雷　津，宋　丹，王利華

(天津生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津　300462)

?

SiO2氣凝膠的制備，性能及在生命醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

雷津，宋丹，王利華

(天津生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300462)

二氧化硅氣凝膠具有獨(dú)特的理化性質(zhì)和生物相容性，使其成為生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的重要選擇之一。闡述了二氧化硅氣凝膠的制備工藝、機(jī)理及影響因素，分析了二氧化硅氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響，綜述了二氧化硅氣凝膠在藥物輸送系統(tǒng)、生物催化劑和生物傳感器等方面的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，最后展望了二氧化硅氣凝膠在生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。

二氧化硅氣凝膠；制備；性能；生命醫(yī)學(xué)；應(yīng)用

二氧化硅氣凝膠是以氣體為分散介質(zhì)，二氧化硅膠體粒子聚結(jié)而成的一種超低密度納米非晶態(tài)固體介孔材料。二氧化硅氣凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔洞交錯(cuò)聯(lián)通，使其具有高孔隙率、高比表面積、超低密度的等優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特的熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)[1-4]，被稱(chēng)之為“改變世界的材料”。因此，該材料在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究等多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。此外，生物相容性和生物降解性的優(yōu)點(diǎn)使其可廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域。

本文首先介紹了二氧化硅氣凝膠制備工藝、反應(yīng)機(jī)理及其影響因素，其次分析了微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。概述了二氧化硅氣凝膠在藥物輸送系統(tǒng)、生物催化劑和生物傳感等的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，最后對(duì)其在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

1　二氧化硅氣凝膠的制備

當(dāng)前，二氧化硅氣凝膠的制備工藝包括溶膠-凝膠法(Kister法)、焚燒法和化學(xué)沉淀法等。其中由于溶膠-凝膠法便于調(diào)控二氧化硅氣凝膠的三維骨架結(jié)構(gòu)，成為了研究的熱點(diǎn)。

1.1溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法制備過(guò)程如圖1所示：首先將硅源、溶劑和水等原料按照配比混合均勻，在酸催化劑和堿催化劑的作用下，硅源物質(zhì)水解形成凝膠溶液。經(jīng)老化過(guò)程，硅凝膠溶液進(jìn)一步縮聚和脫水形成無(wú)機(jī)長(zhǎng)鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，之后通過(guò)表面改性過(guò)程和干燥步驟獲得三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的二氧化硅氣凝膠[1-2]。

在制備過(guò)程中，凝膠的合成、老化和干燥步驟是工藝的關(guān)鍵。凝膠的合成直接決定了凝膠的結(jié)構(gòu)形態(tài)，對(duì)產(chǎn)品的性能有直接的影響。硅源的性質(zhì)是凝膠質(zhì)量的重要因素。典型的硅源有無(wú)機(jī)硅鹽類(lèi)(水玻璃、硅溶膠等)、有機(jī)硅化合物(正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、聚硅氧烷等)、金屬醇鹽類(lèi)[1]。與無(wú)機(jī)硅鹽類(lèi)做原料相比，有機(jī)硅化合物更易制備高純度的二氧化硅氣凝膠。酮類(lèi)和醇類(lèi)是主要的溶劑。一般情況下，凝膠的制備會(huì)在水溶液中進(jìn)行。然而，由于離子液體作為溶劑具有模板效應(yīng)、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向(孔徑及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié))、催化及化學(xué)控制劑及可回收循環(huán)利用等優(yōu)勢(shì)[5-8]，眾多學(xué)者以咪唑鹽[C6mim][BF4][5]、1-丁基-3-甲基咪唑-四氟硼酸鹽[C4mim][BF4][7]、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽[C6mim][PF6][8]等離子液體作為溶劑通過(guò)溶膠-凝膠法制備了不同性能的二氧化硅氣凝膠，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能表征。典型的催化劑則是無(wú)機(jī)酸或堿，如鹽酸、氫氟酸、氨水等。催化劑的選擇決定了凝膠形成的時(shí)間和凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖1　溶膠-凝膠法制備二氧化硅氣凝膠工藝流程Table 1　Process flow of silica aerogel prepared by sol-gel method

