一种有机‑无机复合型二氧化硅纳米空心球及制备方法与流程

本发明属于纳米生物材料领域，具体涉及一种有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球及制备方法。

背景技术：

在生物医学领域，对于癌细胞的一种可期待的治疗方式之一，就是靶向递送化学药物或基因药物到肿瘤部位或癌细胞，从而特异性的靶向杀死癌细胞，而对正常细胞无副作用。纳米生物医学(Nano-biomedicine)和纳米生物技术(Nano-biotechnology)的诞生和快速发展给这一治疗方式带来了光明。各种各样的药物或基因递送系统和多功能诊断治疗系统已经被制备，并进行了初步的细胞和动物实验，获得了大量的积极数据。在这些系统中，有机系统，例如表面活性剂、聚合物基乳液和脂质体是典型的代表，但是这些有机药物递送系统的低的药物负载效率和化学/热的不稳定性很大程度上阻碍了它们进一步的临床应用。无机材料系统由于具有高的药物负载容量、高的稳定性、优秀的生物相容性等特点，在纳米医学方面吸引了广泛的关注。进一步对无机材料进行有机功能化，可以实现刺激性可控释放，肿瘤靶向递送，同时提高其在血液中的稳定性，从而进一步推动其进入临床阶段。

在无机递送系统中，介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles)正在吸引广泛的兴趣，因为它能满足作为构筑药物递送系统所需要的载体平台应该具有的必要条件，即无毒、高效的药物负载、可控的药物释放、有效的细胞摄取等特点。普适(通用)的粒子合成方法，例如，结构导向剂指导的溶胶-凝胶化学，允许孔道尺寸的有效调控，使介孔二氧化硅纳米粒子适用于负载各种类型的亲水和疏水客体分子。另外，通过硅酸盐化学，粒子的外表面能容易的进行功能化，嫁接各种靶向或功能分子。尽管二氧化硅具有一定的可降解性，且大部分能通过肾脏及其它系统排出到体外，但是，介孔二氧化硅纳米粒子由于其低的降解速率会在体内有少量残留，而残留的二氧化硅纳米粒子在生物体内的累积对有机体会造成毒副作用，这一缺陷成为阻碍其临床应用的主要障碍之一。为了增强降解和最终降低纳米载体的毒性，构筑响应性降解递送系统成为关键：一旦载体靶向进入肿瘤部位或癌细胞后，载体对存在于细胞环境中的刺激发生自降解行为。

现有技术中，通常利用二硫键链接功能有机分子构筑递送系统，或者将有机分子通过二硫键连接到无机粒子的表面，从而响应细胞环境中的刺激，使有机-无机二氧化硅纳米粒子发生自降解行为。例如，法国斯特拉斯堡大学的Luisa De Cola等人制备了骨架中含有二硫键的介孔有机二氧化硅纳米粒子，他们的另一个工作是在蛋白分子的表面包覆了骨架中含有二硫键的有机二氧化硅。但是，目前所制备的有机-无机复合型的二氧化硅，粒子的平均粒径都大于100nm，药物负载量低，而作为药物载体，当粒子尺寸小于100nm时，可大幅提高粒子的药物负载量，同时小的尺寸更利于递送粒子的降解；从结构上来说，多孔粒子的药物负载容量有限；另外，从制备方法上来说，现有技术中的制备有机-无机复合型的骨架中含有二硫键或四硫键的二氧化硅纳米粒子的方法，通常需要两步或多步过程，制备周期长，成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球及制备方法，获得粒子尺寸小于100nm、具有更高药物负载量的药物递送系统，为解决现有技术中的药物递送系统药物负载量小、自降解速率低、制备过程复杂的难题提供新的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球，所述二氧化硅纳米空心球的粒径尺寸为40～100nm，壳层厚度为8～20nm；所述壳层为有机硫醚基团与二氧化硅的复合体。

