鄧玉美，王 蕾，李 棟，桑紅源,涂鄭宇

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

近年來隨著研究的不斷深入，介孔材料應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊。介孔SiO2納米粒子的有利前景之一是藥物輸送。但是，這種應(yīng)用有一些先天性的限制，例如，如何攜帶藥物去目標(biāo)器官或身體的某個(gè)定點(diǎn)[1-10]。因此，具有熒光性能的介孔SiO2材料在靶向藥物運(yùn)輸中受到相當(dāng)大的關(guān)注，其制備以及性能研究也成為當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)。

本文在前期研究基礎(chǔ)上，合成一種多色熒光介孔SiO2核殼納米粒子fnSiO2@mSiO2，它由三元FRET染料摻雜的納米粒子為核，介孔SiO2為殼所構(gòu)成。本文對合成3種染料摻雜的核殼粒子的熒光發(fā)射進(jìn)行了考察，并選用布洛芬作為藥物分子，考察了其在藥物分子的負(fù)載和熒光檢測方面的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

PG-S型電子天平（梅特勒·托利多儀器（上海）有限公司）；JJ-1增力電動(dòng)攪拌器（上海梅香儀器有限公司）；B51型磁力攪拌器（上海志威電器有限公司）；菲恰爾TGL-16C型離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；Cary100紫外-可見分光光度計(jì)（美國瓦里安公司）；1200H超聲波洗滌器（上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司）；DHG-9003A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥器（上海益恒實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）。

NaOH，NaH2PO4，無水乙醇，NH3·H2O均為分析純，上海凌峰化學(xué)有限公司生產(chǎn)；HCl（1M 自制）布洛芬（A.R.美國AMRESCO公司）；去離子水（自制）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

核殼納米粒子對布洛芬的負(fù)載和釋放：先用pH值為7.4 NaH2PO4-NaOH緩沖溶液配置0.1M的布洛芬溶液，之后將核殼粒子分散到溶液中，使布洛芬分子負(fù)載到孔道中，然后將粒子在配制的模擬體液NaH2PO4-NaOH緩沖溶液中進(jìn)行布洛芬的釋放，通過紫外吸收或高效液相色譜來測試不同時(shí)間布洛芬的釋放量。

1.3 表征

熒光光譜是在Cary Eclipse熒光儀上測試。

紫外可見吸收在紫外-可見分光光度計(jì)上進(jìn)行，表征采用美國瓦立安公司生產(chǎn)的Carry100型紫外-可見分光光度計(jì)，測定溶液中藥物分子布洛芬的吸光度。

共焦熒光顯微在Leica TCSSP5顯微鏡上測得。

2 結(jié)果與討論

2.1 單個(gè)核殼粒子熒光強(qiáng)度計(jì)算

由于二元或三元染料摻雜的粒子計(jì)算較為復(fù)雜，因此，選用FITC（異硫氰酸熒光素）單獨(dú)摻雜的粒子作為代表進(jìn)行計(jì)算，并與溶液中FITC染料分子的熒光強(qiáng)度進(jìn)行比較，通過計(jì)算得到單個(gè)粒子強(qiáng)度值為134.4，見圖1。

圖1 粒子濃度與熒光強(qiáng)度曲線Fig.1 Curve of particle concentration and fluorescence intensity

由圖1進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到染料分子濃度與強(qiáng)度的曲線，如圖2，由曲線可得單個(gè)染料分子的熒光強(qiáng)度為0.1844。

圖2 染料分子濃度與強(qiáng)度的曲線Fig.2 Curve of dye molecules concentration and fluorescence intensity

單個(gè)球形粒子與單個(gè)染料分子強(qiáng)度比較：134.4/0.1844≈728。在水溶液中，摻雜染料單個(gè)fnSiO2@mSiO2核殼粒子的熒光強(qiáng)度約為單個(gè)染料分子的728倍，熒光強(qiáng)度大大增強(qiáng)，當(dāng)應(yīng)用作藥物靶向傳輸時(shí)可以大大提高靶向示蹤的靈敏度。

2.2 熒光光譜考察

對9種不同比例3種染料摻雜的核殼粒子在488nm單一波長激發(fā)下進(jìn)行熒光光譜表征，考察他們的熒光性能，見圖3。

圖3 FITC、RBITC 與R101-SE 不同比例摻雜時(shí)的紫外可見吸收Fig.3 UV-Vis of FITC、RBITC and R101-SE in different proportions doping

圖3（h）中同時(shí)出現(xiàn)了FITC和RBITC的熒光發(fā)射峰，說明兩種染料都摻雜到了核殼納米粒子的介孔中，并且在單一波長的激發(fā)下，兩種染料之間發(fā)生了能量傳遞，F(xiàn)ITC受激發(fā)產(chǎn)生的520nm處的熒光發(fā)射可以激發(fā)RBITC再產(chǎn)生熒光發(fā)射，由此實(shí)現(xiàn)了單一波長激發(fā)二重?zé)晒獍l(fā)射的熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系。同樣，圖3（c）、（d）、（e）中同時(shí)出現(xiàn)了R101-SE和RBITC的熒光發(fā)射峰，說明兩種染料都摻雜到了核殼納米粒子的介孔中，兩種染料之間發(fā)生了能量傳遞，RBITC受激發(fā)產(chǎn)生的熒光發(fā)射可以激發(fā)R101-SE再產(chǎn)生熒光發(fā)射。而圖3（i）中則同時(shí)出現(xiàn)了FITC、RBITC及R101-SE的熒光發(fā)射峰，說明3種染料都摻雜到了核殼納米粒子的介孔中，并且在單一波長的激發(fā)下，F(xiàn)ITC受激發(fā)產(chǎn)生的熒光發(fā)射可以激發(fā)RBITC再產(chǎn)生熒光發(fā)射，而RBITC受FITC激發(fā)產(chǎn)生的熒光發(fā)射可以再激發(fā)R101-SE再產(chǎn)生熒光發(fā)射，3種染料之間發(fā)生了能量傳遞，由此實(shí)現(xiàn)了單一波長激發(fā)下三重?zé)晒獍l(fā)射的熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系。