老化是指凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)初步形成后的一定時(shí)間內(nèi)，母液中的小顆粒溶解縮聚于大顆粒表面，從而進(jìn)一步強(qiáng)化凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程[1-2]。老化過(guò)程可以調(diào)整孔徑結(jié)構(gòu)，優(yōu)化孔徑分布，強(qiáng)化凝膠網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度、硬度和密度。老化過(guò)程中若更換溶劑或在母液中添加其他改性物質(zhì)，可改變二氧化硅氣凝膠的性質(zhì)，如增加親水性、憎水性、調(diào)整機(jī)械強(qiáng)度或韌性等[1-2]。老化過(guò)程在產(chǎn)品制備過(guò)程中承上啟下，對(duì)產(chǎn)品的性能有著重要影響。

干燥步驟直接關(guān)系二氧化硅氣凝膠產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。由于二氧化硅氣凝膠的孔徑為納米級(jí)，干燥過(guò)程中，孔隙內(nèi)液體會(huì)產(chǎn)生巨大的張力，易破壞產(chǎn)品的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前，主流的干燥方法有：超臨近干燥法、冷凍干燥法和常壓干燥法[1-2]。超臨界流體無(wú)氣液界面，因此超臨近干燥法可以最大限度的保存二氧化硅氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。冷凍干燥法通過(guò)低溫環(huán)境將溶劑的氣液界面轉(zhuǎn)變?yōu)闅夤探缑?，從而消除孔隙中溶劑的張力，進(jìn)而保存產(chǎn)品的三維結(jié)構(gòu)。但是溶劑結(jié)晶也會(huì)在一定程度上破壞產(chǎn)品的孔徑結(jié)構(gòu)。常壓干燥法原理簡(jiǎn)單，但無(wú)法消除溶劑張力的影響。從產(chǎn)品性能和質(zhì)量角度考慮，超臨近干燥法最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1.2焚燒法

焚燒法是硅化合物在氫氣氛圍下燃燒得到氧化硅殘留物即二氧化硅氣凝膠的方法。以四氯化硅為例，其反應(yīng)方程式為式如下：

SiCl4+2H2+O2=SiO2+4HCl

候貴華[9]以3%的鹽酸多次浸泡稻殼，干燥后在540 ℃下加熱煅燒4 h制備成白色粒狀二氧化硅氣凝膠。周小春等[10]采用相似方法從稻殼中獲得了純度99%以上的非晶態(tài)二氧化硅氣凝膠。該方法制備的二氧化硅氣凝膠易含雜質(zhì)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，遇水易坍塌。因此，該方法仍需進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。

與其他制備方法(如沉淀法、球磨法等)相比，溶膠-凝膠法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。

2　二氧化硅氣凝膠的性能

二氧化硅氣凝膠的性能參數(shù)如表1所示。納米級(jí)孔隙和網(wǎng)絡(luò)多孔結(jié)構(gòu)是二氧化硅氣凝膠特性的根源。由于其平均孔徑約為20 nm，孔隙內(nèi)部的氣體分子無(wú)法自由流動(dòng)，與二氧化硅氣凝膠呈相對(duì)固定狀態(tài)。此時(shí)，氣相無(wú)法參與熱對(duì)流，而氣體的熱導(dǎo)率很低，因而二氧化硅氣凝膠可呈現(xiàn)極佳的絕熱性能[1-2,11]。值得注意的是，二氧化硅具有優(yōu)良的生物相容性、組織相容性和生物降解性[3,12]。二氧化硅氣凝膠的獨(dú)特性能為其在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域的廣泛使用提供了可能性。

表1　二氧化硅氣凝膠和單晶硅特性對(duì)比Table 1　The characteristics comparison of silica aerogel and monocrystalline silicon

a：采用密度為0.1 g/cm3的二氧化硅氣凝膠測(cè)定得出。

3　二氧化硅氣凝膠在生命科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1靶向藥物、藥物緩釋及藥物輸送系統(tǒng)

