具有分级孔结构的多孔空心碳纳米球的可控制备及其用作协同治疗

由于多孔空心碳球具有优良的物理化学性质和在能源、催化和生物医学等领域的广泛应用,其设计和控制合成近年来吸引了广泛的关注。大量研究表明:多孔空心球的粒径尺寸、空腔尺寸、壳层厚度、壳层表面的粗糙度、壳层中的孔道尺寸和空间结构等参数会影响分子输运和负载、细胞摄取等性能。然而,目前如何设法制备具有中心辐射状的大尺寸介孔和内表面粗糙结构的多孔空心碳纳米球,仍然是一个巨大的挑战。

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最近,北京科技大学生物传感中心杜鑫副教授与澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授等研究人员合作,巧妙的利用具有辐射状孔道结构的树枝状二氧化硅纳米粒子作为硬模板,采用表面纳米铸造的策略,将酚醛树脂聚合物可控的生长在辐射状孔道中,经过碳化和模板去除后,成功的实现了具有分级孔结构的多孔空心碳纳米球的可控制备。这种多孔空心碳球的壳层中不仅具有中心辐射的大尺寸介孔,而且具有无序的微孔。这种合成策略可能为聚合物和碳基纳米复合材料的可控合成提供新的契机。

由于具有特殊的结构和一定的石墨化程度,这种多孔空心碳纳米球被用作载体平台。首先将无毒的、带正电荷的、低分子量的支化聚乙烯亚胺(PEI)修饰到辐射状孔道的表面,从而实现大尺寸基因分子的有效负载;然后进一步修饰聚乙烯二醇(PEG),来提高其稳定性。构筑的递送系统不仅可以有效的将近红外光转化为热能,还具有较高的基因和药物共负载的能力,并能有效的将它们递送到癌细胞中。在热疗、化疗和基因治疗的协同作用下,几乎杀死了所有癌细胞。因此,该协同治疗纳米递送系统为肿瘤诊疗剂的研发提供了一定的参考。

相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201602592)上。

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