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1、介孔二氧化硅纳米粒子在生物吸附、酶固定、传递载体方面的应用 介孔二氧化硅纳米粒子（MSNS)为在治疗、药品和诊断中的广泛应用，提供了一种非侵入性（无创）和生物相容性的传输平台。创建智能，刺激响应的系统，在局部的微妙变化的蜂窝环境都可能产生许多目前的药物/基因/ DNA / RNA的传递问题的长期解决方案。此外，MSNs已经被证明在支持酶固定方面有很大的前途，使酶保留他们自己的活动，为在生物催化和能源方面的广泛应用提供了很大的潜力。本文提供了一个全面的总结，在过去十年取得的进展，以及关于MSNs的可能应用作为生物大分子储存和传递的纳米容器。我们讨论了一些关于在MSNs中生物大分子的吸附和释放的重
2、要影响因素，以及这种纳米材料的细胞毒性方面的审查。审查还强调了一些有前途的工作，即利用介孔二氧化硅纳米粒子的酶固定性。1.介绍 在过去几十年的深入研究和发展集中在发现新的治疗方法。不幸的是，许多新药物是很难直接管理的，由于其在生物系统中的降解性。随着纳米颗粒作为载体的使用，药物的毒性和副作用可以大大的降低，并且药物分子可以通过内吞作用转成不同的细胞。这是与往往被采用仅仅通过大细胞（例如，巨噬细胞）或留在外面的靶细胞的微粒进行对比。多种不同的纳米材料，例如双层氢氧化物（LDH）、脂质体和聚合物纳米粒子，已经被视为是生物大分子的控制和有针对性释放的传输工具。 介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs）形成另
3、一组重要的无机运载系统。他们是理想的候选材料，是由于其形貌可控，有序结构和孔隙度，高水品的生物相容性以及以功能化。自从在1992年发现了MCM-41s，新介孔二氧化硅材料的合成取得了快速的发展。MSNs最著名和共同家族包括MCM- n,SBA-n（圣巴巴拉的无定形二氧化硅），MSU-n（密歇根州立大学二氧化硅），KIT-1（韩国技术研究所），IBN（生物工程与纳米技术研究所）和FDU-n（复旦大学）。每个家族都有自己独特的优点和缺点，并已成功地使用在各种应用中。这些应用包括药物输送，催化剂载体，蛋白质吸附分离，细胞成像，细胞标记，酶吸附和固定。此外，介孔氧化硅材料可以与其他纳米材料一起合成，创
4、造新的纳米复合材料，开辟了广阔的应用前景。功能化硅材料的准备，使得其成为生物用途和催化方面的理想候选材料。此外，作为多孔结构，他们展现出了高比表面积，大孔体积和有序的网络孔道。介孔二氧化硅的这些性能允许药物或生物大分子的高负载，改善控制的装载和释放动力学，以及高的生物相容性，因为他们很容易被化学修饰。 在过去的几年里对于介孔二氧化硅的合成以及其应用有许多优秀的评论。然而，在过去的5年，在介孔二氧化硅中，随着指数的增加的研究，重要的是去提供一个简洁和严格审查的最新进展。本次审查将侧重于一些突出的主题，如蛋白质吸附，药物输送，脱氧核糖核酸/中/疫苗传输和酶固定，包括使用复合磁性材料作为一种酶纳米二
5、氧化硅载体。我们总结了一些在MSNs领域的重要进展，生物医学应用和酶固定分别为表1和表2。本次审查将提供一个深入了解不同类型的生物分子，能够使用MSNs传递，和重要的影响因素封装或吸附的生物分子和他们的释放机制。此外，MSNs材料的细胞毒性的重要方面被讨论。2.介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs）2.1 MSNs的介绍许多生物医学领域，一个理想的传递系统应该能够传递化学或生物分子到靶位以控制方式。理想的控制传递系统的先决条件是：（1）生物相容性和生物降解性，（2）控制货物的释放，（3）控制负载和靶向疗法的释放，（4）零过早释放，（5）刺激的反应。用所有的这些特性和功能，很难找到一个理想的材料传输系