2.3 洛芬的負(fù)載和釋放

2.3.1 布洛芬從多色熒光核-殼納米粒子中的釋放過程 通過對核殼納米粒子加入前后布洛芬溶液的紫外可見吸收光譜的測試，得到約12%的布洛芬分子負(fù)載到了核殼納米粒子中，見圖4。

從圖4中看出，前2h布洛芬從布洛芬-多色熒光核-殼納米粒子混合體系中大量釋放，然后逐漸開始穩(wěn)定。95%被多色熒光核-殼納米粒子吸收的的布洛芬在48h內(nèi)被釋放出來，說明該體系具有緩釋的功能。

圖4 布洛芬在多色熒光核-殼納米粒子中的釋放過程Fig.4 The released process of Ibuprofen in multicolor fluorescent nuclear -Shell Nanoparticles

2.3.2 布洛芬負(fù)載前和釋放后的紫外吸收 對布洛芬分子負(fù)載前和從核殼納米粒子中釋放后的性質(zhì)也進(jìn)行了考察，布洛芬負(fù)載前和釋放后的紫外吸收圖譜，見圖5。

圖5 釋放前布洛芬紫外可見吸收（a）與釋放后（b）布洛芬紫外可見吸收的比較Fig.5 UV-Vis of ibuprofen released before and after

由圖5可知，可見吸收峰的位置保持不變，并沒有新的能帶出現(xiàn)。因此，被多色熒光核-殼納米粒子吸收的布洛芬以其原始狀態(tài)被釋放出來，說明材料對藥物分子的性質(zhì)沒有影響。

2.3.3 負(fù)載藥物分子后的核殼納米粒子的共焦熒光顯微觀察 8種由不同比例FITC、RBITC及R101-SE摻雜的布洛芬-多色熒光核-殼納米粒子體系混合在一起并由488nm氬離子光束激發(fā)后，其共焦熒光顯微照片產(chǎn)生布洛芬-多色熒光核-殼納米粒子混合體系的編碼顏色，見圖6。

在共焦顯微鏡下觀察，負(fù)載藥物分子的核殼納米粒子在單一波長激發(fā)下產(chǎn)生了清晰的5種不同顏色多彩熒光發(fā)射，故當(dāng)不同比例染料摻雜的粒子分別負(fù)載不同的藥物分子時(shí)，將可以同時(shí)進(jìn)行多通道檢測。多色熒光核-殼納米粒子攜帶不同的藥物時(shí)表現(xiàn)出不同的顏色，可證明多色熒光共振能量轉(zhuǎn)移核-殼納米粒子在多元藥物傳輸方面的潛力。

圖6 混合粒子的的多彩熒光發(fā)射Fig.6 The colorful fluorescence emission of hybrid particle

3 結(jié)論

本文通過考察fnSiO2@m SiO2核殼納米粒子的熒光性能以及其在藥物分子的負(fù)載和熒光檢測方面的應(yīng)用，得出：在核殼納米粒子中產(chǎn)生了有效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，其介孔殼層可以為藥物分子提供存儲空間，并且通過負(fù)載前后藥物分子紫外可見吸收的比較，判斷納米粒子對藥物分子的性質(zhì)不產(chǎn)生影響。同時(shí)通過考察藥物分子從核殼納米粒子中的釋放過程得出該體系具有緩釋功能。結(jié)果表明該體系在多元藥物分子靶向運(yùn)輸體系將將會(huì)有很好的應(yīng)用前景。

［1］D.Arcos,A.López-Noriega,E.Ruiz-Hernández,O.Terasaki,and M.Vallet-Reg1［J］.Chem.Mater.，1999,（11）：1110；2009,21：1000.

［2］X.Li,L.Zhang,X.Dong,J.Liang,J.Shi,Micropor.Mesopor.Mater.2007,102,151.

［3］Y.Zhu,J.Shi,W.Shen,X.Dong,J.Feng,M.Ruan,Y.Li,Angew［J］.Chem.Int.Ed.，2005,44：5083.

［4］P.Horcajada,A.Ramila,J.P.Pariente,M.Vallet-Regi,Micropor［J］.Mesopor.Mater.2004,68：105.

［5］A.L.Doadrio,E.M.B.Sousa,J.C.Doadrio,J.Pérez-Pariente,I.Izquierdo-Barba,M.Vallet-Regí［J］.J.Controlled Release，2004,97：125.

［6］B.Munoz,A.Ramila,J.P.Pariente,I.Diaz,M.Vallet-Regi［J］.Chem.Mater.，2003,15：500.

［7］A.Ramila,B.Munoz,J.P.Pariente,M.Vallet-Regi,J.Sol-Gel Sci［J］.Technol.，2003,26：1119.

［8］N.K.Mal,M.Fujiwara,Y.Tanaka,T.Taguchi,M.Mastuskata［J］.Chem.Mater.，2003,15：3385.

［9］N.K.Mal,M.Fujiwara,Y.Tanaka［J］.Nature2003,421：350.

［10］M.Vallet-Regi,A.Rámila,R.P.del Real,J.Pérez-Pariente［J］.Chem.Mater.，2001,13：308.