本发明属于纳米复合材料技术领域，具体为一种ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子的制备方法。
背景技术
目前，化疗是临床上治疗癌症的主要手段之一，但是抗肿瘤药物存在巨大的副作用，在治疗过程中会对人体正常组织造成不可逆转的伤害，降低人体的免疫能力，导致药物利用率降低从而延误治疗。究其原因，主要还是抗肿瘤药物的非选择性导致其在人体内分布广泛引起的。因此，设计制备安全高效的药物载体提高抗肿瘤药物的利用效率，降低其副作用一直是研究热点。
介孔二氧化硅纳米粒子msn作为药物载体具有独特的结构和性能优势：较大的比表面积和介孔体积，规则可调的孔道结构，生物相容性较好，表面易修饰等。2001年，msn首次被报道用于药物输送载体，并且在之后的十几年中，基于msn的纳米药物载体的研究取得了巨大的发展。虽然msn已经被证实具有一定的生物相容性以及可降解性。但是，在实际应用中仍然很难保证纳米材料的完全代谢，可能会迅速在网状内皮系统，如肝脏和脾脏等部位富集，从而带来长期毒性等问题，严重限制了基于msn药物载体的临床转换应用。因此制备可生物降解的有机-无机杂化纳米粒子，既具有无机基质的介孔结构与性能，又具有有机部分的生物降解性，提高药物载体的效率与安全代谢性，成为药物载体领域研究的重点。
周期性介孔有机硅纳米粒子的发现与制备为上述问题的解决打开了一扇新的大门。周期性介孔有机硅是一类新型的有机-无机杂化纳米介孔材料，具有介于2-30nm的有序介孔和孔壁结构，其中的有机功能基团通过两个或多个sio1.5桥联基团，例如(eto)3si-r-si(oet)3，r＝ch2-ch2，c6h4作为构筑单元均匀分布在材料的介孔骨架中。通过调节骨架中的有机功能桥联基团可以改变材料的表面性质，继而可以改变材料的整体性质。因此，研究人员以含有外界环境刺激下可裂解的有机桥联基团的烷氧基硅烷前驱体作为硅源，制备出一系列刺激响应型自降解有机硅纳米粒子用于药物或者基因的运输，以保证药物运输效率以及载体自身安全代谢。目前已利用含有二硫键的烷氧基硅烷前驱体制备出氧化还原和酶响应的自降解的有机硅纳米粒子，但是这类刺激响应型可降解有机硅纳米粒子的种类偏少，一定程度上限制了其作为抗肿瘤药物载体的应用。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种能够应用于抗肿瘤药物载体的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子的制备方法，包含以下步骤：
a、将对苯二甲醛和二溴新戊二醇加入含有对甲苯磺酸的有机溶剂a中，于100～120℃反应9～16h，得到含有缩醛基团的ph-响应小分子，结构式如下：
有机溶剂a为甲苯或者苯；
b、将三乙胺、硅烷偶联剂、ph-响应小分子加入有机溶剂b中，于50～80℃反应5～8h，反应结束后加入正己烷，通过中性氧化铝柱出去铵盐，旋蒸干燥得到含有ph-响应基团的桥联烷氧基硅烷前驱体，结构式如下：
有机溶剂b为四氢呋喃或二甲亚砜；
c、将十六烷基三甲基溴化铵溶解于水中，加入三乙胺和正硅酸四乙酯，在80～100℃下反应0.5～1.5h，加入混合硅源，继续反应4～6h，离心并用乙醇洗涤之后得到白色固体，将白色固体重新分散至水中，加入2～5ml氨水，在80～100℃反应4～6h，离心，水洗干燥后得到ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子。
步骤a中对苯二甲醛、二溴新戊二醇、对甲苯磺酸的质量比为10～30∶35～45∶1～3。
步骤b中硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，三乙胺、硅烷偶联剂、ph-响应小分子的质量比为2～4：3～5：1～3。
步骤c中十六烷基三甲基溴化铵、三乙胺、正硅酸四乙酯、混合硅源的质量比为2～5:1～3:2～5:4～7，混合硅源为正硅酸四乙酯和ph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体，正硅酸四乙酯和ph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体的质量比为1～2:1～5。
ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子用作抗肿瘤药物的载体。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：本发明首次合成基于缩醛基团的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子，可实现弱酸性环境刺激下的自降解，为制备刺激响应型有机硅纳米粒子提供新的选择性；本发明得到的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子，具有的中空空腔，作为负载药物的容器，可以较大的提高药物负载量，介孔孔道为药物的负载和释放提供途径；本发明得到的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒，用于抗肿瘤药物输送，可以实现载体自身的安全代谢，避免体内富集带来的毒副作用，具有一定的临床应用价值。
附图说明
图1是实施例四制得的含缩醛基团的ph-响应小分子的核磁共振图谱；
图2是实施例四制得的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子的透射电镜图；
图3是ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子不同降解时间透射电镜图；
图4是药物负载的纳米粒子对kb细胞的杀伤作用。
具体实施方式
实施例一
(1)将20.0g对苯二甲醛、80.0g二溴新戊二醇以及0.5g对甲苯磺酸溶解至300ml甲苯中，100℃回流反应9h，冷却至室温后，过滤得到白色粉末即为缩醛基团的ph-响应小分子。
(2)将1.0g三乙胺、1.5g3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、0.5gph-响应小分子加入20ml四氢呋喃中，于50℃反应5h，反应结束后加入30ml正己烷，通过中性氧化铝柱出去铵盐，旋蒸干燥得到含有ph-响应基团的桥联烷氧基硅烷前驱体。
(3)将2.0g十六烷基三甲基溴化铵溶解于20ml水中，然后加入1.0g三乙胺和2.0g正硅酸四乙酯，80℃下反应1h，得到二氧化硅模板；然后加入4.0g混合硅源，混合硅源由2.0g正硅酸四乙酯和2.0gph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体组成，继续反应4h，离心并用乙醇洗涤之后得到白色固体，将白色固体重新分散至水中，加入2ml氨水，80℃反应4h除去模板二氧化硅，离心，水洗干燥后得到ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子。
实施例二
(1)将25.0g对苯二甲醛、90.0g二溴新戊二醇以及1.5g对甲苯磺酸溶解至1000ml苯中，120℃回流反应16h，冷却至室温后，过滤得到白色粉末即为缩醛基团的ph-响应小分子。
(2)将2.0g三乙胺、2.5g3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、1.5gph-响应小分子加入20ml四氢呋喃中，于80℃反应8h，反应结束后加入60ml正己烷，通过中性氧化铝柱出去铵盐，旋蒸干燥得到含有ph-响应基团的桥联烷氧基硅烷前驱体。
(3)将5.0g十六烷基三甲基溴化铵溶解于50ml水中，然后加入3.0g三乙胺和5.0g正硅酸四乙酯，100℃下反应1.5h，得到二氧化硅模板；然后加入7.0g混合硅源，混合硅源由2.0g正硅酸四乙酯和5.0gph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体组成，继续反应6h，离心并用乙醇洗涤之后得到白色固体，将白色固体重新分散至水中，加入5ml氨水，100℃反应6h除去模板二氧化硅，离心，水洗干燥后得到ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子。
实施例三
(1)将45.0g对苯二甲醛、170.0g二溴新戊二醇以及2.0g对甲苯磺酸溶解至1200ml甲苯中，110℃回流反应12.5h，冷却至室温后，过滤得到白色粉末即为缩醛基团的ph-响应小分子。
(2)将1.5g三乙胺、2.0g3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、1.0gph-响应小分子加入10ml二甲亚砜中，于65℃反应6.5h，反应结束后加入30ml正己烷，通过中性氧化铝柱出去铵盐，旋蒸干燥得到含有ph-响应基团的桥联烷氧基硅烷前驱体。
(3)将3.5g十六烷基三甲基溴化铵溶解于35ml水中，然后加入2.0g三乙胺和3.5g正硅酸四乙酯，90℃下反应1h，得到二氧化硅模板；然后加入5.0g混合硅源，混合硅源由1.5g正硅酸四乙酯和3.5gph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体组成，继续反应5h，离心并用乙醇洗涤之后得到白色固体，将白色固体重新分散至水中，加入3.5ml氨水，90℃反应5h除去模板二氧化硅，离心，水洗干燥后得到ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子。
