SiO2;PEG;PET;异相成核;结晶温度

PET具有尺寸安定性佳,机械性能优,潜变性小,耐水耐气性好,耐有机溶剂,油、弱酸,耐候性优等优点,但PET机械性能具有方向性,流动性较高;结晶速度较慢;干燥及其加工条件严格这三大缺点[1]。其中结晶速度慢是限制PET应用的一个主要原因,结晶速度太慢造成结晶不完善,致使加工周期长,降低生产效率,浪费加工能源[2]。

纳米SiO2 因粒径小、比表面积大以及表面羟基的存在而具有反应活性, 从而以优越的稳定性、补强性、增稠性在橡胶、塑料等领域得到广泛应用[3]。然而SiO2表面存在羟基,易形成氢键,甚至团聚,所以在制备聚合物/纳米二氧化硅的复合材料时,如何将纳米二氧化硅分散在有机体内,是一个亟待解决的问题。

近些年,聚合物/无机纳米复合材料以其独特的性能引起了广泛的重视并取得了较快的发展[4]。其中用纳米二氧化硅改性提高PET的结晶温度的文章也经常报道。在本文中,将PEG-PET两嵌段齐聚物接枝在纳米二氧化硅表面,形成纳米二氧化硅蒙皮粒子(SiO2-PEG-PET),并用FT-IR,1H-NMR,等的表征证实其已经与PEG修饰过的纳米二氧化硅成功接枝,通过DSC表征,发现纳米二氧化硅蒙皮粒子使PET的结晶温度较大提高,并讨论了结晶温度升高的机理,对其未来应用领域做了初步的探索。

1 实验部分

1.1 主要原料

纳米二氧化硅;聚乙二醇(PEG)Mn=200;对苯二甲酸(PTA),对苯二甲酸二甲酯(DMT),二氯亚砜,吡啶,乙二醇(EG),使用时未经过任何处理。

1.2 试样制备

氯硅球的制备:

将SiO2粉末干燥24h后,取少量SiO2加入苯中使其溶解于250ml的三口烧瓶中,N2鼓出烧瓶中气体,滴加一定量的二氯亚砜,反应4h,然后将反应混合液离心,并用苯洗涤,将得到的氯硅球烘干置于密闭容器中保存。

PEG-SiO2的制备:

将氯硅球添加到甲苯中磁力搅拌加入PEG,室温反应5h,然后离心分离混合液,并用甲苯洗涤,真空烘干保存。

二氧化硅蒙皮粒子的制备:

将一定量的DMT,EG,在190℃下反应2h。然后加入PEG-SiO2,少量缩聚催化剂Sb2O3,在220℃下继续反应2h,同时减压蒸馏,反应完全后将混合液倒入PET的良性溶剂苯酚/四氯乙烷(质量比1:1)混合液内中,待PET完全溶解后离心分离混合液,最后将所得产品真空干燥。

2 分析测试方法

2.1 红外光谱(FT-IR)

分别取真空干燥后的样品在美国 Nicolet公司的5700型光谱仪上做FT-IR分析,KBr压片。

2.2 核磁共振(1H-NMR)

在美国Bruker公司产AVANCE-400型核磁共振仪测试各式样,内部基准物为四甲基硅烷(TMS)。溶剂为CDCl3。

2.3 DSC测试

取真空干燥后样品在瑞士Mettler-Toledo公司产DSC821e型差示扫描量热仪上,高纯氮气氛中测试。先等速以5℃/min升温至280℃,以消除热历史。然后等速以-5℃/min降温,再等速升温至280℃。