藥物輸送系統(tǒng)是一種給藥新概念，具有用藥少，作用高，毒副作用小的特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于藥物釋放機(jī)制的多樣性[13]。二氧化硅氣凝膠具有高比表面積、高孔隙率、可調(diào)控的孔徑結(jié)構(gòu)和孔徑分布及生物相容性等特點(diǎn)。此外，它還可以增加低溶解度藥物的生物利用度，同時(shí)提高其穩(wěn)定性和釋放動(dòng)力學(xué)，甚至具有選擇靶向性[3,13]。因此，二氧化硅氣凝膠已被廣泛用于藥物(包括藥物、酶、氨基酸和蛋白質(zhì)等)輸送系統(tǒng)的研究。目前，研究重點(diǎn)包括二氧化硅氣凝膠的合成、藥物負(fù)載方法、吸附負(fù)載與藥物釋放等[14]。

Rajanna等[15]采用礦物油乳化法以稻草灰為原料制備了二氧化硅氣凝膠微粒，對(duì)其負(fù)載不溶性藥物(布洛芬和丁香酚)后，探討了其釋放動(dòng)力學(xué)。研究表明，單位重量的二氧化硅氣凝膠微粒可分別負(fù)載0.87 g布洛芬或8.133 g丁香酚。釋放動(dòng)力學(xué)則表明釋放吸附的無(wú)定型布洛芬需要30 min，而釋放丁香酚則需要17天。Smirnova等[16]分別研究了負(fù)載酮洛芬和灰黃霉素的二氧化硅氣凝膠的釋放動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)吸附在親水性二氧化硅氣凝膠表面的藥物比相應(yīng)的結(jié)晶態(tài)藥物溶解更快。Guenther等[17]則將微溶藥物地蒽酚與二氧化硅氣凝膠結(jié)合制備成親水性軟膏。模擬實(shí)驗(yàn)表明，與石蠟藥膏相比，二氧化硅氣凝膠軟膏的藥物通量和藥效時(shí)間分別增加了約25%和44%。Veres等[18]則探討了負(fù)載低水溶性藥物(布洛芬、酮洛芬和三氟柳)的混基氣凝膠的釋放動(dòng)力學(xué)和溶出曲線(xiàn)。結(jié)果表明三種藥物的生物利用率均得到很大的提高。

3.2生物催化劑

二氧化硅氣凝膠得生物相容性可保證負(fù)載脂肪酶催化劑的生物活性，而其巨大的比表面積、高孔隙率和吸附性可在一定程度上強(qiáng)化其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，因此二氧化硅氣凝膠極其適用于生物催化劑領(lǐng)域。

EI Rassy 等[19]制備了負(fù)載洋蔥伯克霍氏德菌(一種假單胞菌)脂肪酶的二氧化硅氣凝膠催化劑，并探討了溶膠-凝膠法制備過(guò)程中洋蔥伯克霍氏德菌脂肪酶的模板效應(yīng)，為制備和優(yōu)化二氧化硅氣凝膠負(fù)載脂肪酶催化劑的性能提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。Barbosa等[20]探討了負(fù)載洋蔥伯克霍氏德菌脂肪酶的二氧化硅氣凝膠催化劑在植物油水解工業(yè)中的應(yīng)用潛力。Kharrat等[21]通過(guò)物理吸附法將米根霉脂肪酶固定于二氧化硅氣凝膠上。研究發(fā)現(xiàn)與自由米根霉脂肪酶相比，固定化米根霉脂肪酶在高溫和寬pH范圍內(nèi)的穩(wěn)定性顯著增加。在非水溶液體系正丁基油酸酯合成過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，固定化米根霉脂肪酶循環(huán)使用12次無(wú)顯著性催化活性的降低。Orcaire O等[22]分別將洋蔥伯克霍氏德菌和南極念珠菌封裝于二氧化硅氣凝膠氈內(nèi)，并成功用于葵花籽油通過(guò)酯交換反應(yīng)制備生物柴油。當(dāng)葵花籽油和乙酸乙酯摩爾比為1:3時(shí)，兩種催化劑的轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到56%和75%。

