載藥介孔二氧化硅包四氧化三鐵（Fe?O?@MSNs）的制備是一個多步驟過程，核心包括四氧化三鐵（Fe?O?）磁性核的制備、介孔二氧化硅（MSNs）殼層的包覆以及藥物負載三個關鍵環節。不同步驟的方法選擇直接影響核 - 殼結構的形貌、磁性、介孔參數及載藥性能。以下按步驟詳細介紹主要制備方法：

一、四氧化三鐵（Fe?O?）磁性核的制備方法

Fe?O?核的制備需控制粒徑、分散性和磁性，常用方法如下：

1. 共沉淀法

原理：在堿性條件下，將 Fe2?和 Fe3?鹽（如 FeCl?、FeCl?）按比例（通常 Fe2?:Fe3?=1:2）混合，通過 OH?引發共沉淀反應生成 Fe?O?納米顆粒。

反應式：Fe2? + 2Fe3? + 8OH? → Fe?O?↓ + 4H?O

步驟：

將 FeCl??4H?O 和 FeCl??6H?O 溶于去離子水（氮氣保護避免 Fe2?氧化）；

快速加入 NaOH 溶液（濃度 0.5-2 mol/L），調節 pH 至 9-11，攪拌反應 30-60 分鐘（溫度可室溫或加熱至 60-80℃）；

反應結束后，用磁鐵分離產物，去離子水和乙醇交替洗滌至中性，真空干燥。

優點：操作簡單、成本低、可大規模制備，適合實驗室和工業化初步合成。

缺點：粒徑分布較寬（易團聚），需通過表面修飾（如加入檸檬酸鈉、PEG）改善分散性。

2. 熱分解法

原理：以鐵的有機配合物（如乙酰丙酮鐵 Fe (acac)?）為前驅體，在高溫有機溶劑（如十八烯、油酸）中分解，通過表面配體（油酸、油胺）控制顆粒生長，生成單分散 Fe?O?納米顆粒。

步驟：

將 Fe (acac)?、油酸、油胺溶于十八烯中，氮氣氛圍下加熱至 200-320℃，反應 1-3 小時；

冷卻后用乙醇沉淀，離心分離，正己烷重分散。

優點：粒徑均勻（可精確控制 10-50 nm）、分散性好，磁性更強（結晶度高）。

缺點：需高溫高壓設備，有機溶劑成本高，操作較復雜，適合對粒徑均一性要求高的場景。

3. 水熱 / 溶劑熱法

原理：在密閉高壓反應釜中，以鐵鹽為前驅體，在水或有機溶劑（如乙二醇）中通過高溫（120-220℃）高壓條件促進晶體生長，生成 Fe?O?納米顆粒。

典型方案：

以 FeCl??6H?O 為前驅體，乙二醇為溶劑，加入乙酸鈉（作為堿源和表面修飾劑），180℃反應 8-12 小時，生成 Fe?O?微球。

優點：產物結晶度高、分散性好，可通過調節溫度、時間控制粒徑和形貌（如球形、立方體）。

缺點：反應周期長，依賴高壓反應釜，難以大規模生產。

二、介孔二氧化硅（MSNs）殼層的包覆方法

介孔二氧化硅殼層的包覆需實現均勻包覆（避免裸 Fe?O?暴露）和規則介孔結構（保證載藥空間），核心是通過硅源水解縮合在 Fe?O?表面形成 SiO?殼層，常用方法如下：

1. 溶膠 - 凝膠法

原理：以硅源（如正硅酸乙酯 TEOS、正硅酸甲酯 TMOS）為前驅體，在表面活性劑（模板劑）作用下，通過水解縮合反應在 Fe?O?表面形成介孔 SiO?殼層。模板劑后續可通過煅燒或萃取去除，留下介孔孔道。

關鍵步驟：

Fe?O?表面預處理：為增強 Fe?O?與 SiO?的親和力，需先對 Fe?O?進行硅烷化修飾（如加入 3 - 氨丙基三乙氧基硅烷 APTES 或正硅酸乙酯 TEOS，形成 - Si-O - 鍵），避免包覆時團聚。

殼層生長：將預處理的 Fe?O?分散于水 / 乙醇混合溶液中，加入模板劑（如十六烷基三甲基溴化銨 CTAB，調控介孔孔徑 2-5 nm；或三嵌段共聚物 P123，調控孔徑 5-10 nm），攪拌下滴加 TEOS 和氨水（調節 pH 8-10，催化水解），室溫或 50-80℃反應 2-24 小時。