3 结果与讨论

3.1 结构分析

3.2 FT-IR分析

图1中曲线a为纳米二氧化硅的特征吸收谱图,3445cm-1处的大宽峰为SiO2表面吸附水峰,1633cm-1处的吸收峰为SIO2表面吸附水峰,1125cm-1处的吸收峰为Si-O-Si不对称伸缩峰,946cm-1处的吸收峰为Si-OH伸缩振动峰,784cm-1处的吸收峰为SiO-O-Si的反对称伸缩振动峰,480cm-1处的吸收峰为Si-O-Si伸缩峰。在曲线b中,在2910cm-1处出现了比较强吸收峰,为C-H,-CH2-的伸缩振动吸收峰,1125cm-1处的吸收峰除Si-O-Si不对称伸缩外,还应有C-O-C,Si-O-C的不对称伸缩振动吸收峰,这些特征吸收峰的出现,可表明已经合成出了SiO2-PEG。曲线c为纳米二氧化硅蒙皮粒子的红外吸收谱图,在1715cm-1出出现的吸收峰为酯中的C=O双键引起的强特征吸收峰,表明了酯基的大量存在,另外在谱图中480cm-1出现了非常明显的SiO2的特征峰。

以上红外分析,可以说明所制备的LMPET-PEG-SiO2 复合材料中PET 分子已经与PEG-SiO2段发生共聚,PEG成功地将LMPET与SiO2在分子尺度上连接在一起。

3.3 1H-NMR分析

在PEG-SiO2的氢核磁图中,δ=7.3处为溶剂CDCl3的溶剂峰,δ=1.8为残留水峰,在位移3.5~4.0处出现的多个峰为PEG中H的峰,其他周边小峰为PEG中H的峰与SiO2接枝所产生不同化学环境的H。在SiO2-PEG-PET的氢核磁图中,δ=8.1处的峰为苯环氢的峰,δ=4.9处的峰为BHET中CH2靠近苯环位置的H,δ=3.6处的峰为BHET中CH2靠近羟基位置的H,其他位置的峰为BHET中杂质的峰。

氢核磁的分析,说明了PEG不但与SiO2发生了接枝,并且成功的将PET接枝在了PEG-SiO2表面。

3.4 DSC分析

将纳米二氧化硅蒙皮粒子与工业PET共混,其中纳米二氧化硅蒙皮粒子的含量分别为0%,1%,3%,5%,7%。

通过研究纳米二氧化硅蒙皮粒子与工业级PET共混之后的DSC曲线,可证实通过纳米二氧化硅蒙皮粒子的异相成核作用,使PET的结晶温度有了显著的增高。

在DSC的升温曲线看到了明显的熔融双峰,这是因为在PET结晶的过程中,纳米二氧化硅蒙皮粒子作为了晶核,形成了熔融在结晶,这种结晶可以在更高的温度融化,从而形成了熔融双峰。并且共混之后的升温吸热峰峰值有了比较明显的升高,从246℃升高到了257℃,提高了有9℃。复合材料升温吸热峰的增加,说明了新加入的纳米二氧化硅蒙皮粒子作为新的成核中心,起到了异相成核的作用,诱导PET结晶,提高了其结晶率。

在DSC降温曲线可以看到其熔融结晶峰也有了比较大的增加,从193度提高到212度,提高了19℃。通过计算可以得到复合材料的结晶度从36.7%提高到42.3%。与前面升温曲线显示提高了PET的结晶度相对应。

4 结论

在本文中,我们合成出了具有软段PEG和硬段PET的两嵌段共聚物,由于PEG是软段,可以在空间中自由翻转,有利于硬段PET的结晶,并且低分子量PET的接枝,有利于二氧化硅蒙皮粒子同工业PET的共混,进而减少二氧化硅蒙皮粒子与工业PET的微相分离,不会因为有蒙皮粒子的加入而降低工业PET的机械强度,并且由于纳米二氧化硅蒙皮粒子的异相成核作用,复合材料中结晶温度有了一定程度的提高,这将使PET的适用范围有了提高。

【参考文献】

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[2]张丹,姚洁,王越,王公应.聚对苯二甲酸乙二醇酯合成的研究进展[J].现代化工,2006,S1:80-83.

