有机高分子／无机物杂化纳米材料
载药纳米颗粒的发展前景
几种新型无机纳米药物载体的研究进展学院：专业：学号：姓名：日期：摘要：无机纳米药物载体系统作为新型的药物投递和控制释放系统受到国内外学者的广泛关注，本文主要介绍磁性纳米粒、载药纳米羟基磷灰石、量子点几种新型无机载药纳米粒子的典型制备工艺及存在的问题，并展望了这几种载药纳米粒子的发展前景。
关键词：磁性纳米粒载药纳米羟基磷灰石量子点前言：常见的纳米药物载体主要包括无机纳米药物载体和有机高分子纳米药物载体．其中，高分子纳米粒子作为药物载体研究得比较早，目前已有少量基于高分子纳米载体的药物得到欧美一些国家药监部门批准用于临床治疗[1]．这是因为高分子纳米粒子生物相容性好，毒性小，药物可通过物理包覆或者化学键合的方式结合到高分子纳米粒子中，其释放后高分子载体可通过降解排出体外[2]．常见的无机纳米药物载体包括磁性纳米粒子、介孔二氧化硅、纳米碳材料、量子点等这些无机纳米药物载体，在实现靶向性给药、控释和缓释药物以及癌症靶向治疗等方面表现出良好的应用前景.[3]与高分子纳米粒子相比，无机纳米粒子不仅尺寸、形貌可控性好比表面积大，而且独特的光、电、磁性质赋予其具有潜在的成像显影、靶向输送和协同药物治疗等功能，使其更适于在细胞内进行药物输送[4]．本文主要介绍Fe3O4磁性纳米粒、载药纳米羟基磷灰石、量子点几种新型载药纳米粒子的典型制备工艺及存在的问题，并展望了这几种载药纳米粒子的发展前景。
1.Fe3O4磁性纳米粒生物医学领域使用磁性纳米粒子主要就是由于其具有特殊的磁性能，通常是以磁性纳米粒子（如铁、铁氧化物、镍、钴等）为核、有机物或无机物为壳，通过表面修饰包覆或组装等作用形成的具有独特功能的复合粒子。
纳米磁靶向药物载体作为一种新型药物载体,能在特定的导向机制下,将药物高效的运输到靶器官,使药物在局部发挥作用,大大地降低了药物对全身的毒副作用[5]。
磁性纳米粒子因其良好的超顺磁性可使其在外磁场的作用下方便地进行磁性分离和导向，而且由于磁性纳米粒子能够在磁场中不被永久磁化，因此在体内既安全又易于控制。
无机-有机纳米杂化烧蚀材料的制备及其性能
雾和密度也有所降低 。
关键词 ： 料科学 ； 形八乙烯基硅倍半氧烷 ； 材 笼 三元 乙丙 橡 胶 ； 蚀 材 料 烧
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第四章-杂化纳米复合材料【可编辑全文】
此类凝胶经脱液干燥后形成干胶，吸收液体后 又能恢复原状。此过程是可逆的，故又称为可逆 凝胶。
第四章 杂化复合材料
刚性凝胶 大多数为无机凝胶，如SiO2、TiO2、V2O5、
Fe2O3等，常以水为分散体系。 在吸收或释出液体时自身体积变化很小，显示
化学反应的这种特性，会造成复合材料的结构 不均匀、组成分布不均匀等不良现象。
第四章 杂化复合材料
4.4 聚合物溶胶与凝胶
1. 聚合物溶液与胶体体系 聚合物往往呈一定线团状态（大小介于1～
1000nm）分布于分散体系中，其分散体系属于胶体 体系。
聚合物溶胶就是通常意义上的聚合物溶液，是热 力学稳定体系。
第四章 杂化复合材料
聚合物溶胶与凝胶的判断： 若聚合物呈溶解分散状态，聚合物分子链间仅靠 范德华力相互作用缠结，则该体系属于溶胶体系。 聚合物分子链间存在氢键、静电作用等准化学键， 构成交联聚合物，形成分散体系中具有一定立体 构造的骨架分子结构，则该分散体系属于凝胶体 系。
第四章 杂化复合材料
聚合物溶液与普通胶体的异同点： 同：分散相胶粒的大小相当、扩散速率缓慢、都 不能透过半透膜等；
有学者研究发现SARS病毒还通过空气污染物气溶 胶颗粒这一载体，在空气中作中距离传播。
第四章 杂化复合材料
2. 溶胶的主要研究领域 ①分子溶胶（亲液溶胶）
聚合物在溶液中呈分子无规线团状态存在，线 团与溶剂之间没有清晰的界面。溶解分散过程是 一个自发过程，整个体系是热力学稳定体系。分 子溶胶在纳米材料和杂化纳米复合材料的制备中 应用较广泛。
异：①聚合物能够自动溶解在溶剂中，胶体粒子 不能；②聚合物溶液是均相体系，没有明显界面， 属于热力学稳定体系。溶胶是多项体系，为热力 学不稳定体系；③聚合物溶液的粘度比溶胶的粘 度大得多；聚合物溶液的丁达尔效应很弱而溶胶 的很强等。
