سیلیکای میان‌متخلخل

سیلیکای میان‌متخلخلمیلاد فردی و محمدعلی سمسارزاده: استفاده از سیکلوهگزانول به عنوان کمک‌عامل سطح فعال در ساخت ذرات جدید میان‌متخلخل سیلیکا. تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر، دریافت: ۱۷/۲/۹۲، پذیرش: ۱۰/۷/۹۲ نوعی از سیلیکا است که بهره‌گیری از آن اخیراً در نانوفناوری پیشرفت زیادی داشته‌است. رایج‌ترین نوع آنها MCM-14 و SBA-15 می‌باشند. پژوهش‌ها در مورد ذرات این ماده ادامه دارد چون در حیطه کاتالیست، دارورسانی و تصویرسازی کاربرد دارد.\"Synthesis of ordered large pore SBA-15 spherical particles for adsorption of biomolecules". Journal of Chromatography A. 1122 (1–2): 13–20. doi:10.1016/j.chroma.2006.04.055. ISSN 0021-9673. PMID 16716334. ترکیبی که موجب تولید مزوسیلیکا شد حدود سال ۱۹۷۰ تولید شد.Chiola, V. ; Ritsko, J. E. and Vanderpool, C. D. "Process for producing low-bulk density silica." Application No. US 3556725D A filed on 26-Feb-1969; Publication No. US 3556725 A published on 19-Jan-1971"Porous silica particles containing a crystallized phase and method" Application No. US 3493341D A filed on 23-Jan-1967; Publication No. US 3493341 A published on 03-Feb-1970تقریباً از یاد رفته شد تا اینکه در سال۱۹۹۷ بازسازی شد.Xu, Ruren; Pang, Wenqin; Yu, Jihong (2007). Chemistry of zeolites and related porous materials: synthesis and structure. Wiley-Interscience. p. 472. ISBN 978-0-470-82233-3.نانوذرات سیلیکای میان‌متخلخل مستقلاً توسط پژوهشگران ژاپنی تولید شد.Yanagisawa, Tsuneo; Shimizu, Toshio; Kuroda, Kazuyuki; Kato, Chuzo (1990). "The preparation of alkyltrimethylammonium-kanemite complexes and their conversion to microporous materials". Bulletin of the Chemical Society of Japan. 63 (4): 988–992. doi:10.1246/bcsj.63.988
۶سال بعد نانوذرات با تخلخل بزرگتر (۴٫۶ تا ۳۰ نانومتر) در دانشگاه  کالیفرنیا تولید شد.Zhao, Dongyuan; Feng, Jianglin; Huo, Qisheng; Melosh, Nicholas; Fredrickson, Glenn H. ; Chmelka, Bradley F. ; Stucky, Galen D. (1998). "Triblock Copolymer Syntheses of Mesoporous Silica with Periodic 50 to 300 Angstrom Pores". Science. 279 (5350): 548–52. Bibcode:1998Sci...279..548Z. doi:10.1126/science.279.5350.548. PMID 9438845.
این ماده را مادهٔ آمورف سانتاباربرا یا sba-15 نامگذاری کردند که دارای تخلخل‌های شش‌گوشه است. پژوهشگرانی که این نوع ماده را ساختند می‌خواستند از آن به عنوان الک مولکولی استفاده کنند. امروزه نانوذرات سیلیکای میان‌متخلخل در پزشکی و حسگرهای زیستی کاربرد زیادی دارند.
سیلیکا مزیت‌های زیادی در سامانه دارورسانی دارد. به‌ویژه که به عنوان پوشش سطحی در ایمپلنت‌ها و برای کنترل دارورسانی استفاده می‌شوند. هرچند برای اینکه این فیلم‌های نازک کاربرد داشته باشند، تخلخل‌هایشان باید از سطح قابل دسترس باشد و شرایط حمل دارو را فراهم کنند. از آنجا که ساختار ایزوتروپ سه‌بعدی تخلخل به سطح دسترسی دارند، پوشش ما این پتانسیل را دارد تادر سامانه دارورسانی و سامانه‌های مشابه کاربرد داشته باشد.