实施例四
(1)将13.0g对苯二甲醛、52.0g二溴新戊二醇、以及0.3g对甲苯磺酸溶解至200ml甲苯中，120℃回流反应14h，冷却至室温后，过滤得到白色粉末即为缩醛基团的ph-响应小分子。附图1为实施例四制得的含有缩醛基团的ph-响应小分子的核磁图谱，从图中可以明显的看出已成功合成含有缩醛基团的ph-响应小分子。
(2)将1.5g三乙胺，3.3g3-氨基丙基三乙氧基硅，1.0gph-响应小分子加入10ml四氢呋喃中，于50℃反应6h，反应结束后加入30ml正己烷，通过中性氧化铝柱出去铵盐，旋蒸干燥得到含有ph-响应基团的桥联烷氧基硅烷前驱体。
(3)将2.0g十六烷基三甲基溴化铵溶解于20ml水中，然后加入0.8g三乙胺和0.9g正硅酸四乙酯，95℃下反应1h，得到二氧化硅模板；然后加入2.0g混合硅源，混合硅源由1.0g正硅酸四乙酯和1.0gph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体组成，继续反应4h，离心并用乙醇洗涤之后得到白色固体，将白色固体重新分散至水中，加入2ml氨水，95℃反应4h除去模板二氧化硅，离心，水洗干燥后得到ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子。图2为实施例四制得的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子的透射电镜图，从图中可以看出具有中空介孔结构的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子，粒径约为100nm。
实施例五
(1)将47.0g对苯二甲醛、162.0g二溴新戊二醇、以及2.5g对甲苯磺酸溶解至1600ml甲苯中，115℃回流反应15h，冷却至室温后，过滤得到白色粉末即为缩醛基团的ph-响应小分子。
(2)将1.7g三乙胺，4.5g3-氨基丙基三乙氧基硅，2.7gph-响应小分子加入30ml四氢呋喃中，于75℃反应7.5h，反应结束后加入60ml正己烷，通过中性氧化铝柱出去铵盐，旋蒸干燥得到含有ph-响应基团的桥联烷氧基硅烷前驱体。
(3)将4.5g十六烷基三甲基溴化铵溶解于45ml水中，然后加入2.7g三乙胺和4.6g正硅酸四乙酯，95℃下反应1.4h，得到二氧化硅模板，然后加入6.0g混合硅源，混合硅源由1.7g正硅酸四乙酯和4.3gph-响应桥联烷氧基硅烷前驱体组成，继续反应5.4h；离心并用乙醇洗涤之后得到白色固体，将白色固体重新分散至水中，加入2ml氨水，98℃反应4.2h除去模板二氧化硅，离心，水洗干燥后得到ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子。
效果测试
一、纳米粒子在弱酸性环境下的降解行为
将5mg实施例四制得的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子分散至50mlpbs溶液中(ph＝5)中，搅拌，不同时间内取样，透射电镜测试，从而确定纳米粒子在弱酸性环境下的降解行为。图3为ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子不同时间透射电镜图，从图中可以明显看出，在弱酸性环境下，本发明所合成的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子能够发生降解。
二、药物负载性能
以阿霉素作为模拟药物用来研究载体的药物负载性能。将0.5ml阿霉素溶液加入到10ml含有1mg的实施例四制得的ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子的水溶液中，搅拌24h后离心得到纳米复合药物载体，测试上清液中阿霉素的浓度，计算得到该纳米粒子的药物负载效率和药物负载量分别为86.4％和162.9ugmg-1。
三、细胞存活率
将上述制备好的纳米复合药物载体，载入到人口腔上皮癌细胞(kb细胞)中，研究了不同条件下细胞的成活率。图4为kb细胞分别与负载药物之后不具可降解性的中空介孔二氧化硅纳米粒子，ph响应可降解中空介孔有机硅纳米粒子以及纯阿霉素共同培养一段时间之后的细胞存活率。mtt结果显示，药物载体进入细胞之后，ph响应自降解使得载有阿霉素(dox)的药物载体对肿瘤细胞有更好好的抑制效果。