模板劑去除：反應后離心分離，用乙醇 / 鹽酸混合溶液回流萃取（或 550℃煅燒 4-6 小時），去除 CTAB 等模板劑，得到介孔結構。

優點：操作簡單、殼層厚度可控（通過 TEOS 用量和反應時間調節），介孔結構規則，適合實驗室規模化制備。

缺點：包覆均勻性依賴 Fe?O?的分散性，易出現 “多核包覆” 或 “殼層斷裂”。

2. 微乳液法

原理：在油 - 水 - 表面活性劑組成的微乳液體系中，Fe?O?納米顆粒分散在水相微滴內，硅源在微滴界面水解縮合，形成 SiO?殼層，介孔結構通過模板劑調控。

特點：微乳液的 “限域效應” 可提高殼層均勻性，適合制備小粒徑（<50 nm）核 - 殼顆粒，但步驟較復雜，成本較高。

3. 層層自組裝法

原理：通過靜電作用交替吸附帶相反電荷的物質，在 Fe?O?表面逐層構建 SiO?殼層。例如，先修飾帶正電的聚電解質（如聚賴氨酸），再吸附帶負電的 SiO?納米顆粒或硅源水解產物，重復操作至所需厚度。

優點：殼層厚度精確可控，可引入功能化基團，但效率低，不適合大規模制備。

三、藥物負載方法

介孔二氧化硅殼層的孔道和表面是藥物負載的主要位點，需根據藥物性質選擇負載方式：

1. 物理吸附法

原理：利用藥物分子與介孔內壁的非共價相互作用（范德華力、氫鍵、靜電作用），將藥物溶液與 Fe?O?@MSNs 混合，通過擴散進入介孔孔道。

步驟：

將 Fe?O?@MSNs 分散于藥物溶液（水或有機溶劑）中，避光攪拌 4-24 小時（或真空浸漬加速吸附）；

離心或磁分離，去除未負載的游離藥物，真空干燥。

優點：操作簡單、無化學修飾，對藥物活性影響小，適用于多數小分子化療藥（如阿霉素、順鉑）。

缺點：藥物與載體作用力弱，易提前泄露，需通過表面封孔（如用 PEG、納米閥門）改善穩定性。

2. 共價結合法

原理：通過化學修飾將藥物分子與介孔表面的活性基團（如 - SiOH 經 APTES 修飾為 - NH?）共價連接，形成穩定的化學鍵（如酰胺鍵、酯鍵）。

適用場景：需長期穩定負載的藥物（如蛋白、肽類），或需刺激響應斷裂釋放的場景（如 pH 敏感酯鍵在酸性腫瘤微環境斷裂）。

優點：藥物負載穩定，減少提前泄露；

缺點：操作復雜，可能影響藥物活性，載藥量較低。

3. 主客體包埋法

原理：利用介孔孔道的限域效應，將藥物分子預先溶解在硅源溶液中，在包覆 MSNs 殼層的同時將藥物包埋入孔道，或通過 “孔道填充” 將藥物與載體共組裝。

特點：載藥量高，但需控制藥物與硅源的兼容性，避免影響介孔結構形成。

四、典型制備流程總結

實驗室常用的 “Fe?O?@MSNs 載藥” 完整流程為：

Fe?O?核制備：共沉淀法合成 Fe?O?，檸檬酸鈉修飾改善分散性；

MSNs 殼層包覆：溶膠 - 凝膠法，以 CTAB 為模板劑，TEOS 為硅源，氨水催化水解，550℃煅燒去除模板劑；

藥物負載：物理吸附法，將阿霉素等藥物溶液與 Fe?O?@MSNs 混合攪拌，磁分離后得到載藥納米顆粒。

五、方法選擇依據

粒徑需求：需單分散 Fe?O?核選熱分解法，低成本大量制備選共沉淀法；

介孔參數：小孔徑（2-3 nm），大孔徑（＞10 nm）；

藥物性質：小分子化療藥選物理吸附，蛋白 / 肽類藥物選共價結合；

應用場景：實驗室研究優先溶膠 - 凝膠法 + 物理吸附，工業化探索需優化共沉淀法和模板劑萃取工藝（降低成本）。

通過調控各步驟參數（如反應溫度、模板劑用量、藥物濃度），可實現 Fe?O?@MSNs 的結構與性能定制，滿足靶向載藥、控釋等需求。

      杭州新喬生物科技有限公司可以定制各種尺寸的介孔硅包四氧化三鐵，包括表面負載金，銀等納米粒子，以及各種納米粒子材料的定制，歡迎咨詢！