有机高分子／无机物杂化纳米材料
纳米粒子具有量子尺寸效应，其吸收光谱随粒经的减 小而发生蓝移．量子效应，隧道效应是未来微电子器 件的基础．
以上特点决定了纳米组装体具有高密度，多功 能，高集成度，高存储密度，协调和协同效应， 且材料透明，可用于光学通讯．
三．利用单体R’Si(OR)3,R’是可在光照 或加热情况下聚合的基团。例如：光聚 合或热聚合得到的带三乙氧基硅烷的聚 合物与TEOS、H2O反应，得到有机聚合 物在二氧化硅基体中。
5.5预聚体杂化
预聚体带有较小的无机网络，端基带有可聚合的基团， 聚合得到有机－无机杂化材料。例子。P288
6嵌段共聚物杂化 两嵌段共聚物组成变化引起的形态变化有：球形、圆
有机小分子 有机高分子
○ ＋ 有机无机互穿网络
无机小分子无机高分子
5.2分子内自杂化
由一种反应物（含亲水基团），水解缩合后生 成带可聚合基团的产物。例子。P287
3大分子混合杂化 ○ 大分子与大分子的杂化，若是简单混合，
ΔS混合≈0，只有当ΔH混合<0，即混合过程放 热， ΔG混合<0才能实现，而这样的体系很 少．大分子与大分子的杂化不能依靠简单混合 实现，而要用反应杂化来实现．
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有机高分 子／无机 物杂化纳
米材料
2023
杂化材料是从二十世纪八十年代末开始 迅速发展的多学科交叉的材料．
1.无机材料，有机高分子材料及生物物质的特点
无机材料： 结构材料（高强度，高刚性，高硬度）； 光，电，磁等功能材料（光谱谱线较窄）； 性能长期稳定，使用寿命长； 加工成型较难（高温烧结，冶炼，晶体培养等加工成型方法）．
有机高分子材料： 易于成型加工； 某些高分子材料可作结构材料（较高的强度，刚
高分子纳米复合材料介绍
等。
防老化
强度大、模量高
阻隔性能——对于插层纳米复合材料，聚合 物分子链进入到层状无机纳米材料片层之间 ，分子链运动受到限制，而显著提高了复合 材料的耐热性和材料的尺寸稳定性。层状物 极纳米材料在二维方向阻隔各种气体的渗透 ，从而达到良好的阻燃、气密作用。
纳米复合材料有诸多先进性，但体系一旦发 生相分离，即纳米微粒发生团聚，则有关纳 米复合材料的特殊性能将无法实现。
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有机-无机杂化材料
3.2 乳液共混法
先制备聚合物乳液，在与无 机纳米粒子均匀混合，最后 除去溶剂（水）而成型。
3.3 溶胶-聚合物共混法
有机盐（如有机醇盐）先水解脱醇、 脱水、缩合成溶胶或无机盐和金属 粉共混制成溶胶等方法再与有机高 分子溶液或乳液共混，发生胶化而 形成杂化材料。
4. 自组装法
自组装法制备有机-无机杂化材料的 基本原理是体系总是会自发地向自 由能减小的方向移动，形成共价键， 离子键或配位键，得到多层交替有 机-无机膜。
本方法以共价键印迹蛋白质,用草酸洗脱。 表面印迹有利于大分子蛋白质向印迹位 点的扩散和再结合,合成的印迹聚合物对 牛血清白蛋白的吸附率达44.5%,而其它 蛋白的吸附率小于17%,显示对模板蛋白 具有特异吸附能力。
1.1 原位法
原位法是无机物前驱体与有机物在共溶 剂中均匀混合后再进行溶胶、凝胶化而 制得杂化材料的方法。
关键：选择具有良好溶解性能的共溶剂。
1.2 溶-原位聚合法
有机高分子单体与无机溶胶均匀混 合后再引发单体聚合形成杂化材料 的方法。该方法也可在单体或无机 溶胶的金属原子（M）上引入交联剂、 螯合剂，增进聚合物-无机材料的相 容性。
杂化材料 制备进展
杂化材料
*杂化材料二十世纪八十年代开 始兴起的一种新型材料 *该种材料尚没有统一严密的概 念，一般认为它是无机和有机成 分互相结合，特别是在微观尺寸 上结合得到的一类材料。
*对无机和有机材料在宏观尺寸上 进行复合，以期改进单一材料的不 足，已经有相当长的历史。
*土砖即是用泥土掺杂少量的稻草烧 结而成的，稻草属于有机纤维类， 它的加入，可以有效的防止泥土烧 结过程中裂缝的生成。
*微观层面上无机和有机组分的有 致复合就需要借助化学手段。