纳米粒子范文5

尿酸是核蛋白和核酸的代谢产物’人体内尿酸过量是许多疾病的征兆’如痛风、肾功能衰竭、心血管疾病等,故人体内尿酸的检测在临床诊断方面有着重要意义。目前,测定尿酸的方法主要有色谱法、分光光度法、荧光法、化学发光法、电化学法等。

电化学发光因其设备简单、灵敏度高、适用范围广等特点而备受关注。但是目前利用电化学发光法测定尿酸的方法较少。近年来,通过将发光试剂固定在电极表面制备得到固相电化学发光传感器’这样既节约了昂贵的发光试剂,又提高了灵敏度,拓宽了电化学发光法在分析化学中的应用。溶胶-凝胶膜法和Nafon/MCNT是目前应用最多的固定化技术,但是溶胶-凝胶法制备的电化学发光传感器稳定性较差。利用二氧化硅微球包埋联吡啶钌,可以改善Si02溶胶-凝胶法固定联吡啶钌传感器的稳定性。壳聚糖分子中含有丰富的游离氨基和羟基,具有良好的吸附能力、导电能力和生物相容性,是电化学发光传感器中较优良的材料。

本研究利用反相微乳液法制备得到壳聚糖-Ru(bpyg+-Si02复合纳米粒子(CRuSNPs),带正电荷的CRuSNPs与带负电荷的Nafion通过静电作用自组装固定于玻碳电极表面,制备了电化学发光传感器。此传感器具有良好的稳定性和重现性,用于尿酸的免标记检测,结果令人满意。与临床上测定尿酸的方法相比’本方法简单、试剂用样量少、选择性好。

2实验部分

2.1仪器与试剂

MPI-E型电致化学发光分析系统(西安瑞迈电子科技有限公司),Zennium电化学工作站(德国Zah-ner公司),UV-1600PC紫外-可见分光光度计(中国上海美谱达仪器有限公司),F-4600荧光分光光度计(日本日立公司),RT5POWER电磁搅拌机(德国IKA公司),WF-300D超声波清洗机(宁波海曙五方超声设备有限公司),TDL-802B型离心机(上海安亭科学仪器厂),PT-RO10L实验室超纯水设备(上海品拓环保工程设备有限公司)。三电极系统:工作电极为裸玻碳电极或修饰电极,Pt丝为对电极,Ag/AgCl(饱和KCl溶液)为参比电极。

多壁碳纳米管(MCNT,中国科学院成都有机化学有限公司,>7.5%,7?15nmX0.5?10pm.);壳聚糖(於呢=60000~120000g/mol,乙酷化度在40mol%)、三联吡啶钉、Nafion117、正硅酸乙酉旨、TritonX-100、正己醇、环己烷均购于Sigma公司;尿酸(天津市华东试剂厂);其余试剂均为分析纯。

0.5%壳聚糖溶液由1%冰醋酸溶液配制而成。0.01mol^LRu(bpy)3+由0.1mol/LPBS溶液(pH7.4)配制而成。Nafion/MCNT的配制:准确称取0.05g碳纳米管分散于60mL2.2mol/LHNO3中,超声30min后,室温放置20h,然后用超纯水洗至中性,在37°C烘箱中烘干。准确称取纯化后的碳纳米管1.5mg于4mL离心管中,加人30|xL0.05%Nafion2.97mL无水乙醇摇勻。实验用水为超纯水。2.2CRuSNPs的制备

分别取7.5mL环己烷、1.8mLTrionX-100和正己醇混合,加人300^L超纯水为分散相,搅拌0.5h后,依次加人50吣0.01moL/L三联吡啶钌和150^L0.5%壳聚糖溶液形成稳定的油包水结构,并加人适量NaOH溶液,将体系调为中性,然后持续搅拌1h,依次加人90^L正硅酸乙酯、60^L氨水,再持续搅拌24h,反应完全后,加人6mL丙酮破乳,离心收集复合纳米粒子,然后分别以乙醇、超纯水超声离心,吸取上清液得复合纳米粒子,最终将其分散在NaAc-HAc缓冲溶液(pH5.0)中,2°C保存。