3.3生物傳感器

生物傳感器以固定化生物敏感材料(如酶、抗體、抗原、核酸、微生物、細(xì)胞組織等)作為識(shí)別元件，通過(guò)適當(dāng)?shù)睦砘D(zhuǎn)化器(如氧電管、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管等)捕捉目標(biāo)物與識(shí)別元件之間的生物活性差異并將其差異轉(zhuǎn)化為可定量傳輸和處理的電信號(hào)，從而快速獲得被測(cè)物信息的檢測(cè)儀器[1, 3-4]。生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、準(zhǔn)確度高和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)[4]。生物敏感材料的固定載體是保證生物傳感器性能穩(wěn)定的關(guān)鍵，其重點(diǎn)是同時(shí)保證生物敏感材料的活性及其與載體的固定強(qiáng)度。二氧化硅氣凝膠因其特殊結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)成為當(dāng)前生物敏感材料固定載體的最佳選擇之一。二氧化硅氣凝膠為載體的生物傳感器主要用于環(huán)境識(shí)別、化驗(yàn)及采集等領(lǐng)域[1,4]。

Power等[23]將大腸埃希氏菌和綠色熒光蛋白(來(lái)自水母)固定于二氧化硅氣凝膠的三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而制備成環(huán)境噬菌體檢測(cè)生物傳感器。當(dāng)環(huán)境中的噬菌體聚合酶啟動(dòng)子吸附到氣凝膠表面后，綠色熒光蛋白就會(huì)發(fā)光，由此可檢測(cè)甚至量化環(huán)境中噬菌體濃度。Whelen等[24]通過(guò)甲烷化處理陣列納米多孔硅，與高選擇性受體分子結(jié)合后制備成生物傳感器。該生物傳感器與革蘭氏陰性菌中的內(nèi)毒素作用后，可通過(guò)測(cè)定陣列納米多孔硅折射率的變化快速檢測(cè)及鑒定環(huán)境中的病原體。Sani等[25]在室溫近中性pH下將酪氨酸酶通過(guò)溶膠-凝膠法固定于二氧化硅氣凝膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，并制備成生物傳感器。結(jié)果表明該生物傳感器可在3 h內(nèi)去除水溶液中90%的苯酚，且具有重復(fù)實(shí)用性。Li等[26]將摻雜四硫富瓦烯二氧化硅氣凝膠作為載體制備了復(fù)合型葡萄糖生物傳感器。葡萄糖濃度在1.0×10-2～5.0×10-2mmol/L范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系，且其檢出限為5.0×10-3mmol/L。

3.4其他領(lǐng)域

由于二氧化硅氣凝膠具有生物相容性、低密度和適中的機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)，使其在人造器官替代材料、殺菌劑等領(lǐng)域有著應(yīng)用潛力。

He等[12]系統(tǒng)探討了二氧化硅材料的生物降解性、細(xì)胞毒性、血液相容性、藥代動(dòng)力學(xué)和組織相容性，并構(gòu)建了靶向納米抗癌藥物輸送載體。Yin等[27]的研究表明二氧化硅氣凝膠具有血小板，血漿，和血管內(nèi)皮細(xì)胞的生物相容性，具有血液可植入裝置的應(yīng)用潛力。然而，表面性質(zhì)的改變可能會(huì)導(dǎo)致生物相容性的變化。Ayers等[28]制備了脫乙酰殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠，探討了其用于心血管裝置的可能性。卻意外發(fā)現(xiàn)該材料可導(dǎo)致溶血現(xiàn)象。Ge等[29]研究了二氧化硅氣凝膠/聚己內(nèi)酯復(fù)合材料作為骨組織替代材料的可行性。Bernik等[30]和Pierre[1]研究匯總了二氧化硅氣凝膠在殺菌劑，除草劑和殺蟲(chóng)劑應(yīng)用潛力。

4　結(jié)論與展望

近年來(lái)，眾多學(xué)者針對(duì)二氧化硅氣凝膠的制備、改性及其在生命醫(yī)藥領(lǐng)域進(jìn)行了很多有意義探索和研究，使得其制備工藝得到優(yōu)化、性能更加優(yōu)越、應(yīng)用更佳廣泛。但客觀而言，二氧化硅氣凝膠在生命科學(xué)領(lǐng)域從基礎(chǔ)研究到實(shí)踐應(yīng)用還有一些問(wèn)題需要解決。例如，提高二氧化硅氣凝膠骨架的強(qiáng)度、提高活性物質(zhì)的固定強(qiáng)度和保證其生物活性以及相關(guān)的理論及機(jī)理研究等。