纳米材料的表面修饰技术及应用案例
纳米材料的表面修饰技术及应用案例纳米材料是具有尺寸范围在纳米级别的材料，其特殊的物理化学性质使其在许多领域具有广泛的应用潜力。
然而，由于其表面积较大、表面活性较强的特点，纳米材料在催化、电子器件、生物医学等领域的应用受到了一定的限制。
为了提升纳米材料的稳定性、功能性以及可操作性，表面修饰技术成为了必不可少的手段。
一、纳米材料的表面修饰技术1. 化学修饰技术：化学修饰技术是通过改变纳米材料表面化学结构，增强其与其他物质之间的相互作用。
例如，通过在纳米材料表面引入官能团或改变表面配位基团，可以实现针对性的吸附、嵌入或化学反应。
这些改变可以通过化学合成或表面修饰方法实现，如溶剂热处理、化学键合等。
2. 物理修饰技术：物理修饰技术主要利用物理手段对纳米材料进行表面修饰，例如利用等离子体处理、氧化、还原等方法改变纳米材料的形貌、晶相、尺寸等特性。
此外，还可以利用机械强化、高能球磨等技术对纳米材料进行表面修饰，提高其力学性能、稳定性等。
3. 生物修饰技术：生物修饰技术是利用生物分子对纳米材料进行表面修饰，例如利用蛋白质、多肽、核酸等生物分子对纳米材料进行包覆、功能化修饰。
这些生物修饰剂可以通过特异性的结合作用与纳米材料相互作用，从而增强其生物相容性、改变其特定性质。
二、纳米材料表面修饰技术的应用案例1. 纳米催化剂：纳米催化剂广泛应用于化学合成、能源转换、环境治理等领域。
表面修饰技术可以调控纳米催化剂的催化活性和选择性。
例如，通过在金纳米颗粒表面修饰有机官能团，可以实现更高的催化活性和选择性；通过调控纳米颗粒之间的间隔，可以提高催化剂的稳定性和循环使用性。
2. 纳米电子器件：纳米材料在电子器件领域具有重要的应用前景。
通过表面修饰技术，可以改善纳米材料的导电性能、界面特性和器件稳定性。
例如，利用表面修饰技术改变纳米颗粒的带隙能级，可以调控纳米材料的导电性质；利用高分子杂化修饰技术可以增强纳米材料与基底之间的界面粘附力，提高器件的稳定性。
有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用
有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用引言纳米复合材料是一类新型复合材料,它是指1种或多种组分以纳米量级的微粒即接近分子水平的微粒复合于基质中所构成的一种复合材料。
纳米复合材料因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域，将给材料的物理和化学性质带来特殊的变化，正日益受到关注。
纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”，该类材料研究的种类已经涉及到无机物、有机物和非晶态材料等。
有机-=无机纳米复合材料因其综合了有机物和无机物各自的优点，并且可以在力学、热学、光学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能，正在成为材料科学研究的热点之一。
目前，国内外在这方面的研究成果正不断见诸报道。
本文拟对有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用作一个综述。
有机一无机纳米复合技术最先制得的纳米复合材料是无机纳米复合材料，如金属、非金属、陶瓷和石英玻璃等。
目前，纳米复合材料研究的种类已涉及到有机物和非晶态材料等。
各国首先着重于纳米复合材料制备方法的研究，特别是薄膜制备法的研究。
纳米复合方法常用的有3种：溶胶一凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法。
其中溶胶一凝胶法较早用于制备有机一无机分子杂化材料或纳米复合材料；嵌入法在分子材料领域表现出很好的前景，特别是将不同的性能综合到单一的材料中去。
把具有有机／无机纳米复合材料的性能和特点的纳米颗粒材料添加到其他材料中，可以根据不同的需要选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的，因为复合材料中增强体的尺寸降到纳米数量级会给复合材料引入新的材料性能。