2.3电化学发光传感器的制备

将玻碳电极(直径2mm)在0.05pmA^Og抛光粉上打磨光亮,分别在HNOg(1:1,K/K),乙醇(1:1,V/V),超纯水中超声3min,干燥后。取10^LNafion/MCNT混合液滴加于干净的玻碳电极表面,自然晾干。将修饰好的电极插人200^L均匀的CRuSNPs溶液中30min,CRuSNPs复合纳米粒子通过静电吸附随时间逐渐自组装于Nafion/MCNT电极表面,随后用0.01mol/LPBS(pH7.4)冲洗电极,去除非特异性吸附的CRuSNPs纳米粒子,随后,用循环伏安技术将CRuSNPs/Nafion/MCNT电极在0.9?1.4V的电位窗口下扫描至稳定,除去电极表面多余的Ru(bpy)3;+,最终可制得电化学发光传感器。图1为电化学发光传感器的原理图。

2.4实验方法

以CRuNPs/Nafion/MCNT/GCE修饰电极为工作电极,当电解池中的尿酸与修饰电极作用15min后,在~0.2?1.4V范围内进行循环伏安扫描,扫描速率为100mV/s,介质为0.10mol/LPBS缓冲溶液(含50mmol/LTPA,pH7.4),光电倍增管负高压为800V,记录电化学发光信号,通过电化学发光强度值对尿酸进行定量分析,所有实验均在室温下进行,所有电位值均相对于Ag/AgCl参比电极。

3结果与讨论

3.1CRuSNPs的表征

对合成的CRuSNPs进行了TEM表征(图2),由图2可知,所制备的纳米颗粒的平均直径为50nm且分散效果较好。CRuSNPs的紫外和荧光光谱图见图3。由图3A可知,合成的CRuSNPs复合纳米粒子与游离态的Ru(bpy)23+紫外吸收光谱形状相同,可知CRuSNPs在水溶液中具有很好的分散性。由图3B可知,在458nm激发波长下,游离态的Ru(bpy)〗+最大发射波长为596nm,而CRuSNPs的最大发射波长较Ru(bpy)]+蓝移了17nm,这可能是因为CRuSNPs溶液中的SiO-基团与Ru(bpy)〗+之间的静电吸附使得Ru(bpy)2/被束缚在SiO〗纳米粒子内部,致使CRuSNPs在溶液中时,很少与周围的水分子相互作用,显示出荧光发射波长相对较短[18]。

3.2传感器的电化学及电化学发光行为

实验对不同电极表面进行了电化学及电化学发光行为进行研究。由不同电极在0.1mol/LPBS(pH7.4)中循环伏安图(图4A)可见,Nafion/MCNT修饰电极(曲线b)的电流强于裸玻碳电极(曲线a),这是因为MCNT具有较强的导电性,说明Nafion/MCNT已修饰于玻碳电极上,而CRuSNPs/Nafion/MCNT修饰电极(曲线c)的电流强于Nafion/MCNT修饰电极(曲线b),这是因为CRuSNPs纳米粒子具有较大的比表面积,电子传导能力增强,且由曲线c还可看出,在+1.1V处出现可逆的氧化还原峰,这正是Ru(bpy)3+的特征峰,说明CRuSNPs已成功修饰于Nafion/MCNT上。

由不同电极在50mmoL/LTPA(0.1moL/LPBS,pH7.4)中的电化学发光图(图4B)可知,裸电极(曲线a)和Nafion/MCNT修饰电极(曲线b)几乎不发光,但将CRuSNPs纳米粒子固定在Nafion/MCNT修饰电极上时,出现明显的发光现象(曲线c),这表明CRuSNPs已很好地固定在Nafion/MCNT电极表面,从而显示出良好的电化学发光行为。

稳定性和重现性对于构建可重复使用的修饰电极至关重要。由CRuSNPs/Nafion/MCNT修饰电极连续扫描电化学发光图(图4C)可见,Nafion/MCNT与CRuSNPs混合膜修饰电极在连续扫描10圈的过程中,电化学发光信号非常稳定。

