复旦大学赵东元Adv. Mater.：降解重构诱导各向异性外延生长制备不对称二嵌段和三嵌段介孔纳米复合材料

【引言】

基于具有可控尺寸和有趣形态的单组分纳米材料的显著成功，由具有不同成分的离散域组成的高品质和单分散纳米复合材料的制造在纳米科学领域中引起了极大的关注。独特的纳米结构复合材料可以将所需的几种不同功能集成在一个共同的结构中，这在单组分材料中难以实现。此外，不同组分和功能在纳米尺度上的紧密耦合可以显著提高性能，甚至创造全新的性能。

【成果简介】

近日，来自复旦大学的赵东元院士和张凡教授（共同通讯）等人证明了一种新的降解重整诱导各向异性外延生长策略，用于合成具有可控棒长度（50 nm至2μm）和1200 m² g^-1极高表面积的均匀1D二嵌段和三嵌段二氧化硅介孔不对称纳米棒。不对称二嵌段介孔二氧化硅纳米复合材料由具有六边形中孔结构的1D介孔有机硅酸盐纳米棒和仅位于纳米棒一侧的紧密连接的致密SiO₂纳米球构成。由于超高表面积，独特的1D中间通道和功能不对称性，所获得的匹配式不对称Au-NR@SiO 2&EPMO（EPMO =乙烷桥联周期性介孔有机硅）介孔纳米棒可用作近红外光热的理想纳米载体触发药物分子的可控释放。

【图文导读】

图1 纳米复合材料的相关TEM、SEM和HRTEM图像

A-C）通过具有不同棒长度的EPMO降解重整诱导各向异性生长方法获得的1D二嵌段非对称介孔SiO₂和EPMO（EPMO =乙烷桥联的周期性介孔有机硅烷）纳米复合材料的TEM和SEM图像：A）≈200nm; B）≈350nm; C）≈600nm

D-F）SAXRD图案，典型不对称二嵌段介孔SiO₂和EPMO纳米复合材料的HRTEM图像

图2 不对称二嵌段介孔、Au-NR@SiO₂&EPMO等的TEM图像

A-C）通过使用二氧化硅基核壳壳纳米颗粒作为种子，不对称二嵌段介孔A）Fe₃O₄@SiO₂和EPMO，B）Au-NR2SiO₂&EPMO ，C）UCNP₂SiO₂&EPMO纳米复合材料的TEM图像

D，E）非对称二嵌段蛋黄@壳和PMO结构的介孔UCNP@SiO₂ & EPMO纳米复合材料的TEM图像

图3 合成不对称二嵌段纳米复合材料示意图

A）用于合成不对称二嵌段纳米复合材料的降解重整诱导各向异性外延生长的示意图

B，C）在加入有机硅烷前体10分钟后有B）无C）致密的SiO₂种子反应溶液的图片

D）具有和不具有纳米籽的异质和均匀成核/生长的示意图

E）动态光散射（DLS）确定了SiO₂种子的水化半径演化以及加入有机硅烷前体之前的降解时间

图4 具有不同长度的不对称三嵌段介孔纳米复合材料的结构图和TEM图像

A-C）具有不同长度的不对称三嵌段Fe₃O₄@mSiO₂&EPMO&BPMO和BPMO介孔纳米复合材料的A）结构图，B，C）TEM图像

D）三嵌段介孔纳米复合材料的纳米棒和Janus域之间相对位置的统计结果

图5  二嵌段Au-NR@SiO₂和EPMO不对称纳米复合材料热分析

A）在≈800nm处获得的NIR吸收的Au纳米棒和二嵌段Au-NR@SiO₂＆ EPMO不对称纳米复合材料的UV/vis消光光谱

B）二氧化碳Au-NR@SiO₂＆ EPMO不对称纳米复合材料溶液在浓度为50μg/mL^-1的800nm照射下的热图像

C）Au-NR@SiO₂＆ EPMO纳米复合材料溶液在不同浓度下通过功率密度为0.5Wcm^-2在800nm照射时的光热效应

D，E）对称核@壳@壳结构Au-NR@SiO₂＆ EPMO纳米颗粒的TEM图像

F）从对称核@壳@壳 Au-NR@SiO₂@EPMO和不对称二嵌段Au-NR@SiO₂＆EPMO纳米复合材料自由扩散释放DOX

G）光热诱导的DOX从1D二嵌段Au-NR@SiO₂＆EPMO不对称纳米复合材料中释放

【总结】

本文在新型降解重整诱导各向异性外延生长策略的基础上，成功制备了具有高度有序介孔阵列的不对称二嵌段和三嵌段（SiO₂&EPMO, SiO₂&BPMO, SiO₂&EPMO&BPMO等）的1D介孔纳米棒。相信发现降解重组诱导的各向异性外延生长策略会促使中孔纳米载体的新概念和架构的进一步发展，从而使得生物医学有更多的可能。

文献链接：Degradation-Restructuring Induced Anisotropic Epitaxial Growth for Fabrication of Asymmetric Diblock and Triblock Mesoporous Nanocomposites（Adv. Mater.,2017,DOI：10.1002/adma.201701652）

本文由材料人编辑部纳米学术组段鹏超供稿，材料牛编辑整理。

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