首先，纳米颗粒本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应和宏观量子隧道效应等特殊的材料特性，这会给复合材料带来光、电、热、力学等方面的奇异特性；其次，纳米颗粒增强复合材料所具有的特殊结构，如高浓度界面、特殊界面结构、巨大的表面能等等必然会大大影响复合材料的宏观性能。
由无机纳米材料与有机聚合物复合而成的有机／无机纳米复合材料具有无机材料、无机纳米材料、有机聚合物材料、无机填料增强聚合物复合材料、碳纤维增强聚合物复合材料等所不具备的一些性能。
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有机小分子有机高分子 ＋ 有机无机互穿网络
无机小分子无机高分子
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5.2分子内自杂化
由一种反应物（含亲水基团），水解缩合 后生成带可聚合基团的产物。例子。P287
5.3大分子混合杂化 大分子与大分子的杂化，若是简单混合，
ΔS混合≈0，只有当ΔH混合<0，即混合过程放 热， ΔG混合<0才能实现，而这样的体系很 少．大分子与大分子的杂化不能依靠简单 混合实现，而要用反应杂化来实现．
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2.无机物纳米微粒的结构特性
小尺度杂化材料和大尺度杂化材料在组成和原子 或分子的排布上是一样的．但小尺度杂化时组成 物质的聚集态微粒为纳米粒子．
纳米微粒的特殊性质： 纳米微粒表面原子或分子单元在整个粒子中占有
很大的比重，因粒子外层和内部性质不同，在催 化科学和非线性光学材料中应用前景广泛．
5.杂化类型
按化合物类型分：无机－有机，无机－生 物，有机－生物，金属－聚合物杂化等．
按界面本质分：两相间以弱键（氢键，范 德华力或离子键）联接杂化，两相间以强 键（共价键，离子－共价键）联接杂化．
以起始物分：小分子杂化，大分子杂化， 预聚物杂化，嵌段共聚物杂化．
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5.1分子间小分子杂化
杂化材料：两种或两种以上不同类型材料 的复合，兼具两类或两类以上材料的特点 的材料．
可编机高 分子易加工和无机材料高强度的特点）．
小尺寸杂化材料：即在纳米尺度及分子水 平上的杂化，以期得到多功能，高密度集 成的复合材料，可满足当前信息时代对材 料的高技术要求．
有机小分子
＋
有机小分子分
分散在无机高分子中
无机小分子无机高分子
有机小分子可具有荧光、光致变色或非线 性光学性质；无机高分子是SiO2/TiO2或过 渡金属氧化物凝聚等。
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有机高分子＋无机微粒无机微粒分散在 高聚物中
在共聚物加入无机填料可提高高聚物力学 性能，如果无机小分子经表面处理后，与 有机高分子有更好的亲合性，将使高聚物 性能得到更大的改善。
有机高分子／无机物杂化纳米 材料
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杂化材料是从二十世纪八十年代末开始 迅速发展的多学科交叉的材料．
1.无机材料，有机高分子材料及生物物质的 特点
无机材料： 结构材料（高强度，高刚性，高硬度）； 光，电，磁等功能材料（光谱谱线较窄）； 性能长期稳定，使用寿命长； 加工成型较难（高温烧结，冶炼，晶体培
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(2)利用已存在于聚合物中的官能团；
(3)利用单体R’Si(OR)3,R’是可在光照或加热 情况下聚合的基团。例如：光聚合或热聚 合得到的带三乙氧基硅烷的聚合物与TEOS、 H2O反应，得到有机聚合物在二氧化硅基体 中。
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5.5预聚体杂化
