fnS iO2@mS iO2核壳纳米粒子的特性研究

邓玉美，王 蕾，李 栋，桑红源,涂郑宇

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

近年来随着研究的不断深入，介孔材料应用领域更加广阔。介孔SiO2纳米粒子的有利前景之一是药物输送。但是，这种应用有一些先天性的限制，例如，如何携带药物去目标器官或身体的某个定点[1-10]。因此，具有荧光性能的介孔SiO2材料在靶向药物运输中受到相当大的关注，其制备以及性能研究也成为当前的一个热点。

本文在前期研究基础上，合成一种多色荧光介孔SiO2核壳纳米粒子fnSiO2@mSiO2，它由三元FRET染料掺杂的纳米粒子为核，介孔SiO2为壳所构成。本文对合成3种染料掺杂的核壳粒子的荧光发射进行了考察，并选用布洛芬作为药物分子，考察了其在药物分子的负载和荧光检测方面的应用。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

PG-S型电子天平（梅特勒·托利多仪器（上海）有限公司）；JJ-1增力电动搅拌器（上海梅香仪器有限公司）；B51型磁力搅拌器（上海志威电器有限公司）；菲恰尔TGL-16C型离心机（上海安亭科学仪器厂）；Cary100紫外-可见分光光度计（美国瓦里安公司）；1200H超声波洗涤器（上海科导超声仪器有限公司）；DHG-9003A电热恒温鼓风干燥器（上海益恒实验仪器有限公司）。

NaOH，NaH2PO4，无水乙醇，NH3·H2O均为分析纯，上海凌峰化学有限公司生产；HCl（1M 自制）布洛芬（A.R.美国AMRESCO公司）；去离子水（自制）。

1.2 实验方法

核壳纳米粒子对布洛芬的负载和释放：先用pH值为7.4 NaH2PO4-NaOH缓冲溶液配置0.1M的布洛芬溶液，之后将核壳粒子分散到溶液中，使布洛芬分子负载到孔道中，然后将粒子在配制的模拟体液NaH2PO4-NaOH缓冲溶液中进行布洛芬的释放，通过紫外吸收或高效液相色谱来测试不同时间布洛芬的释放量。

1.3 表征

荧光光谱是在Cary Eclipse荧光仪上测试。

紫外可见吸收在紫外-可见分光光度计上进行，表征采用美国瓦立安公司生产的Carry100型紫外-可见分光光度计，测定溶液中药物分子布洛芬的吸光度。

共焦荧光显微在Leica TCSSP5显微镜上测得。

2 结果与讨论

2.1 单个核壳粒子荧光强度计算

由于二元或三元染料掺杂的粒子计算较为复杂，因此，选用FITC（异硫氰酸荧光素）单独掺杂的粒子作为代表进行计算，并与溶液中FITC染料分子的荧光强度进行比较，通过计算得到单个粒子强度值为134.4，见图1。

图1 粒子浓度与荧光强度曲线Fig.1 Curve of particle concentration and fluorescence intensity

由图1进行转换得到染料分子浓度与强度的曲线，如图2，由曲线可得单个染料分子的荧光强度为0.1844。

图2 染料分子浓度与强度的曲线Fig.2 Curve of dye molecules concentration and fluorescence intensity

单个球形粒子与单个染料分子强度比较：134.4/0.1844≈728。在水溶液中，掺杂染料单个fnSiO2@mSiO2核壳粒子的荧光强度约为单个染料分子的728倍，荧光强度大大增强，当应用作药物靶向传输时可以大大提高靶向示踪的灵敏度。

2.2 荧光光谱考察

对9种不同比例3种染料掺杂的核壳粒子在488nm单一波长激发下进行荧光光谱表征，考察他们的荧光性能，见图3。

图3 FITC、RBITC 与R101-SE 不同比例掺杂时的紫外可见吸收Fig.3 UV-Vis of FITC、RBITC and R101-SE in different proportions doping