上述方案中，所述有机硫醚基团为二硫键(-C–S–S–C-)和/或四硫键(-C–S–S–S–S–C-)。

上述方案中，所述二硫键(-C–S–S–C-)和/或四硫键(-C–S–S–S–S–C-)的含量为：硫的重量百分含量为0～10wt％。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球的制备方法，所述方法包括如下步骤：

以乙醇为溶剂制备聚丙烯酸铵纳米球形聚集体的碱性悬浊液；

将预设比例的四乙氧基硅烷和有机硅硫化物进行混合后，以聚丙烯酸/混合硅烷＝8～40wt％的比例，加入所述悬浊液中，在预设温度下进行搅拌，得到复合物沉淀；

对所述复合物沉淀进行离心洗涤并干燥，得到有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球。

上述方案中，所述聚丙烯酸铵纳米球形聚集体的碱性悬浊液，进一步通过以下步骤制备：

将聚丙烯酸水溶液加入氨水溶液中，其中聚丙烯酸与氨的质量比为1:2.73～1:15.2，混合均匀得到溶液A；

将所述溶液A加入预设温度的乙醇中并搅拌，得到聚丙烯酸铵的纳米球形聚集体的碱性悬浊液。

上述方案中，所述聚丙烯酸的分子量为2000～8000。

上述方案中，所述有机硅硫化物为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和/或双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物。

上述方案中，所述硅烷为四乙氧基硅烷。

上述方案中，所述预设温度为20～40℃。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明所提供的有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球，粒径尺寸基本控制在100nm以下，且通过调控一系列实验参数，空心球的组成(即二硫键或四硫键的含量)和结构(即粒径和空腔尺寸)可以调控，具有高的药物负载容量，阿霉素的负载量超过30wt％，且对细胞内高浓度的谷胱甘肽具有响应性降解性能，所述制备方法具有操作简单、重复性好、绿色环保、可规模化制备、适用范围广等优点，在构筑药物递送系统方面具有巨大的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施方式的有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球的制备方法流程图；