3.3尿酸在CRuSNPs/Nafion/MCNT修饰电极上的电化学发光行为

考察了尿酸在CRuSNPs/Nafion/MCNT修饰电极上的电化学发光行为。如图5所示,当在0.10moVLPBS(含50mmoVLTPA,pH7.4)中加入1.0X10-7moVL尿酸时,电化学发光强度降低,证 明尿酸对CRuSNPs/Nafion/MCNT修饰电极上Ru(bpy)23+的电化学发光有抑制作用。众所周知,对于Ru(bpy)2+-TPA电化学发光体系,Ru(bpy)〗+被电氧化为Ru(bpy)3+,而TPA被电氧化为TprA-+,从而形成TprA-自由基,Ru(bpy)33+和TprA-反应得到Ru(bpy)2+#,Ru(bpy)2+#从激发态返回至基态便产生电化学发光。尿酸对该电化学发光体系的猝灭原因可能是由于尿酸的加入,消耗了部分Ru(bpy)3/所致。

3.4实验条件的选择

CRuNPs中的羟基能与尿酸中的胺基形成氢键,故CRuNPs/Nafion/MCNT/GCE修饰电极与尿酸的作用时间及体系的pH值均对电化学发光强度有一定的影响。由图6可知,随着反应时间延长,电化学发光信号逐渐降低,到15min时发光强度趋于平稳,再继续延长结合时间,响应信号几乎不变。这表明15min时即可达到猝灭最大程度,因此选择15min作为反应时间。实验考察了1.0X10-7mol/L尿酸在pH5.8?8.0范围内的电化学发光现象。结果表明,随着pH值增大,抑制效果先增大后减小,当pH=7.4时,抑制效果最大。因此选择pH7.4的缓冲溶液进行后续实验。

3.5干扰实验

在最佳实验条件下,当尿酸浓度为1.0X10-7mol/L,相对误差不超过±5%时,1000倍的K+,Na+,Fe2+,Zn2+,Ca2+,Mg2+,Cl-;500倍的葡萄糖、尿素、蔗糖;100倍的L-谷氨酸、L-赖氨酸、羟脯氨酸、抗坏血酸不干扰测定;50倍的草酸干扰测定,实验采取加入Ca2+消除干扰。

3.6传感器对尿酸的电化学发光响应

在优化实验条件下,按实验方法测定不同浓度尿酸电化学发光强度并绘制工作曲线(图7)。电化学发光强度和尿酸浓度(1.0x10-10?1.0x10_5mol/L)的负对数呈良好的线性关系,线性方程为:1ECL=-709.52-202.

3.7传感器的重现性和稳定性分析

用同一支传感器对1.0X10-8mol/L尿酸连续测定11次,电化学发光强度相对偏差为2.9%,用同一批次的5支传感器对1.0X10-8mol/L尿酸进行测定,电化学发光强度相对偏差为3.1%,说明此传感器有较好的重现性。为考察传感器的稳定性,使传感器吸附1.0X10-8mo^L尿酸溶液后,置于4T下保存,定期测定电化学发光信号值。14天内,电化学发光强度几乎不变,说明传感器的稳定性较好。

    3.8样品测定

取3份新鲜尿液0.5mL于50mL容量瓶中,加人1.00mL0.01mol/LCaCl2以除去C2O〗,用高纯水定容,再将该溶液稀释1000倍,以此为分析样品,按照实验方法进行测定,同时,进行加标回收实验,测定结果见表1。加标回收率为98.5%?103.5%,RSD为2.3%?3.1%,表明本方法可用于实际样品的测定。

