论文总字数：22000字

摘 要

层状双金属氢氧化物（LDH）和介孔硅材料作为药物输送体系的代表性材料在药物输送研究领域都取得了巨大突破。层状双金属氢氧化物由于其低细胞毒性，高生物相容性，能够充分保护负载于其层板间的药物分子避免不必要的降解，被认为是各种药物和基因的有效递送载体。介孔硅材料因具备高比概况积，大的孔体积，易概况功效化和超卓的生物相容性及降解性使其成为另一类优异的药物运送载体材料。因此本论文选择介孔硅材料和水滑石作为基本结构单元，构建核壳复合材料，并开展药物释放和识别性能研究。其主要内容如下：

氨基酸功能化LDH与介孔硅MS核壳复合材料的构建及性能研究：通过共沉淀的方法将苯丙氨酸插层到水滑石层板中构建新型的生物相容性好且有较大存储空间的生物功能化水滑石材料（Bio-LDH），以软模板法在溶胶-凝胶体系中通过模板剂与无机硅源在适宜的条件下围绕LDH获得介孔硅材料形成Bio-LDH@MS核壳结构。通过FTIR、XRD和BET等手段进行表征，研究材料的表面积和孔道结构等参数进一步验证这种特定核壳结构的孔道特征。以5-氟脲嘧啶作为药物模型，在药物负载实验中，当pH为12时，苯丙氨酸水滑石介孔硅材料负载效果最好且负载量达到391 mg/g，在药物释放实验中，与水滑石材料相比Bio-LDH介孔硅核壳材料具有明显的缓释性能，在药物输送研究中具有广阔的应用前景。

关键词：水滑石 介孔硅材料 氨基酸 核壳 药物释放

ABSTRACT

Layered double hydroxide (LDH) and mesoporous silica materials have made great breakthroughs as representative materials for drug delivery systems. LDH has been found to be effective delivery vehicles for various drugs and genes due to their low cytotoxicity, high biocompatibility, and full protection of loaded molecules between hydroxide layers from undesired degradation. In addition, the mesoporous silica material has become another excellent drug delivery carrier material due to its high specific surface area, large pore volume, easy surface functionalization, excellent biocompatibility and biodegradability. Therefore, mesoporous silica and hydrotalcite were selected as the basic structural units to construct core-shell composites which are used to observe drug loading and release performances. The main content of this paper is as follows：

The construction and drug-controlling release of amino acid-functionalized LDH and mesoporous silica core-shell composites: A soft template method was applied to synthesize yolk/shell nanocomposites by encapsulating hexagonal LDH nanoplates (core) with mesoporous silica (shell) (donated as Bio-LDH@MS). Specially, the core LDH was intercalated with phenylalanine by coprecipitation method (donated as the Bio-LDH). Such unique yolk/shell features were confirmed by FTIR, XRD and BET. The loading and release properties of the nanocomposites were evaluated using 5-FU as the model drug. The loading and release properties of the nanocomposites were evaluated using 5-FU as the model drug. In the drug loading experiment, the phenylalanine-LDH@mesoporous silica materials showed the best loading effect at the pH of 12 (the maximum loading amount is 391 mg/g). In the drug release experiment, compared with LDH, Bio-LDH@MS composites indicate an adjustable slow release property. These results demonstrate the potential of LDH-based nanorattles as delivery vehicles for drug/gene delivery and other biomedical applications.

Keywords: Layered double hydroxide；Mesoporous silica material；Amino acid；Yolk/Shell；Drug release

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 水滑石概述 1

1.2.1 功能化水滑石方法 2

1.2.2 水滑石的生物医学应用 3

1.3 水滑石介孔硅复合材料概述 5

1.3.1 水滑石介孔硅复合材料的合成方法 5

1.3.2 水滑石介孔硅复合材料的生物医学应用 5

1.4 本论文的研究目的、内容及意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验试剂及仪器 9

2.2 样品表征 10

2.3 相关计算公式 10

2.4 实验步骤 11

2.4.1 氨基酸水滑石介孔硅核壳材料的制备 11

2.4.2 药物负载和释放性能研究实验 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 水滑石介孔硅复合材料的材料表征 13

3.2 水滑石介孔硅复合材料的药物负载及释放性能研究 16

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致 谢 24

第一章 绪论

1.1 引言

跟着水滑石层状材料的不竭研发，将生物分子插入到作为生物材料载体的水滑石材料中成为水滑石钻研的一个新热门。氨基酸生物功效水滑石的制备将增添材料的生物相容性并增添层间距。当水滑石用于靶向给药时，遇到酸性环境（肿瘤细胞和炎症组织的pH值低于血液和正常细胞）时，水滑石层可被溶解以释放载体分子，但水滑石易于聚集。影响细胞摄取的效率，并且层之间的药物储存限制了阴离子药物被激活的位置。在生物医学范畴，介孔二氧化硅具备细胞毒性低，分散性好等诸多长处，另一方面，它们的表面可以被官能团接枝以调节表面电荷和亲水性从而促进细胞摄取和生物分子目标细胞递送。在水滑石材料中引入介孔硅材料形成复合核壳材料，即可防止水滑石聚集，同时介孔硅材料均一的孔道也可以作为客体分子的运输载体。

因此，本论文通过结合水滑石介孔二氧化硅核壳材料两者优点作为药物传递和控制释放载体。本论文采用共沉淀法制备了具备大层间间隔的生物嵌入水滑石（Bio-LDH），并以氨基酸水滑石为核在其外围形成介孔二氧化硅材料构建Bio-LDH@MS的核壳材料，使得层间表面化学性质发生变化。用FTIR，XRD，BET和SEM对其特别孔构造进行了表征和剖析。最后研究Bio-LDH@MS核壳材料对5-氟脲嘧啶药物的负载和释放性能影响。

1.2 水滑石概述

层状双氢氧化物LDH是水滑石，类水滑石化合物及其插层化合物的通称，其化学构成可以用[M ² _1-x M ³ _x (OH) ₂ ] ^x (A ^n- ) _x/n .mH ₂ O表示，其结构示意图如图1-1所示，其中M ² 和M ³ 指的是二价和三价金属阳离子，而A ^n-代表无机或有机阴离子。其典型的化学成分是Mg₆Al_l2（OH）₁₆CO₃·4H₂O，与水镁石Mg（OH）₂十分相似。位于该层上的Mg² 可被一定范围内的Al³ 同晶取代，使得Mg² ，Al³ ，OH^-层带正电荷，层间的阴离子交换CO₃^2-和层上的正电荷平衡，使这个结构呈现中性。另外，层中同时存在一些水分子，这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。在水滑石的组成中，Mg ² 和Al ³ 被其他等价金属离子取代形成水滑石。

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