图2a-c为本发明实施例1制备的无机SiO2空心球第一样品的扫描(2a)和透射(2b,c)电子显微镜照片；

图3a-c为本发明实施例2制备的无机SiO2空心球第二样品的扫描(3a)和透射(3b,c)电子显微镜照片；

图4a-c为本发明实施例3制备的无机SiO2空心球第三样品的扫描(4a)和透射(4b,c)电子显微镜照片；

图5a-c为本发明实施例4制备的无机SiO2空心球第四样品的扫描(5a)和透射(5b,c)电子显微镜照片；

图6a-c为本发明实施例5制备的无机SiO2空心球第五样品的扫描(6a)和透射(6b,c)电子显微镜照片；

图7a-c为本发明实施例6制备的无机SiO2空心球第六样品的扫描(7a)和透射(7b,c)电子显微镜照片；

图8a-c为本发明实施例7制备的无机SiO2空心球第七样品的扫描(8a)和透射(8b,c)电子显微镜照片；

图9a-c为本发明实施例8制备的无机SiO2空心球第八样品的扫描(9a)和透射(9b,c)电子显微镜照片；

图10a-c为本发明实施例9制备的无机SiO2空心球第九样品的扫描(10a)和透射(10b,c)电子显微镜照片；

图11a-e为第九样品的透射电镜图(11a)、空心球骨架中Si(11b)、O(11c)、S(11d)元素的分布图和Si、O、S元素的叠加复合图(11e)；

图12为第九样品的能谱图；

图13a,b为第九样品的拉曼光谱图(13a)和第九样品波数300～900cm^-1范围的放大图(13b)；

图14a-c为本发明实施例10制备的无机SiO2空心球第十样品的扫描(14a)和透射(14b,c)电子显微镜照片；

图15a-c为本发明实施例11制备的无机SiO2空心球第十一样品的扫描(15a)和透射(15b,c)电子显微镜照片。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如背景技术部分所述，构筑药物递送系统的关键因素之一，就是系统的响应性降解性能，以降低或控制纳米载体的毒性。系统的响应性降解，即载体对存在于细胞环境中的刺激发生自降解行为。目前所关注的刺激性因素包括：弱酸性肿瘤环境、酶、热、光照、氧化还原电势等。其中细胞中的谷胱甘肽(glutathione，r-glutamyl+cysteingl+glycine,GSH)是一种含γ-酰胺键和巯基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成，几乎存在于身体的每一个细胞。谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系统的功能，并具有抗氧化作用和整合解毒作用，半胱氨酸上的巯基为其活性基团(故常简写为G-SH)，易与某些药物、毒素等结合，而具有整合解毒作用。而且其细胞内的含量(2～10×10^-3mol/L)是细胞外的含量(2～20×10^-6mol/L)的100～1000倍，因而被广泛认为是一种理想的和普遍的刺激物，来实现细胞内有效的氧化还原响应的药物释放和载体降解性能。通常情况下，通过利用二硫键链接功能有机分子构筑递送系统，或者将有机分子通过二硫键连接到无机粒子的表面，以实现GSH响应性行为，而骨架中含有二硫键或四硫键的二氧化硅材料，展现了良好的对GSH的响应性载体降解行为。

而构筑药物递送系统的另一个关键因素，则是递送系统的药物负载量。要同时实现高药物负载量和低毒性，本发明通过制备粒子尺寸小于100nm的骨架中含有二硫键或四硫键的二氧化硅纳米空心球来完成，即有机-无机复合型二氧化硅纳米胶囊。

本发明采用聚丙烯酸铵聚集体作为核模板，采用简单的一锅式合成方法，成功的实现了在无机的二氧化硅(SiO₂)骨架中引入二硫键(-(CH₂)₃-S-S-(CH₂)₃-)和/或者四硫键(-(CH₂)₃-S-S-S-S-(CH₂)₃-)，制备了有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球。图1为本发明实施方式的有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球的制备方法流程图。如图1所示，上述一锅式合成方法包括如下制备步骤：

步骤S1，以乙醇为溶剂制备聚丙烯酸铵纳米球形聚集体的碱性悬浊液；

步骤S2，将预设比例的四乙氧基硅烷和有机硅硫化物进行混合后，以聚丙烯酸/混合硅烷＝8～40wt％的比例，加入所述悬浊液中，在预设温度下进行搅拌，得到复合物沉淀；

步骤S3，对所述复合物沉淀进行离心洗涤并干燥，得到有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球。

其中，聚丙烯酸铵纳米球形聚集体的碱性悬浊液，进一步通过以下步骤制备：

步骤S11，将聚丙烯酸水溶液加入氨水溶液中，其中聚丙烯酸与氨的质量比为1:2.73～1:15.2，混合均匀得到溶液A。优选的，所述聚丙烯酸的分子量为2000～8000。

步骤S12，将所述溶液A加入预设温度的乙醇中并搅拌，得到聚丙烯酸铵的纳米球形聚集体的碱性悬浊液。

进一步的，所述有机硅硫化物为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和/或双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物；所述硅烷为四乙氧基硅烷；所述预设温度为20～40℃。

上述制备方法具有操作简单、重复性好、绿色环保、可规模化制备、适用范围广等优点，在构筑药物递送系统方面具有巨大的应用前景。

通过上述方法所制备的二氧化硅纳米空心球，空心球的粒径尺寸控制在100nm以下，且通过调控一系列实验参数，空心球的组成(即二硫键或四硫键的含量)和结构(即粒径和空腔尺寸)可以调控，具有高的药物负载容量，阿霉素的负载量超过30wt％，且对细胞内高浓度的谷胱甘肽具有响应性降解性能。

下面通过具体的实施例结合附图，对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例提供了一种无机二氧化硅(SiO₂)纳米空心球，粒径尺寸为50～60nm，壳层的厚度为10～15nm。壳层成份为单相S iO₂，壳层中硫的含量为0wt％。

