2012纳米材料概论期末考试复习(3)

(3)有较好的反应活性及包容能力，在分子中心和分子表面可导入大量功能基团。

通常树枝状大分子可经以下几种方式与药物组成载药系统:(1)、将药物作为客体分子，包封在树状聚合物分子的空穴内;(2)药物和树状聚合物分子共同构成一个三维网络;(3)将药物以共价键或非共价键的形式结合在树状聚合物分子表面，形成前药。

12、脂质体的结构特点及其作为药物载体的优点

脂质体是脂类分子（类脂）的自组装体，是一种由一个或多个脂双层中间包覆微水相的结构。在脂质体的形成过程中，亲水的头部形成膜的内外表面层，而亲油性的尾部处于膜的中间，膜壁厚度约为5～7nm，而囊的直径一般在25～500nm 之间 。

脂质体作为药物载体的优点是：

（1）可以在其内水相包封水溶性药物,也可以在外层双层膜包封脂溶性药物;

（2）它和天然生物膜的生物相溶性比较好,在药物学应用中,安全性可靠。

13、简述纳米药物载体的表面修饰的作用及其方法。

纳米药物载体表面修饰可以改变药物载体的表面性能，而表面性能直接影响胶体药物载体识别靶点和克服体内各种生物屏障的能力，因此表面修饰是提高胶体药物载体靶向性能的重要途径。常见的表面修饰方法有:

①利用表面活性剂、亲水性大分子和两亲高分子共聚物，通过物理吸附或化学吸附的手段可改进胶体药物载体表面的物理化学性能，如增加表面亲水性能、改变表面荷电情况或增加表面空间位阻等。 ②通过化学或生物化学反应将单克隆抗体、糖类和凝集素等配体接到药物载体表面，增加其与靶点的作用。

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14、简述药物靶向传递的途径。

药物的靶向传递一般有三个途径：

一、是应用生物活性剂(如单克隆抗体)选择性地将药物带到体内特定部位(主动靶向途径)；

二、是将活性药物设计成药理惰性的形式，当其到达病变部位后，在化学或酶反应的作用下药物被活化而起效(前药途经)；

三、是利用生物惰性的大分子载体系统，直接将药物带到体内特定部位积累、释放并发挥作用(被动靶向途径)。

五、论述题（16分）

1、试讨论表面活性剂在纳米材料制备中的应用。

表面活性剂是疏水和亲水部分构成的两亲分子，它具有界面吸附、在体系中

形成多种分子有序组合体而产生的基本物理化学性质。因而，它能作为微乳化剂、润湿剂、渗透剂和分散剂等使用，这使得它在纳米材料的制备及其表面改性等领域有着广泛的应用：

一、表面活性剂有序组合体制备纳米材料

（1）微乳液制备纳米材料

在微乳液中，微小的水滴被表面活性剂和助表面活性剂所构成的单分子层包围而成微乳颗粒，其大小在几到几十个纳米间，这些微小的水滴彼此分离，就是微反应器。它拥有一很大的界面，有利于化学反应。

（2）表面活性剂作为软模板制备纳米材料

同样，常规的乳状液在一定条件下也可作为模板制备纳米粒子。该方法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从而在乳液中析出固相制得纳米材料。

（3）液晶模板制备介孔纳米材料

液晶模板法是通过先形成表面活性剂的自组装聚集体，同时无机先驱物在白组装聚集体与溶液相的界面处发生化学反应，并利用自组装体的模板作用形成无机/有机复台物，然后将有机模板去除即可得到有组织的具有一定形状的无机介孔材料。

（4）LB膜技术

利用表面活性剂在溶液表面自组成单层膜或在固体表面LB技术形成LB膜，从而通过单层膜或LB膜的有序模板效应可在膜中生长纳米尺寸的无机晶体。

二、表面活性剂在纳米材料表面改性中的应用

（1）表面活性剂在表面物理修饰中的应用

利用表面物理修饰可对纳米微粒进行表面改性，其中包括将表面活性剂对微粒表面进行包裹，使其表面获得有机化改性的方法。

（2）表面活性剂在表面化学修饰中的应用

表面化学修饰在纳米微粒表面改性中占有极其重要的地位。以液相法制备纳米粉体材料为例，在其表面化学改性中，通常是在纳米粉体材料的制备过程中添加各种表面活性剂与颗粒表面进行化学反应，改变颗拉的表面状态。当进行干燥时，由于改性剂吸附或键合在颗粒表面，从而降低了表面羟基的作用力，消除了颗粒间的氢键作用，阻止了氧桥键的形成，进一步防止了硬团聚的发生。

2、试讨论纳米粉体制备过程中粒子的团聚及控制方法。

一、团聚体的分类及形成

粒子的团聚一般可分为软团聚体和硬团聚体两种形态。软团聚主要是由粒子间的静电力和范德华力或因团聚体内液体的存在而引起的毛细管力所致,相互作用力较小;硬团聚的形成除了静电力和范德华力之外,还存在化学键作用以及粒子间液相桥或固相桥的强烈结合作用,这种团聚体相互作用力大,强度高。 纳米粒子团聚的形成归纳起来主要有以下几方面: (1)粒子细化到纳米数量

级以后,其表面积累了大量的正电荷或负电荷,粒子形状极不规则造成表面电荷的聚集,使粒子极不稳定,因

而易发生团聚 ; (2)纳米粒子的表面积大、表面能高、处于能量的不稳定状态,很容易发生聚集而达到稳定状态; (3)随着粒子尺寸的减小,粒子之间的静电吸引力、范德华力等显得越来越重要,这些力导致粒子之 间发生团聚(当粒子尺寸小于50nm时,粒子之间的范德华引力已非常强); ( 4)纳米粒子之间表面的氢键、化学键的作用也易导致粒子之间的互相吸附而发生团聚; ( 5)由于纳米粒子的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合,使纳米粒子极易通过界面发生相互作用和固相反应而团聚; (6)由于纳米粒子的比表面积大,使之与空气或各种介质接触后,极易吸附气体、介质或与其作用,从而失去原来的表面性质,导致粘连与团聚; (7)有些纳米粒子由于水解作用,表面呈较强的碱性、羟基性或配位水分子,它们可通过羟基和配位水分子缩合,生成硬团聚; (8)晶桥理论的观点是:湿凝胶在干燥过程中,毛细管吸附力使颗粒相互靠近,颗粒由于表面羟基和溶解—沉淀形成的晶桥而变得更加紧密,随着干燥,这些晶桥相互结合,近而形成较大的块状团聚体; (9)毛细管吸附理论:在凝胶受热吸附水开始蒸发时,颗粒的表面部分裸露出来而水蒸气则从孔隙的两端出去,由于毛细管力的存在,在水中形成了静拉伸压强,它使得毛细管的孔壁收缩,从而粉体聚集产生团聚。

二、 团聚的控制与消除

对纳米粉体的粒子团聚问题应从以下几个方面重点加以解决,首先应在纳米粉体的制备过程中尽量避免团聚,如在反应体系中加入适量的表面活性剂、螯合剂以改变静电力大小或加大空间位阻，降低粒子间的引力来抑制粉体的团聚,也可采用超声波、加入分散剂、控制反应速率、改变洗涤方式(如改变水洗或醇洗为二步洗涤) 、低温干燥处理等方法,同时通过加入纳米添加剂,利用掺杂效应来控制团聚,提高材料的性能;其次,在纳米粉体的压制成型过程中通过施加一定压力(临界压力)压碎粉体中的团聚体。