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近些年来,纳米技术得到了突飞猛进的发展。在光电子领域及生物医学领域,由于纳米结构具有合适的尺寸、独特的几何结构、优异的物理和化学性能以及极大的潜在应用前景而激发了人们强烈的兴趣。纳米材料的研究范围,由最初的量子点等零维材料延伸至一维材料和三维立体空间结构,涉及的材料也由最初的无机材料,扩展至高分子和有机小分子材料领域。
本论文主要研究了有机光电半导体小分子和药物小分子这两种不同的有机材料,包括其纳米结构的制备和其相应的光学和生物药效等性质的表征,取得了以下创新研究成果:
第一:使用简单的溶液交换法,制备了一系列有机光电半导体小分子的纳米结构。选择了八羟基喹啉铝(Alq3)作为模型化合物,精密调控晶体形成和生长过程中的各项参数,制备得到不同形貌和尺寸的纳米结构,并初步讨论了Alq3纳米结构的生长机理。我们认为,在不同的温度、生长时间和表面活性剂的影响下,晶体各个晶面的生长速率不同,最终导致了不同形貌的纳米结构的形成。
第二:在第一个工作的基础上,我们发明了一种简单、方便、环保的有机纳米中空结构的制备方法。我们发现,在合适的湿度和温度下,实心的微/纳米结构可以在水的作用下,被溶解腐蚀成为相应的中空结构。尽管Alq3在水中溶解性差,但并不是完全不溶解,存在一个溶解-析出的平衡过程。溶解腐蚀一般从缺陷较多的区域开始,该区域的有机小分子在水中不断地溶解析出,使得实心的纳米结构最终被腐蚀成为中空结构。整个过程并不改变材料的分子结构和晶体晶型,所需要的步骤少、腐蚀条件温和、过程简单方便,能适用于其它有机小分子材料。
第三:为解决很多抗癌药物水溶性差、药物体内输运困难等问题,我们相应地制备了复合纳米药物颗粒。选用替尼伯苷(VM-26)作为研究对象,首先利用传统的溶液交换法制备了200nm以下的VM-26纳米颗粒,然后加入氨基酸,使之吸附在颗粒表面,聚合形成聚氨酸层,再利用聚乙二醇(PEG)高分子链端基团能与聚氨酸层反应,而在药物颗粒外面形成一层稳定的PEG层。通过测试我们发现,纳米尺寸的药物颗粒比普通的药物粉末的累积释放量高2-3倍。颗粒外面的高分子层,能长时间的保证药物在体内的输运,实现了药物的缓释,增加了药物颗粒的细胞相容性。由于该纳米颗粒给药系统是直接在药物颗粒外包裹功能性组分,省去了载体部分,解决了由载体所带来的低载药率、生物毒性、药物副作用、解吸附等问题,为新型药剂的研究提供了重要的理论依据。