本实施例还提供了所述无机SiO₂纳米空心球的制备方法，包括如下步骤：

步骤S101，将90mL乙醇加入到容器中，该容器放入恒温水浴锅中，水浴锅的温度固定在20℃，将磁子放入容器中，并进行剧烈磁力搅拌，磁子尺寸长度为4厘米，搅拌速度为400～800转/分钟；

步骤S102，将分子量为3000的聚丙烯酸(PAA)配置成浓度为25wt％的水溶液，取0.6mL的聚丙烯酸水溶液(其密度大约为1.0g/cm³)，加入到4.5mL浓度为25～28％的浓氨水溶液(其密度为0.91g/cm³)中，聚丙烯酸分子遇到碱性溶液，会发生反应而生成聚丙烯酸铵；此时，聚丙烯酸分子与氨气分子的比例为1:6.8～1:7.6。

步骤S103，将步骤S102配置的聚丙烯酸铵碱性溶液逐滴加入到步骤S101中的乙醇溶剂中，以400～800转/分钟的速度，磁力搅拌20分钟，由于聚丙烯酸铵在乙醇中具有低的溶解度，因而会形成尺寸均匀的纳米尺寸的聚丙烯酸铵纳米球形聚集体，从而形成悬浊液；

步骤S104，将1.5mL的硅酸四乙酯(TEOS)逐滴加入到步骤S103的所述悬浊液中，在20℃下搅拌20～28小时，硅酸四乙酯在碱性条件下，逐渐水解并缩聚形成二氧化硅低聚物，由于形成的聚丙烯酸铵纳米球形聚集体带正电荷，会通过静电作用力吸引带负电荷的二氧化硅低聚物，随着反应的进行，最终形成二氧化硅包覆聚丙烯酸铵球形聚集体的核壳复合物，为白色沉淀物；

步骤S105，将步骤S104反应得到的白色沉淀物高速离心，离心转速8000～11000转/分钟，时间是8～12分钟，倒掉上清液，加入超纯水，将该离心管超声处理，来分散粒子，同时聚丙烯酸铵慢慢的从空心球的空腔中经过壳层中的孔道释放出来，然后再高速离心，这个过程重复3～6次，确保将聚丙烯酸铵全部洗出来。最后将产物在60摄氏度烘箱中干燥，得到无机二氧化硅的纳米空心球，记为第一样品。

取少量所述无机二氧化硅纳米空心球样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图2a是制备的无机SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图2所示，制备的无机SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～60nm。图2b,c是第一样品的透射电子显微镜照片。如图2b,c所示，第一样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为12nm。

这里需要说明的是，本实施例中硅酸四乙酯(TEOS)的纯度为>99％，空心球尺寸是通过测量透射电镜照片中空心球的直径尺寸，壳层厚度是通过测量透射电镜照片中空心球的壳层厚度，且在后续实施例中均为相同测试方式。

实施例2

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入二硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊。所述纳米空心球粒径尺寸为50～80nm，壳层的厚度为15nm，壳层中硫的含量为0.96wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，包括如下步骤：

步骤S201，将90mL乙醇加入到容器中，该容器放入恒温水浴锅中，水浴锅的温度固定在25℃，将磁子放入容器中，并进行剧烈磁力搅拌，磁子尺寸长度为4厘米，搅拌速度为400～800转/分钟；

步骤S202，将分子量为3000的聚丙烯酸(PAA)配置成浓度为25wt％的水溶液，取0.6mL的聚丙烯酸水溶液，加入到4.5mL浓度为25～28％的氨水溶液中，聚丙烯酸分子遇到碱性溶液，会发生反应而生成聚丙烯酸铵；