表1尿液样品分析及回收率实验

纳米粒子范文6

【关键词】 聚乙二醇-聚乳酸聚乙醇酸共聚 改良自乳化溶剂挥发法 纳米粒 三螺旋形成寡聚核苷酸 前列腺癌

Abstract: 【Objective】 To prepare androgen receptor gene TFO loaded nanoparticles (TFO-NPs) with biodegradable material poly (ethylene glycol)-poly (lactide-co-glycolide) (PEG-PLGA) and to investigate their inhibitory effect on LNCaP cells in vitro. 【Methods】 TFO-NPs were prepared by modified spontaneous emulsion solvent diffusion method (modified-SESD). Then their morphology, encapsulation rate, drug loading efficiency and drug released characteristics were identified. The uptake of TFO-NPs by LNCaP cells was observed by an inverted florescent microscope, and the cytotoxicity to LNCaP cells was determined by MTT assay. 【Results】 The TFO-NPs were spherical, uniform, with mean diameter of 128 nm. Their encapsulation rate and drug loading efficiency of TFO-NPs were 72.28% and 1.02%, respectively. The release test in vitro showed significant sustained release. The cellular uptake rate of TFO-NPs was markedly higher than that of naked TFO. The inhibitory effect on LNCaP cells of TFO-NPs was significantly obvious than that of naked TFO(P < 0.05), and their inhibitory rates were 61.2% ± 6.5% and 20.7% ± 3.1%, respectively. 【Conclusions】 The physicochemical properties of TFO-NPs prepared by modified-SESD method are excellent. TFO-NPs can inhibit LNCaP cells proliferation efficiently in vitro.

Key words: PEG-PLGA; modified-SESD; nanoparticles; triplex-forming oligonucleotide; prostatic cancer

纳米药物载体的构建是抗肿瘤研究中的一个热点[1,2]。作为基因药物载体,纳米粒子具有生物安全性好、稳定性强、转染效率高、作用时间长等优点。聚乳酸-聚乙醇酸[poly(lactide-co-glycolide), PLGA]是一种生物相容性好、可生物降解的聚酯类高分子,它在体内降解成乳酸和羟基乙酸,最终代谢成水和二氧化碳,无毒性、无免疫原性,已被美国FDA批准应用于临床研究 [3]。雄激素受体三螺旋形成寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotide, TFO)是由本课题组自主设计的一段寡核苷酸序列,能有效抑制雄激素受体表达和前列腺癌细胞增殖[4]。为进一步增强TFO的抗前列腺癌效果,我们以聚乙二醇[poly(ethylene glycol) , PEG]修饰的PLGA为材料,制备了载TFO的PEG-PLGA纳米粒子(后文简称TFO-NPs),并对其体外细胞毒作用作初步探讨,报告如下。

1 材料和方法

1.1 主要材料

聚乙二醇(甲氧基封端)修饰的聚乳酸-聚乙醇酸(PEG-PLGA,山东罡正生物科技有限公司)、聚乙烯醇(PVA,美国Sigma公司)、丙酮(广州化学试剂厂)、乙醇(广州化学试剂厂)、二氯甲烷(广州化学试剂厂)、四甲基偶氮唑蓝(MTT,美国Sigma公司)。

1.2 主要设备

FN2004N电子分析天平(上海天平厂)、JB-2磁力搅拌机(上海雷磁新仪器厂)、TGL-20M冷冻离心机(湖南凯达科学仪器公司)、Virtis 2K冷冻干燥机(美国Virtis公司)、SCIENTZ-ⅡD超声仪(宁波新芝生物科技股份公司)、ZFQ-85A真空减压旋转蒸发仪(上海医械专机厂)、Zetasizer Nano ZS90激光粒度测定仪(英国 Malvern公司)、Beckmen coulter DU640分光光度计(美国 Beckman公司)、FEI Quanta 600扫描电子显微镜(荷兰 FEI公司)、Vivaspin 20超滤离心管(德国 Sartoruis公司)、倒置荧光显微镜TE2000-U(日本Nikon公司)、全自动酶标仪ELX800(美国 BIO-TEK公司)。