“地平線(xiàn)歐洲”高度重視對(duì)具有市場(chǎng)前景的高風(fēng)險(xiǎn)、顛覆性科研創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的支持，專(zhuān)設(shè)資金、機(jī)構(gòu)來(lái)落實(shí)這一政策導(dǎo)向，改變“地平線(xiàn)2020”下科研成果難以走出實(shí)驗(yàn)室的局面、真正實(shí)現(xiàn)計(jì)劃下科研成果的市場(chǎng)價(jià)值。與此同時(shí)，中國(guó)目前也在加大對(duì)“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”的支持。

二氧化硅氣凝膠在生命科學(xué)領(lǐng)域的研究是當(dāng)前科技研究的熱點(diǎn)之一。隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，二氧化硅氣凝膠必將在醫(yī)藥(靶向藥物、藥物緩釋及藥物輸送系統(tǒng))、生物催化(生物催化劑、生物催化劑載體)、檢測(cè)(生物傳感器、環(huán)境檢測(cè)、基因檢測(cè))及生物替代材料等領(lǐng)域展現(xiàn)更好的前景和優(yōu)勢(shì)。

[1]Pierre A C, Rigacci A. Aerogels Handbook[M]. Springer New York, 2011: 21-45.

[2]Dorcheh A S, Abbasi M H. Silica aerogel: synthesis, properties and characterization[J]. J Mater Process Techol., 2008, 199(1): 10-26.

[3]Stergar J, Maver U. Review of aerogel-based materials in biomedical applications[J]. J Sol-Gel Sci Technol, 2016, 77(3):738-752.

[4]李華, 霍麗, 吳烏云高娃. 二氧化硅氣凝膠制備條件的選擇[J].廣州化工, 2012,40(3):14-16.

[5]徐飛,于春玲,戴洪義. 咪唑鹽型離子液體[Cnmim][x] 在 SiO2氣凝膠制備過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 硅酸鹽通報(bào), 2011, 30(1): 111-115.

[6]徐飛. 常壓制備疏水性SiO2氣凝膠的研究[D]. 大連:大連工業(yè)大學(xué), 2011.

[7]Wu C M, Lin S Y, Chen H L. Structure of a monolithic silica aerogel prepared from a short-chain ionic liquid[J]. Micropor Mesopor Mater[J], 2012, 156: 189-195.

[8]Wu C M, Lin S Y. Close Packing Existence of Short-Chain Ionic Liquid Confined in the Nanopore of Silica Ionogel[J]. J Phys Chem C, 2015, 119(22): 12335-12344

[9]侯貴華. 稻殼裂解制備SiO2氣凝膠的研究[J]. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào),2003(02):407-412.

[10]周小春,許亞平,鐘路平. 從稻殼中獲得二氧化硅氣凝膠的研究[J]. 無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2007(12):39-41.

[11]Avnir D, Coradin T, Lev O, et al. Recent bio-applications of sol-gel materials[J]. J Mater Chem, 2006, 16(11): 1013-1030.

[12]He Q, Shi J, Chen F, et al. An anticancer drug delivery system based on surfactant-templated mesoporous silica nanoparticles[J]. Biomaterials, 2010, 31(12): 3335-3346.

[13]Siepmann, Juergen, Ronald A. et al. Fundamentals and applications of controlled release drug delivery[M]. Science & Business Media, 2011:135-139.

[14]Ulker Z, Erkey C. An emerging platform for drug delivery: Aerogel based systems[J]. J Control Release, 2014, 177: 51-63.

[15]Rajanna S K, Kumar D, Vinjamur M, et al. Silica aerogel microparticles from rice husk ash for drug delivery[J]. Ind Eng Chem Res, 2015, 54(3): 949-956.