步骤S203，将配置的聚丙烯酸铵碱性溶液逐滴加入到乙醇溶剂中，以400～800转/分钟的速度，磁力搅拌20分钟，由于聚丙烯酸铵在乙醇中具有低的溶解度，因而会形成尺寸均匀的纳米尺寸的聚丙烯酸铵纳米球形聚集体，从而形成悬浊液；

步骤S204，将1.3mL的硅酸四乙酯(TEOS)和0.2mL双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(bis(triethoxysilyl propyl)disulfide,BTEPDS)逐滴加入到所述悬浊液中，在25℃下搅拌20～28小时，在碱性条件下，TEOS和BTEPDS逐渐水解并缩聚形成二氧化硅和二硫键低聚物，由于形成的聚丙烯酸铵纳米球形聚集体带正电荷，会通过静电作用力吸引带负电荷的二氧化硅和二硫键低聚物，随着反应的进行，最终形成复合有二硫键的二氧化硅包覆聚丙烯酸铵球形聚集体的核壳复合物，为白色沉淀物；

步骤S105，将步骤S104反应得到的白色沉淀物高速离心，离心转速8000～11000转/分钟，时间是8～12分钟，倒掉上清液，加入超纯水，将该离心管超声处理，来分散粒子，同时聚丙烯酸铵慢慢的从空心球的空腔中经过壳层中的孔道释放出来，然后再高速离心，这个过程重复3～6次，确保将聚丙烯酸铵全部洗出来。最后将产物在60摄氏度烘箱中干燥，得到所述骨架中含有二硫键的有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球，记为第二样品。

需要说明的是，本实施例中双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(bis(triethoxysilyl propyl)disulfide,BTEPDS)的纯度为>98％，产物中硫的含量是通过扫描电镜显微镜的能谱仪测试获得的，且在后续实施例中无特殊说明的情况下均如此。

取少量所述骨架中含有二硫键的SiO2纳米空心球第二样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图3a是制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图3a所示，制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～80nm。图3b,c是第二样品的透射电子显微镜照片。如图3b,c所示，第二样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为12nm。

实施例3

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入二硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第三样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～80nm，壳层的厚度为10～13nm，壳层中硫的含量为1.32wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S301至步骤S305与实施例2的步骤S201至步骤S205基本一致，所不同的是，步骤S304中TEOS的量为1.1mL，BTEPDS的量为0.4mL，步骤S301和步骤S304中的温度为40℃。

取少量所述骨架中含有二硫键的SiO2纳米空心球第三样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图4a是制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图4a所示，制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～80nm。图4b,c是第三样品的透射电子显微镜照片。如图4b,c所示，第三样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为10～13nm。

实施例4

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入二硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第四样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～80nm，壳层的厚度为10nm，壳层中硫的含量为2.72wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S401至步骤S405与实施例2的步骤S201至步骤S205基本一致，所不同的是，步骤S402中所取的浓氨水溶液为4.5mL，步骤S404中TEOS的量为0.9mL，BTEPDS的量为0.6mL。

取少量所述骨架中含有二硫键的SiO2纳米空心球第四样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图5a是制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图5a所示，制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～80nm。图5b,c是第四样品的透射电子显微镜照片。如图5b,c所示，第四样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为10～13nm。

实施例5

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入二硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第五样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～80nm，壳层的厚度为10nm，壳层中硫的含量为3.15wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S501至步骤S505与实施例2的步骤S201至步骤S205基本一致，所不同的是，步骤S502中所取的浓氨水溶液为4.5mL，步骤S504中TEOS的量为0.75mL，BTEPDS的量为0.75mL。

取少量所述骨架中含有二硫键的SiO2纳米空心球第五样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图6a是制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图6a所示，制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～80nm。图6b,c是第五样品的透射电子显微镜照片。如图6b,c所示，第五样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为10nm。

实施例6

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入二硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第六样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～100nm，壳层的厚度为10nm，壳层中硫的含量为6.7wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S601至步骤S605与实施例2的步骤S201至步骤S205基本一致，所不同的是，步骤S604中TEOS的量为0.6mL，BTEPDS的量为0.9mL。