1.3 雄激素受体TFO

TFO序列[3]为5′-GGAGAGGAAGGAGGA-3′,由上海生工生物工程有限公司合成,相对分子质量4 763,采用全硫代磷酸修饰。摄取实验中TFO的5′端采用羧基荧光素(5-FAM)进行荧光标记。

1.4 TFO-NPs的制备

采用modified-SESD法[5]制备TFO-NPs。具体步骤如下:TFO 20 OD溶于200 μL TE(pH 8.0)缓冲液中;30 mg PEG-PLGA溶于1∶1(v/v)丙酮/乙醇混合液中,形成有机相;将TFO溶液加入有机相中,冰浴下超声乳化:50 w, 3 × 10 s;磁力搅拌下(300 r/min,r=10 cm)将乳化液缓慢滴入30 mL 30 g/L PVA溶于中,形成纳米粒子悬液;将纳米粒子悬液移入真空旋转蒸发仪,40 ℃减压蒸发1 h,挥发除去残余的丙酮和乙醇。而后将NPs悬浮分散液先于2 000 r/min低速离心除去团聚颗粒,再以12 000 r/min的速度离心40 min,沉淀用蒸馏水洗涤。离心和洗涤重复3次以去除PVA及残余的丙酮和乙醇。所得纳米粒子10 mL双蒸水重悬后冻干保存。

1.5 TFO-NPs的表征

取2 mL纳米粒子悬液样品,25 ℃条件下动态激光光散射法(DLS)测定纳米粒子大小、分布及zeta电位。取1 ~ 2滴纳米粒胶体分散体系,将其滴入覆有支持膜的铜网上,自然干燥后,粒子溅射镀金膜,在扫描电子显微镜(SEM)下观察纳米粒子的形态、表面形貌。

1.6 TFO-NPs的包载率和载药量测定

将TFO-NPs制备过程中离心弃去的上清液收集起来,采用紫外分光光度法测定TFO的含量(260 nm,1 OD ODN≈33 μg)。按如下公式计算包封率和载药量。包封率=(投药量-游离药物量) /投药量 × 100%;载药量=(投药量-游离药物量)/纳米粒的质量 × 100%。

1.7 TFO-NPs体外释放实验

精确称量TFO-NPs 40 mg,加入10 mL TE缓冲液中,超声分散形成均匀纳米粒子悬液。将纳米粒子悬液放入超滤管中,在恒温振荡培养箱中保持37 ℃、 100 r/min振荡,每天定时取样(共20 d),并补充等量新鲜缓冲液于超滤管中,保持体积不变。更换出的滤液,用紫外分光光度计测定260 nm处吸光度,计算释放量,绘制累积释放曲线。

1.8 LNCaP细胞摄取实验

LNCaP细胞常规于含100 mL/L胎牛血清的F12培养液中,在37 ℃、体积分数为5% CO2、饱和湿度的细胞培养箱中传代培养。取对数生长期细胞,用含2.5 ml/L胰酶的消化液消化,以每孔1 × 104个细胞种于6孔培养板,48 h细胞贴壁后吸除培养液,按分组情况分别加入无血清F12稀释的TFO-NPs悬液(含TFO 6 mg/L)和TFO(6 mg/L),每组设3个平行孔,2 h后吸除药物,PBS洗涤3次,置于倒置荧光显微镜下观察。

1.9 MTT法检测细胞增殖活性

取对数生长期细胞,消化后以每孔5 × 103个细胞种于96孔培养板,细胞贴壁后按分组情况分别加入F12培养液(空白对照组)、TFO(6 mg/L)、TFO-NPs(含TFO 6 mg/L),每组设6个平行孔。2 h后吸除药物,更换新鲜培养液继续培养72 h后,每孔加入MTT 20 μL(5 g/L),继续培养4 h,弃去液体,每孔加入150 μL二甲基亚砜,振荡混匀10 min,置于酶标仪上读取490 nm处吸光度(A)值,计算抑制率:细胞抑制率= (1-实验组A值)/对照组A值 × 100%。