[16]Smirnova I, Suttiruengwong S, Arlt W. Feasibility study of hydrophilic and hydrophobic silica aerogels as drug delivery systems[J]. J Non-Cryst Solids, 2004, 350: 54-60.[17]Guenther U, Smirnova I, Neubert R H H. Hydrophilic silica aerogels as dermal drug delivery systems-Dithranol as a model drug[J]. Eur J Pharm Biopharm, 2008, 69(3): 935-942.

[18]Veres P, López-Periago A M, Lázár I, et al. Hybrid aerogel preparations as drug delivery matrices for low water-solubility drugs[J]. Int J Pharm, 2015, 496(2): 360-370.

[19]El Rassy H, Maury S, Buisson P, et al. Hydrophobic silica aerogel-lipase biocatalysts-Possible interactions between the enzyme and the gel[J]. J Non-Cryst Solids, 2004,350:23-30.

[20]Barbosa A S, Silva M A O, Carvalho N B, et al. Immobilization of lipase by encapsulation in silica aerogel[J]. Quim Nova, 2014, 37(6): 969-976.

[21]Kharrat N, Ali Y B, Marzouk S, et al. Immobilization of Rhizopus oryzae lipase on silica aerogels by adsorption: comparison with the free enzyme[J]. Process Biochem, 2011, 46(5):1083-1089.

[22]Orcaire O, Buisson P, Pierre AC. Application of silica aerogel encapsulated lipases in the synthesis of biodiesel by transesterification reactions[J]. J Mol Catal B: Enzym 2006,42:106-113.

[23]Power M, Hosticka B, Black E, et al. Aerogels as biosensors, viral particle detection by bacteria immobilized on large pore aerogel [J]. J. Non-Cryst Solids, 2001, 285: 303-308

[24]Whelan J. Smart bandages diagnose wound infection[J]. Drug Discov Today, 2002, 7(1): 9-10

[25]Sani S, Muhid MNM, Hamdan H. Design, synthesis and activity study of tyrosinase encapsulated silica aerogel (TESA) biosensor for phenol removal in aqueous solution[J]. J Sol-Gel Sci Technol, 2011,59:7-18.

[26]Li X H, Xian Y, Min H, et al. Biosensor Based on TTF@ SiO2Nanoparticles as Electron Transfer Mediator for the Determination of Glucose [J]. Chem Res Chinese U, 2006, 22(4):474-478

[27]Yin W, Venkitachalam S M, Jarrett E, et al. Biocompatibility of surfactant-templated polyurea-nanoencapsulated macroporous silica aerogels with plasma platelets and endothelial cells[J]. J Biomed Mater Res A, 2010, 92(4):1431-1439.

[28]Michael R A, Arlon J H. Synthesis and properties of chitosan-silica hybrid aerogels[J]. J. Non-Cryst. Solids, 2001, 85: 123-127.

[29]Ge J, Li M, Zhang Q, et al. Silica Aerogel Improves the Biocompatibility in a Poly-Caprolactone Composite Used as a Tissue Engineering Scaffold[J]. Int J Polym Sci, 2013.

[30]Bernik DL. Silicon based materials for drug delivery devices and implants[J]. Recent Pat Nanotech, 2007(1):186-192.

Research Progress on Preparation, Property and Biomedical and Pharmaceutical Application of Silica Aerogel

LEIJin,SONGDan,WANGLi-hua

(Tianjin Vocational College of Bioengineering, Tianjin 300462, China)

The silica aerogel has special physicochemical property and biocompatibility which makes it to be one of important choices in the field of biomedicine and pharmaceutical basic research field. The preparation process with the mechanism and influence factors of silica aerogel were briefly introduced. The effect of silica aerogel microstructure on properties was investigated. The application and research progress of silica aerogel were reviewed from the aspects of drug delivery system, biocatalysts, biosensor, and so on. The applcation prospects of the silica aerogel on biomedicine and pharmaceutical were proposed.

silica aerogel; preparation; property; biomedicine and pharmaceutical; application

雷津(1965-)，女，副教授，主要從事化工原理、制藥工程及藥物化學(xué)等研究。

王利華(1960-)，男，副主任藥劑師，主要從事化工制藥等研究。

TQ127.2

A

1001-9677(2016)018-0027-04