取少量所述骨架中含有二硫键的SiO2纳米空心球第六样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图7a是制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图7a所示，制备的骨架中含有二硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～100nm。图7b,c是第六样品的透射电子显微镜照片。如图7b,c所示，第六样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为10nm。

实施例7

本实施例提供了一种骨架中含有四硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入四硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第七样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～80nm，壳层的厚度为15nm，壳层中硫的含量为1.10wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S701至步骤S705与实施例2的步骤S201至步骤S205基本一致，所不同的是，步骤S704中所添加的是TEOS和BTEPTS，且TEOS的量为1.3mL，BTEPTS的量为0.2mL。

取少量所述骨架中含有四硫键的SiO2纳米空心球第七样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图8a是制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图8a所示，制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～80nm。图8b,c是第七样品的透射电子显微镜照片。如图8b,c所示，第七样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为15nm。

实施例8

本实施例提供了一种骨架中含有四硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入四硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第八样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～100nm，壳层的厚度为15nm，壳层中硫的含量为1.85wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S801至步骤S805与实施例7的步骤S701至步骤S705基本一致，所不同的是，步骤S804中TEOS的量为1.1mL，BTEPTS的量为0.4mL。

取少量所述骨架中含有四硫键的SiO2纳米空心球第八样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图9a是制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图9a所示，制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～100nm。图9b,c是第八样品的透射电子显微镜照片。如图9b,c所示，第八样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为15nm。

实施例9

本实施例提供了一种骨架中含有四硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入四硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第九样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～100nm，壳层的厚度为15nm，壳层中硫的含量为3.51wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S901至步骤S905与实施例7的步骤S701至步骤S705基本一致，所不同的是，步骤S904中TEOS的量为0.9mL，BTEPTS的量为0.6mL。

少量所述骨架中含有四硫键的SiO2纳米空心球第九样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图10a是制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图10a所示，制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～100nm。图10b,c是第九样品的透射电子显微镜照片。如图10b,c所示，第九样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为15nm。

图11为第九样品的Si、O和S三种元素在骨架中含有四硫键的SiO2空心球中的分布情况，图中显示：这3中元素均匀的分散在空心球的骨架中，表明S元素均匀引入骨架中。

图12为第九样品骨架中含有四硫键的SiO2空心球的元素组成，其半定量组成为：Si:47.37wt％；O:45.83wt％；C:3.30wt％；S:3.51wt％.

图13为第九样品骨架中含有四硫键的SiO2空心球的拉曼光谱，图13a显示空心球中没有巯基(其峰位置在2500cm^-1)的存在，图13b为第九样品波数300～900cm^-1的放大图，其证明了硫-硫键和碳-硫键的存在。

实施例10

本实施例提供了一种骨架中含有四硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入四硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第十样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～100nm，壳层的厚度为8nm，壳层中硫的含量为4.54wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1001至步骤S1005与实施例7的步骤S701至步骤S705基本一致，所不同的是，步骤S1004中TEOS的量为0.6mL，BTEPTS的量为0.9mL。

少量所述骨架中含有四硫键的SiO2纳米空心球第十样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图14a是制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图14a所示，制备的骨架中含有四硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～100nm。图14b,c是第十样品的透射电子显微镜照片。如图14b,c所示，第十样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为8nm。

实施例11

本实施例提供了一种骨架中同时含有二硫键和四硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，在无机的二氧化硅壳层骨架中引入二硫键和四硫键而形成的有机-无机复合的纳米空心胶囊，记为第十一样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～100nm，壳层的厚度为5～20nm，壳层中硫的含量为10wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1101至步骤S1105与实施例7的步骤S701至步骤S705基本一致，所不同的是，步骤S1104中TEOS的量为0.4mL，BTEPTS的量为0.5mL，另外还加入了BTEPDS，所述BTEPDS的量为0.6mL。