6、统。为此，各种传输系统已经被设计和开发。聚合物纳米粒子，树枝状，和脂质体都进行了作为智能材料测试，获得一个理想的控制传输系统。几种药物传递系统已测试零过早释放，但在大多数情况下，货物分子包埋在聚合物的基质中或无机粒子会在几小时之内泄漏，是由于聚合物基体的扩散或降解。为了克服这种泄漏问题，最近调查了一些纳米粒子为基础的系统，包括介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs）。自从Mobils这种材料之后，许多关于MCM - 41型材料的合成的文章被发表。但是，蔡等人。第一次报道了MSN的MCM-41型的形貌控制和颗粒大小的影响因素。他们通过在极低的表面活性剂浓度和基本的PH条件的强烈搅拌下，合成了纳米球（11
7、0nm），亚微米尺寸的棒和微米尺寸的扁圆形。此外，他们提出了一个形成介孔二氧化硅纳米粒子具有不同的形状和大小的详细机制。他们的结论是，合成的MCM-41型的材料包括核和自组装二氧化硅前体在碱性条件下存在的模板。通过催化剂使用的类型来确定颗粒的相貌，例如，氨水导致了一个棒状形态，而氢氧化钠形成了短而小的尺寸的胶束，制备成颗粒球。至今，许多药物被研究在MSNs中的吸附和释放（表1）。然而由于小孔径的MCM型材料，分子大小可纳入并且加载进孔内有限的2-3nm。因此，大分子如蛋白质、酶、基因都不能被使用。通过改变PH值，温度和表面活性剂的类型，许多拥有不同尺寸，形状，形貌的介孔材料已经被成功的合成了。
8、最近，Nazar 和他的同事报道一种合成SBA-15型纳米棒的策略，具有小颗粒尺寸（300-600纳米长）和大孔（6纳米），使用一种非常稀的溶液制备的，在P123与所有其他关于SBA-15报告的相比较。他们发现，由于在低浓度的模板和轻度酸性条件下，与早期报告的不同形貌相比，粒子的粒径更小。Kim等人，第一次制备了SBA-15型纳米微球，其平均直径为500-600纳米，使用丙酮P104为模板，正硅酸甲酯最为硅的前躯体。这是特别重要的SBA - 15型材料表现出较高的热稳定性和化学稳定性比MCM - 41型二氧化硅。韩等人，合成的介孔二氧化硅纳米粒子，具有三维立方结构和大的孔径，通过使用具有高表面
9、活性和疏脂性的阳离子氟碳表面活性剂。使用不同的表面活性剂模板和甲苯（底）作为孔隙肿胀剂，他们合成的粒子具有不同孔径大小和有序结构（ibn-1到ibn-5）。他们能够扩大孔径20纳米。另一个非常独特的三维立体结构（Id3d)MSNs的MCM-48类型已经由许多研究人员合成了。具有一个开放网络结构的优点，它提供了方便且直接进入主体分子。然而，合成的MSNs的这些类型需要耗费一些时间的水热处理。此外，大于1mm的大粒径尺寸使得他们不能吸收，作为药物传递载体。许多研究人员，正在试图减小颗粒大小，同时保持单分散的纳米粒子。 Schu-macher等人，在室温下已经制备了这些类型的颗粒，用小于1mm的颗粒
10、尺寸，但是它仍然没有使用，为基于细胞的蛋白和基因的传递。表1 装载到介孔二氧化硅的不同类型的药物材料化学成分改性吸附机理释放机理参考FSM泰克索未改通过孔径的大小和溶剂的类型扩散从不同的孔径大小扩散40MCM-41布洛芬不同表面活性剂浸渍扩散80MCM-41布洛芬未改浸渍从不同的孔径大小扩散13MCM-41布洛芬-NH2官能化浸渍扩散80MCM-41万古霉素巯基官能化和环糊精上限浸渍添加还原剂61MCM-41庆大霉素共聚物/二氧化硅复合粒子浸渍通过共聚物基体扩散127MCM-41抗菌剂室温下含有二氧化硅的离子液体浸渍形状和形貌的驱使释放128SBA-15庆大霉素未改浸渍扩散129SBA-15阿