图3（h）中同时出现了FITC和RBITC的荧光发射峰，说明两种染料都掺杂到了核壳纳米粒子的介孔中，并且在单一波长的激发下，两种染料之间发生了能量传递，FITC受激发产生的520nm处的荧光发射可以激发RBITC再产生荧光发射，由此实现了单一波长激发二重荧光发射的荧光共振能量转移体系。同样，图3（c）、（d）、（e）中同时出现了R101-SE和RBITC的荧光发射峰，说明两种染料都掺杂到了核壳纳米粒子的介孔中，两种染料之间发生了能量传递，RBITC受激发产生的荧光发射可以激发R101-SE再产生荧光发射。而图3（i）中则同时出现了FITC、RBITC及R101-SE的荧光发射峰，说明3种染料都掺杂到了核壳纳米粒子的介孔中，并且在单一波长的激发下，FITC受激发产生的荧光发射可以激发RBITC再产生荧光发射，而RBITC受FITC激发产生的荧光发射可以再激发R101-SE再产生荧光发射，3种染料之间发生了能量传递，由此实现了单一波长激发下三重荧光发射的荧光共振能量转移体系。

2.3 洛芬的负载和释放

2.3.1 布洛芬从多色荧光核-壳纳米粒子中的释放过程 通过对核壳纳米粒子加入前后布洛芬溶液的紫外可见吸收光谱的测试，得到约12%的布洛芬分子负载到了核壳纳米粒子中，见图4。

从图4中看出，前2h布洛芬从布洛芬-多色荧光核-壳纳米粒子混合体系中大量释放，然后逐渐开始稳定。95%被多色荧光核-壳纳米粒子吸收的的布洛芬在48h内被释放出来，说明该体系具有缓释的功能。

图4 布洛芬在多色荧光核-壳纳米粒子中的释放过程Fig.4 The released process of Ibuprofen in multicolor fluorescent nuclear -Shell Nanoparticles

2.3.2 布洛芬负载前和释放后的紫外吸收 对布洛芬分子负载前和从核壳纳米粒子中释放后的性质也进行了考察，布洛芬负载前和释放后的紫外吸收图谱，见图5。

图5 释放前布洛芬紫外可见吸收（a）与释放后（b）布洛芬紫外可见吸收的比较Fig.5 UV-Vis of ibuprofen released before and after

由图5可知，可见吸收峰的位置保持不变，并没有新的能带出现。因此，被多色荧光核-壳纳米粒子吸收的布洛芬以其原始状态被释放出来，说明材料对药物分子的性质没有影响。

2.3.3 负载药物分子后的核壳纳米粒子的共焦荧光显微观察 8种由不同比例FITC、RBITC及R101-SE掺杂的布洛芬-多色荧光核-壳纳米粒子体系混合在一起并由488nm氩离子光束激发后，其共焦荧光显微照片产生布洛芬-多色荧光核-壳纳米粒子混合体系的编码颜色，见图6。

在共焦显微镜下观察，负载药物分子的核壳纳米粒子在单一波长激发下产生了清晰的5种不同颜色多彩荧光发射，故当不同比例染料掺杂的粒子分别负载不同的药物分子时，将可以同时进行多通道检测。多色荧光核-壳纳米粒子携带不同的药物时表现出不同的颜色，可证明多色荧光共振能量转移核-壳纳米粒子在多元药物传输方面的潜力。

图6 混合粒子的的多彩荧光发射Fig.6 The colorful fluorescence emission of hybrid particle

3 结论

本文通过考察fnSiO2@m SiO2核壳纳米粒子的荧光性能以及其在药物分子的负载和荧光检测方面的应用，得出：在核壳纳米粒子中产生了有效的荧光共振能量转移，其介孔壳层可以为药物分子提供存储空间，并且通过负载前后药物分子紫外可见吸收的比较，判断纳米粒子对药物分子的性质不产生影响。同时通过考察药物分子从核壳纳米粒子中的释放过程得出该体系具有缓释功能。结果表明该体系在多元药物分子靶向运输体系将将会有很好的应用前景。

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