[01384097]介孔炭纳米微球的绿色可控自组装合成及药物释放机制研究

1、课题来源与背景： 本课题是在广州市科技计划项目一般项目专项计划（专题）资助下取得的,项目名称：“介孔炭纳米微球的绿色可控自组装合成及药物释放机制研究”,合同编号：201707010131。 2、研究目的与意义： 介孔炭纳米球具有球形形态、开放的孔结构、高的比表面和孔容以及生物相容性好,在药物传递、催化、能源储存与转化等领域的潜在应用,引起了世界各国广泛的研究兴趣。基于介孔炭在难溶性药物担载释放领域的研究前沿和发展瓶颈,本项目在已有研究基础上将研究范围扩展到难溶性药物体系,发现了新的科学问题,即：（1）针对难溶性药物体系具有溶解度低、结晶度高及分散性差的特点,需要合成出大孔径、高孔容、高比表面、超顺磁性且多级多尺度磁性双介孔炭微球材料,这是其应用于解决难溶性药物作用具体问题的前提条件;（2）双介孔炭微球不能根据难溶性药物分子特性、特定环境作出特定响应,对难溶性的释放普遍存在初始阶段释放过慢和最终的不完全释放,不能达到全过程所期望的稳定均释。以上亟待解决的科学问题是本项目研究的出发点和研究内容的重中之重。旨在为磁性双介孔炭微球对难溶性药物的可控释放提供科学依据。这是一个有明确创新和科学价值的多学科交叉课题,在国内外研究中尚属空白。 3、主要论点与论据： 由于间苯二酚-甲醛低聚物活性高,不易控制,在实验过程中出现部分相分离,导致部分球粘结。而高度分散的介孔炭纳米球具有大的介孔和纳米尺寸效应于一体,展现新颖的性质和独特应用如药物传递等,对基础研究和实际应用都有重要意义。水溶液自组装是一种更加简单和方便的方法,常用来合成介孔炭材料,其表现出更好的重复性,易于大规模生产。不幸的是,目前通过水溶液自组装合成球状介孔炭未见报道。自本项目实施以来,项目组严格按照研究计划来组织、实施研究工作,圆满完成项目合同书中的各项研究任务,取得了预期研究成果,达到了预期研究目标。具体如下：A．掌握了酚醛树脂与表面活性剂体系的相平衡规律和微观结构特征,阐明了体系各组分之间的相互作用本质,以及高分散纳米聚合物体系的形成机理。B．设计合成了一系列以“溶液自组装法”为基础的新型介孔炭纳米球,扩展了介孔材料的拓扑结构。同时确定了炭前驱体和组装条件对材料组织架构、性能演化和缺陷形成的控制机理,掌握了多级多尺度介孔炭纳米球的可控制备方法。C．采用实验测试和理论分析的手段,确定了介孔炭纳米球对难溶药物分子的吸附/释放性能与结构、形态之间的定性规则和定量关系,从宏观和微观两个层次综合考察了介孔炭纳米球吸附/释放体系的行为。掌握了不同介质中介孔炭纳米球／难溶药物分子微系统响应释放规律,实现了全过程稳定均释和可控释放。 4、创见与创新： A. 首次提出了溶液自组装法直接合成高分散多尺度介孔炭纳米球的可控制备方法,通过酚醛树脂/表面活性剂体系的相平衡和微观结构改变来控制介孔炭纳米球的制备。这在国内外研究中尚属空白。因此,在研究思路和研究内容上,本项目瞄准学科前沿,研究内容覆盖了溶液化学、材料学、表面科学等学科,体现了多学科交叉的特色,具有很好的创新性。 B. 在研究手段和特色上：本项目在掌握了功能化炭微球/难溶性药物微系统吸附与释放的谱学分析和相关物理化学数据的基础上,结合实验测试和理论分析,用数学和物理方法对载药微系统的可控释放规律和分子作用机制进行模型表达。结合理论模型,指导功能化炭微球/难溶性药物微系统可控释放的设计与开发。 5、 社会经济效益,存在的问题： 高度分散的介孔炭纳米球具有大介孔和纳米尺寸效应于一体,展现新颖的性质和独特应用如药物传递等,对基础研究和实际应用都有重要意义。本项目所采用的水溶液自组装策略是一种更加简单和方便的方法,常用来合成介孔炭材料,其表现出更好的重复性,易于大规模生产。不幸的是,目前通过水溶液自组装合成球状介孔炭还未见报道。国家自然科学基金委“十二五”规划也把“环境友好的反应介质的开发和利用”列为优先发展的重点领域,积极鼓励和促进绿色介质的基础和应用研究。不使用乙醇等挥发性溶剂,仅采用环境友好的介质水,研究水溶液中酚醛树脂/表面活性剂体系的相平衡和微观结构至关重要,市场应用和产业化前景十分广阔。 6、获奖情况： 本项目目前已取得一系列创新性研究成果,包括申请发明专利1项,发表SCI论文9篇（其中JCR一区4篇）,培养硕士生7名。研究成果经过国际同行专家评审,均充分肯定了本项目的创新研究价值,受到了国内外同行专家的高度认可。计划将来在成果积累成熟时再申报科技奖。