光功能化双介孔结构氧化硅纳米载体的设计制备及基因/药物共运输研究

Combination of traditional chemotherapy and gene therapy is a significant therapeutic strategy for cancer. However, due to the lack of efficient drug co-delivery methods, studying on the novel preparation methods of multifunctional drug co-delivery nanocarrier has become the focus of current research. In our previous work, we developed a one-pot method for fabricating dual-mesoporous silica nanospheres based on the modified Stöber method together with a selective etching strategy. On this foundation, we will further regulate the reaction parameters in each typical stage, and investigate the influencing factors of organic-inorganic hybrid structures. The project aims at deeply and roundly studying the morphology formation law in conditions of organosilane-assisted selective etching. The formation mechanism of dual-mesoporous silica shell will be conclusively estimated, and we will try to establish an integrated theory of organosilane-assisted selective etching. Then, we will investigate the drug co-delivery performance of dual-mesoporous silica nanocarrier, and optimize its structural parameters for constructing optically functional drug co-delivery nanocarrier model. The success of the project will facilitate dual-mesoporous structured drug co-delivery silica nanocarriers further development and extensive application, and lay the foundation of the development of novel structured type of mesoporous silica nanocarriers.

传统化疗和基因治疗相结合是治疗肿瘤的重要策略之一,但是缺少有效的药物共运输方法，迫切需要研究和发展新型功能化的药物共运输纳米载体。本项目在前期工作中，发展了一种改进溶胶-凝胶法结合有机硅烷辅助选择性刻蚀思路，成功制备出双介孔结构氧化硅复合纳米颗粒。本项目将在前期研究工作的基础上，细化刻蚀过程，调控各典型阶段反应参数，考察氧化硅框架结构中有机-无机杂化分布对刻蚀形貌的影响，更深入、更全面地研究有机硅烷辅助选择性刻蚀条件下刻蚀形貌形成规律，阐明双介孔结构氧化硅壳层形成机理，建立较为完善的有机硅烷辅助选择性刻蚀理论。在此基础上，考察双介孔结构参数与药物共运输性能之间的联系，优化双介孔结构参数，构筑光功能化双介孔结构氧化硅药物共运输纳米载体模型。本项目的研究将会促进光功能化双介孔结构药物共运输纳米载体的快速发展和广泛应用，并为更多结构类型介孔氧化硅纳米载体的开发奠定基础。

传统化疗和基因治疗相结合是治疗肿瘤的重要策略之一,但是缺少有效的药物共运输方法，迫切需要研究和发展新型功能化的药物共运输纳米载体。本项目将在前期研究工作的基础上，细化刻蚀过程，调控各典型阶段反应参数，考察氧化硅框架结构中有机-无机杂化分布对刻蚀形貌的影响，更深入、更全面地研究有机硅烷辅助选择性刻蚀条件下刻蚀形貌形成规律，阐明双介孔结构氧化硅壳层形成机理，建立较为完善的有机硅烷辅助选择性刻蚀理论。通过有机硅烷的合理设计，成功制备了内壳中的小孔（〜3 nm）和外壳中的大孔（〜40 nm）的双介孔结构，可以有效地共同递送抗癌药物和siRNA。 由于所制备的平台具有极高的药物装载效率和低细胞毒性，因此在体外观察到了针对MCF-7细胞的出色的协同治疗功效。此外，双介孔结构中引入的金纳米核可用于荧光寿命成像显微镜（FLIM）分析监测药物在细胞质中的释放。此外，通过将钙钛矿量子点（QD）嵌入合理设计的双介孔二氧化硅中制备纳米激光器。双介孔二氧化硅纳米复合材料的最外有机-无机杂化壳充当了钙钛矿量子点的保护层具有防水性，并赋予纳米复合材料超疏水性。我们还通过有机硅烷复配设计，实现了各向异性自组装方法，首次成功制备了具有可调节机械性能的卵黄壳结构的偏心介孔有机二氧化硅（YEMO）纳米复合材料。 我们证明了通过控制结构参数、介孔骨架的交联度和反应的旋转速度来精确控制YEMO力学性能的可行性。 对YEMO的制备机理，力学性能进行了研究。 所得YEMO的杨氏模量（EY）可以在2.4 MPa至65 MPa之间调节。 因此，在相同的孵育时间下，我们实现了细胞摄取的连续控制，从约15％到约80％。 为了进一步证明具有软特性的YEMO的高效药物输送，与“硬”药品相比，载有抗癌药阿霉素的“软” YEMO的毒性更高。