復旦大學趙東元Adv.Mater.：降解重構誘導各向異性外延生長製備不對稱二嵌段和三嵌段介孔納米複合材料

【引言】

基於具有可控尺寸和有趣形態的單組分納米材料的顯著成功，由具有不同成分的離散域組成的高品質和單分散納米複合材料的製造在納米科學領域中引起了極大的關注。獨特的納米結構複合材料可以將所需的幾種不同功能集成在一個共同的結構中，這在單組分材料中難以實現。此外，不同組分和功能在納米尺度上的緊密耦合可以顯著提高性能，甚至創造全新的性能。

【成果簡介】

近日，來自復旦大學的趙東元院士和張凡教授（共同通訊）等人證明了一種新的降解重整誘導各向異性外延生長策略，用於合成具有可控棒長度（50 nm至2μm）和1200 m2g-1極高表面積的均勻1D二嵌段和三嵌段二氧化硅介孔不對稱納米棒。不對稱二嵌段介孔二氧化硅納米複合材料由具有六邊形中孔結構的1D介孔有機硅酸鹽納米棒和僅位於納米棒一側的緊密連接的緻密SiO2納米球構成。由於超高表面積，獨特的1D中間通道和功能不對稱性，所獲得的匹配式不對稱Au-NR@SiO2&EPMO（EPMO =乙烷橋聯周期性介孔有機硅）介孔納米棒可用作近紅外光熱的理想納米載體觸發藥物分子的可控釋放。

【圖文導讀】

圖1 納米複合材料的相關TEM、SEM和HRTEM圖像

A-C）通過具有不同棒長度的EPMO降解重整誘導各向異性生長方法獲得的1D二嵌段非對稱介孔SiO2和EPMO（EPMO =乙烷橋聯的周期性介孔有機硅烷）納米複合材料的TEM和SEM圖像：A）≈200nm; B）≈350nm; C）≈600nm

D-F）SAXRD圖案，典型不對稱二嵌段介孔SiO2和EPMO納米複合材料的HRTEM圖像

圖2 不對稱二嵌段介孔、Au-NR@SiO2&EPMO等的TEM圖像

A-C）通過使用二氧化硅基核殼殼納米顆粒作為種子，不對稱二嵌段介孔A）Fe3O4@SiO2和EPMO，B）Au-NR2SiO2&EPMO ，C）UCNP2SiO2&EPMO納米複合材料的TEM圖像

D，E）非對稱二嵌段蛋黃@殼和PMO結構的介孔UCNP@SiO2& EPMO納米複合材料的TEM圖像

圖3 合成不對稱二嵌段納米複合材料示意圖

A）用於合成不對稱二嵌段納米複合材料的降解重整誘導各向異性外延生長的示意圖

B，C）在加入有機硅烷前體10分鐘後有B）無C）緻密的SiO2種子反應溶液的圖片

D）具有和不具有納米籽的異質和均勻成核/生長的示意圖

E）動態光散射（DLS）確定了SiO2種子的水化半徑演化以及加入有機硅烷前體之前的降解時間

圖4 具有不同長度的不對稱三嵌段介孔納米複合材料的結構圖和TEM圖像

A-C）具有不同長度的不對稱三嵌段Fe3O4@mSiO2&EPMO&BPMO和BPMO介孔納米複合材料的A）結構圖，B，C）TEM圖像

D）三嵌段介孔納米複合材料的納米棒和Janus域之間相對位置的統計結果

圖5 二嵌段Au-NR@SiO2和EPMO不對稱納米複合材料熱分析

A）在≈800nm處獲得的NIR吸收的Au納米棒和二嵌段Au-NR@SiO2＆ EPMO不對稱納米複合材料的UV/vis消光光譜

B）二氧化碳Au-NR@SiO2＆ EPMO不對稱納米複合材料溶液在濃度為50μg/mL-1的800nm照射下的熱圖像

C）Au-NR@SiO2＆ EPMO納米複合材料溶液在不同濃度下通過功率密度為0.5Wcm-2在800nm照射時的光熱效應

D，E）對稱核@殼@殼結構Au-NR@SiO2＆ EPMO納米顆粒的TEM圖像

F）從對稱核@殼@殼 Au-NR@SiO2@EPMO和不對稱二嵌段Au-NR@SiO2＆EPMO納米複合材料自由擴散釋放DOX

G）光熱誘導的DOX從1D二嵌段Au-NR@SiO2＆EPMO不對稱納米複合材料中釋放

【總結】

本文在新型降解重整誘導各向異性外延生長策略的基礎上，成功製備了具有高度有序介孔陣列的不對稱二嵌段和三嵌段（SiO2&EPMO, SiO2&BPMO, SiO2&EPMO&BPMO等）的1D介孔納米棒。相信發現降解重組誘導的各向異性外延生長策略會促使中孔納米載體的新概念和架構的進一步發展，從而使得生物醫學有更多的可能。

本文由材料人編輯部納米學術組段鵬超供稿，材料牛編輯整理。

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