1.10 统计学方法

实验数据以均数±标准差表示,样本均数的比较采用SPSS 11.0统计软件进行 t 检验。

2 结 果

2.1 TFO-NPs的表征与性质鉴定

DLS测定表明,TFO-NPs粒径分布呈较窄的单峰,且呈正态分布,多分散指数为(polydispersity indices,PDI) 0.2,平均粒径为128 nm,zeta电位为-3.74 mV(图1)。SEM照片显示TFO-NPs的形态为规则球形,表面光滑,大小均匀,纳米粒之间无黏连(图2)。TFO-NPs的包封率为72.28% ± 3.04%,载药量为1.02% ± 0.06% (n = 3)。体外释放实验显示,TFO-NPs的释放过程分为两个阶段,24 h内药物快速释放,释放量在30%左右,24 h后药物进入持续性释放过程,20 d后累计释放量在90%以上(图3)。

2.2 LNCaP细胞对TFO-NPs的摄取

加药后2 h倒置荧光显微镜下观察LNCaP细胞对TFO的摄取情况(激发波长:488 nm;发射波长:525 nm),可见LNCaP细胞摄取TFO-NPs 的比例明显高于裸TFO,摄取TFO-NPs 的LNCaP细胞内荧光强度较高(图4)。

2.3 TFO-NPs对LNCaP细胞的体外抑制作用

MTT法结果显示,TFO-NPs对LNCaP细胞的生长抑制率为61.2% ± 6.5%,裸TFO对LNCaP细胞的生长抑制率为20.7% ± 3.1%,两者之间比较t = 3.205,P = 0.01,差异有统计学意义。

3 讨 论

近年来PLGA纳米粒子药物载送系统已成为聚合物纳米粒子研究中的热点。由于PLGA纳米粒子具有疏水性的表面,进入血液循环后易被血清调理素吸附,由网状内皮系统(reticuloendothelial system, RES)清除,除靶向RES的药物外,很难有效载送药物到达其它靶组织。文献报道[6]采用PEG修饰PLGA纳米粒子,能够使PLGA纳米粒子获得亲水性保护,可以有效避免RES的清除,延长循环时间,所以我们采用PEG-PLGA材料制备载TFO的纳米粒子。目前,制备PLGA纳米粒子最常用复乳溶剂挥发法,此法常以二氯甲烷为有机相,残留的二氯甲烷对机体的毒性较大,而本文采用modified-SESD法制备PEG-PLGA纳米粒子,以丙酮/乙醇做有机相,可以大大减低纳米粒子的毒性。

粒径大小、载药量和缓释能力是衡量纳米粒子优劣的重要指标。本法制备的TFO-NPs呈均匀球形,平均粒径128 nm,平均载药量为1.02%,体外缓释作用可达20 d以上,与同类研究结果水平相当[7],表明制备方法是成功的。文献报道PLGA纳米粒的载药量均较低[8],如何提高聚酯类纳米粒子的载药能力是研究者共同面临的问题。我们正在探索通过适当提高聚合物的分子量、在外水相中用载药加以饱和等措施进一步提高PEG-PLGA纳米粒子对TFO的载药能力而又不显著增加纳米粒子粒径的方法。

由于TFO是线性亲水性的核酸分子,而细胞膜是脂溶性脂质双分子膜,膜上又无核酸通道,因此裸TFO较难透过细胞膜被LNCaP细胞摄取。经PEG-PLGA纳米粒子包载后,LNCaP细胞对TFO摄取率显著增加,这可能是由于通过胞吞作用聚合物纳米粒子可以有效地进入细胞[9,10],另外,由于纳米粒子具有特别小的尺寸、特别高的表面能,当纳米粒子具有适当的特性时可以直接穿透细胞膜进入细胞[11]。正是由于PEG-PLGA纳米粒子能高效地介导TFO进入LNCaP细胞,因此TFO-NPs对LNCaP细胞的生长抑制作用明显强于裸TFO。本文结果为以雄激素受体为靶点的前列腺癌分子靶向治疗奠定了基础。

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