少量所述骨架中同时含有二硫键和四硫键的SiO2纳米空心球第十一样品，分散在乙醇中，点样于扫描台和透射电镜的铜网上，之后用扫描电镜和透射电镜观察。图15a是制备的骨架中同时含有二硫键和四硫键的SiO2空心球的扫描电子显微镜照片。如图15a所示，制备的骨架中同时含有二硫键和四硫键的SiO2空心球具有均匀的粒径尺寸，其粒径尺寸为50～100nm。图15b,c是第十一样品的透射电子显微镜照片。如图15b,c所示，第十一样品的粒子具有空心球结构，壳层的厚度大约为5～20nm。

实施例12

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，记为第十二样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～60nm，壳层的厚度为15nm，壳层中硫的含量为3.21wt％，制备的产物的重量达到1克。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1201至步骤S1205与实施例4的步骤S401至步骤S405基本一致，所不同的是，步骤S1201中所加入的乙醇是360mL,步骤S1202中所加入的聚丙烯酸水溶液为2.4mL，加入的25～28％的氨水溶液体积为18mL，步骤S1204中所加入的TEOS量为3.6mL，所加入的BTEPDS为2.4mL。

实施例13

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，记为第十三样品。所述纳米空心球粒径尺寸为40～60nm，壳层的厚度为8～10nm，壳层中硫的含量为2.68wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1301至步骤S1305与实施例4的步骤S401至步骤S405基本一致，所不同的是，步骤S1302中的聚丙烯酸分子量为2000。

实施例14

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，记为第十四样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～90nm，壳层的厚度为10～12nm，壳层中硫的含量为2.81wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1401至步骤S1405与实施例4的步骤S401至步骤S405基本一致，所不同的是，步骤S1402中的聚丙烯酸分子量为5000。

实施例15

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，记为第十五样品。所述纳米空心球粒径尺寸为50～100nm，壳层的厚度为12～16nm，壳层中硫的含量为2.66wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1501至步骤S1505与实施例4的步骤S401至步骤S405基本一致，所不同的是，步骤S1502中的聚丙烯酸分子量为8000。

实施例16

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，记为第十六样品。所述纳米空心球粒径尺寸为20～50nm，壳层的厚度为10nm，壳层中硫的含量为2.59wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1601至步骤S1605与实施例4的步骤S401至步骤S405基本一致，所不同的是，步骤S1602中所取的聚丙烯酸水溶液的量为0.3mL，此时，聚丙烯酸/混合硅烷＝8的比例，聚丙烯酸分子与氨气分子的比例为1:13.3～1:15.2。

实施例17

本实施例提供了一种骨架中含有二硫键的有机-无机复合型SiO₂纳米空心球，记为第十七样品。所述纳米空心球粒径尺寸为60～100nm，壳层的厚度为10nm，壳层中硫的含量为2.68wt％。

本实施例还提供了所述有机-无机复合型SiO₂纳米空心球的制备方法，所述制备方法的步骤S1701至步骤S1705与实施例4的步骤S401至步骤S405基本一致，所不同的是，步骤S1702中所取的聚丙烯酸水溶液的量为1.5mL，此时，聚丙烯酸/混合硅烷＝40的比例，聚丙烯酸分子与氨气分子的比例为1:2.73～1:3.05。

上述实施例2～17所制备的有机-无机复合型二氧化硅纳米空心球，粒径尺寸基本控制在100nm以下，且通过调控一系列实验参数，空心球的组成(即二硫键或四硫键的含量)和结构(即粒径和空腔尺寸)可以调控，具有高的药物负载容量，阿霉素的负载量超过30wt％，且对细胞内高浓度的谷胱甘肽具有响应性降解性能，所述制备方法具有操作简单、重复性好、绿色环保、可规模化制备、适用范围广等优点，在构筑药物递送系统方面具有巨大的应用前景。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。