预聚体带有较小的无机网络，端基带有可聚合的 基团，聚合得到有机－无机杂化材料。例子。 P288
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3.制备手段
纳米化学：即用化学的方法制备纳米杂化材料。 实现纳米杂化的化学方法主要有：
(1)在表面活性剂存在下，利用聚电解质制备。 (2)微乳液方法。 (3)利用两亲性的嵌段和接枝共聚物制备纳米杂化
材料。使某些无机化合物处于嵌段共聚物微区 （纳米级）内，成为纳米材料。 (4)利用sol-gel（溶胶－凝胶）法，通过交联网 络中孔的尺寸，生成纳米晶体或纳米微粒。
养等加工成型方法）．
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有机高分子材料：
易于成型加工；
某些高分子材料可作结构材料（较高的强 度，刚性和硬度）；
大多数高分子材料不适合作光，电，磁等 功能材料（光谱谱线较宽）；
性能，功能的长期稳定性较无机材料差一 些．
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生物物质： 生物活性的材料； 对环境有极度敏感性．
nSi(OC2H5)4+4nH2OnSi(OH)4+4nC2H5OH nSi(OH)4nSiO2+2nH2O nSi(OC2H5)4+2nH2OnSiO2+4nC2H5OH
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4.无机，有机物纳米杂化的基本原理
小分子与小分子的杂化，ΔS杂化>>0， 所以ΔG杂化<0比较容易实现，杂化能进行．
纳米粒子具有量子尺寸效应，其吸收光谱随粒经 的减小而发生蓝移．量子效应，隧道效应是未来 微电子器件的基础．
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同样体积的本体，由纳米微粒组成的方式 要较大尺度粒子的组成方式多得多．这为 制备集成化，高存储密度的材料提供了条 件．
以上特点决定了纳米组装体具有高密度， 多功能，高集成度，高存储密度，协调和 协同效应，且材料透明，可用于光学通 讯．
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粒子尺寸／ nm
10
总原子数 3x104
表面原子百 分数
20
4
4x103
40
2
2.5x102
80
1
30
99
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纳米材料中晶体内缺陷出现的几率小．小尺寸材 料中，缺陷扩散容易，不易留在晶格中．无缺陷 是衡量光，电，磁等功能材料性能的一个重要因 素．
纳米材料可以兼顾无机物分子的分离能级和半导 体的连续谱的优点，因而可用作光，电等功能材 料．
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5.4大分子间反应杂化
这是杂化材料研究的主要方向。 相分离是困扰形成纳米级或分子水平杂化
的难题，如果两相间以强化学键（共价键 等）相连，会使微区尺寸缩小。 通常的三种实现方法： (1) 使聚合物官能团化，带有硅烷、硅烷醇 或其它官能团，它们可与金属烷氧化物共 同水解和缩合；
小分子与大分子杂化， ΔS杂化的值也较大， ΔG杂化<0也能实现，杂化也能进行．
大分子与大分子的杂化，若是简单混合，
ΔS混合≈0，只有当ΔH混合<0，即混合过程放热， ΔG混合<0才能实现，而这样的体系很少． 因此，大分子与大分子的杂化不能依靠简单混合 实现，而要用反应杂化来实现．
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杂化的条件：必须有共同的合适的环境。
杂化材料制备中较常用的方法是sol-gel方法。它 是元素烷氧化合物经水解和缩合后生成元素氧化 物的方法。例如：SiO2,TiO2,CrO2等，都是无机高 分子络．反应式如下：M(OR)n----M-OXO(无机 聚合物)
以正硅酸乙酯为例：