11、莫西林有序大孔SBA-15在不同PH值得溶液中依靠颗粒的物理形态130MCM-48红霉素未改浸渍从立方结构扩散13SBA-15红霉素疏水组附件浸渍功能化的表面通过扩散来释放63MCM-41阿司匹林不同的功能化方法浸渍扩散：没有明显的不同131MCM-41布洛芬添加的不同亲水基团经合成后移植简单的浸渍通过毛孔和表面官能团扩散81MCM-41 and SBA-15 阿仑膦酸钠氨基官能化简单浸渍在SBA-15案例中的扩散-溶解一阶动力学67MSN type II导入植物细胞的基因三乙二醇官能化基因用启动子修饰为了附加到MSN-II闸门开度触发器以备用来打开门，以便释放核酸进入细胞54MCM-41喜树
12、碱氨基和磷酸酯官能化简单浸渍扩散64中空介孔二氧化硅纳米粒子荧光素异硫氰酸酯氨基官能化简单浸渍扩散132SBA-15L-色氨酸未改简单浸渍扩散66MCM-41阿替洛尔羟基磷灰石/二氧化硅复合材料简单浸渍缓慢扩散是由于复合材料（HA/MCM-41)133MCM-41布洛芬不同颗粒简单浸渍依靠形貌和功能组37SBA-15牛血清白蛋白水凝胶封装涂层在低的PH值中处理后加载PH驱使释放123MCM-41细胞色素未改扩散/大孔通过细胞膜吸收134MCM-41牛血清白蛋白聚乙二醇简单浸渍通过亲水性聚合物扩散77MCM-41Paclitexel-NH2简单浸渍依靠细胞摄取能源79MCM-41DNA/基因聚乙
13、烯胺简单浸渍受体介导的释放135SBA-15阿仑膦酸钠-NH2简单浸渍扩散/功能化的程度72MSN酸性橙-II三甲胺（正电）简单浸渍PH控制释放136MSN罗丹明-B-CD简单浸渍酶反应60MCM-41维生素-B2-NH2简单浸渍PH值响应62具有超大孔隙尺寸的MSN蛋白质分离未改由于大孔径分子筛137MCM-41钙用脂质双层包覆简单浸渍释放依赖于PH值138MSNDNA新型双表面活性剂体系扩散/大孔径NONE47介孔二氧化硅胶体（CMS)生物素与亲和素巯基官能化共价键酶反应139MSN布洛芬双模板技术简单浸渍扩散140MCM-41藏红 O附上糖涂金纳米粒子简单浸渍照片和PH值响应（双机制）1
14、22MCM-41Paclitacxel用金纳米粒子包覆简单浸渍光诱导86MSN阿仑膦酸钠羟基磷灰石和共聚物的涂层简单浸渍溶解-扩散控制85MCM-41布洛芬含有硅的磁性纳米粒子用共聚物包覆简单浸渍溶解-扩散控制141MCM-41环磷酸泉甘硼酸官能化简单浸渍葡萄糖反应82PMOs四环素形貌控制简单浸渍分散33SBA-15尼莫地平未改液相移植分散142MNP(Mechanised nanoparticles madeof MSNs)碘化丙啶用瓜环官能化合成后移植PH值响应释放84中空MSNs碘化丙啶-CD和有机连接器合成后移植PH值响应释放126MNP名改性- CD ，罗丹明 BAzobanzene官能化共聚物光控143MSNs香豆素 540AAzobanzene官能化共聚物光诱导83最近，Kim等人，发表了非常详细和复杂的MCM-48类型的合成过程，MCM-48是用粒径尺寸在50-70纳米之间，孔径为2.3-3.3纳米，和非常高的比表面积约为1250m2g-1的球形单分散纳米粒子合成的。合成进行了，通过修改施托贝尔方法，使用丙酮F127去控制颗粒的尺寸，并且用