 ترکیب 
بندانگشتی|چهار ویال سیلیس مزوپور
نانوذرات سیلیکای میان‌متخلخل با واکنش دادن تترااتیل اورتو سیلیکات (TEOS) در یک الگوی مولکولی خاص ساخته می‌شود.نتیجهٔ آن ساخت نانو ذرات کروی یا میله ای که با ساختار تخلخل پر شده‌اند می‌باشد. در ادامه الگو می‌تواند با یک محلول با phTrewyn, Brian G; Nieweg, Jennifer A; Zhao, Yannan; Lin, Victor S. -Y. (2007). "Biocompatible mesoporous silica nanoparticles with different morphologies for animal cell membrane penetration". Chemical Engineering Journal. 137 (1): 23–29. doi:10.1016/j.cej.2007.09.045مناسب از بین برود.
سیلیکای میان‌متخلخل با روش سادهٔ سل-ژل نیز قابل ساخت است.Nandiyanto, Asep Bayu Dani; Kim, Soon-Gil; Iskandar, Ferry; Okuyama, Kikuo (2009). "Synthesis of Silica Nanoparticles with Nanometer-Size Controllable Mesopores and Outer Diameters". Microporous and Mesoporous Materials. 120 (3): 447–453. doi:10.1016/j.micromeso.2008.12.019
هرچند، teos کارآمدترین پیش سازنده برای ساخت این مواد نیست، تریم اتوکسی سیلان پیش سازنده بهتری است که به اختصارMPTMS گفته می‌شود. استفاده ازین پیش سازنده شانس آگلومره شدن ذرات را کم کرده و تخلخل‌های همگنی را حاصل می‌کند.Sivanandini, M. ; Dhami, Sukhdeep S. ; Pabla, B.S. ; Gupta, M.K. (January 2014). "Effect of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane on Surface Finish and Material Removal Rate in Chemical Mechanical Polishing". Procedia Materials Science. 6: 528–537. doi:10.1016/j.mspro.2014.07.067

 دارورسانی 
انرژی سطحی بالای تخلخل‌ها به ذرات اجازه می‌دهد تا خود را با دارو یا مواد مضر پر کنند. بمانند اسب تروجان، ذرات باتوجه به فرمول شیمیایی سطحشان توسط سلول‌های زیستی گرفتار می‌شوند. برخی از انواع سلول‌های سرطانی بیشتر این ذرات را گرفتار می‌کنند تا سلول‌های سالم که به پژوهشگران این امید را می‌دهد کهmcm-41 یک روز بتواند به کمک درمان برخی سرطان‌ها بیاید.Trewyn, Brian G; Nieweg, Jennifer A; Zhao, Yannan; Lin, Victor S. -Y. (2007). "Biocompatible mesoporous silica nanoparticles with different morphologies for animal cell membrane penetration". Chemical Engineering Journal. 137 (1): 23–29. doi:10.1016/j.cej.2007.09.045.
همچنین سیلیکای مزومتخلخل منظم(SBA-15،Mellaerts, Randy; Aerts, Caroline A. ; Humbeeck, Jan Van; Augustijns, Patrick; Den Mooter, Guy Van; Martens, Johan A. (2007). "Enhanced release of itraconazole from ordered mesoporous SBA-15 silica materials". Chemical Communications (13): 1375–7. doi:10.1039/b616746b. PMID 17377687TUD-1و fsm-16)پتانسیل خوبی در تسریع انحلال داروهای سخت حل شونده درون بدن و بیرون بدن نشان می‌دهند. بسیاری از داروهای کاندید در درمان بیماری‌ها که کشف می‌شوند مشکل انحلال در آب دارند. انحلال ناکارآمد این داروها در سیال‌های معده توانایی جریان دارو در خون را محدود می‌کند. برای مثال در داروی itraconazole که آبگریز مشهوری است، ترکیب آن با sba-15 جریان یابی آن در خون را بهبود می‌بخشد.Mellaerts, Randy; Mols, Raf; Kayaert, Pieterjan; Annaert, Pieter; Van Humbeeck, Jan; Van Den Mooter, Guy; Martens, Johan A. ; Augustijns, Patrick (2008). "Ordered mesoporous silica induces pH-independent supersaturation of the basic low solubility compound itraconazole resulting in enhanced transepithelial transport". International Journal of Pharmaceutics. 357 (1–2): 169–79. doi:10.1016/j.ijpharm.2008.01.049. PMID 18325700 حمل آب مناسبsba-15 در گستره وسیعی از داروهای آبگریز قابل استفاده است.Van Speybroeck, Michiel; Barillaro, Valéry; Thi, Thao Do; Mellaerts, Randy; Martens, Johan; Van Humbeeck, Jan; Vermant, Jan; Annaert, Pieter; et al. (2009). "Ordered mesoporous silica material SBA-15: A broad-spectrum formulation platform for poorly soluble drugs". Journal of Pharmaceutical Sciences. 98 (8): 2648–58. doi:10.1002/jps.21638. PMID 19072861.

 حسگرهای زیستی 
ساختار این ذرات به آنها اجازه می‌دهد که با رنگ‌های فلوئورسنت پر شوند که در حالت عادی این رنگ‌ها نمی‌توانند از دیواره سلول‌ها عبور کنند. مواد مزومتخلخل شامل مولکول‌هایی هستند که با سلول هدف سازگارند. وقتی این مواد به محدوده سلول می‌رسند، رنگ را از غشاء سلول عبور می‌دهند. این ذرات از نظر نوری نیمه شفاف هستند پس رنگ از میان دیواره‌های سیلیکا قابل رویت است. رنگ درون ذرات مشکل فرونشستی که رنگ‌ها در محلول دارند را ندارند. نوع پوشش مواد بیرونی سیلیکا تعیین می‌کنند که چه بایو مولکول‌هایی اجازه واکنش با ذرات را دارند.Trewyn, Brian G; Supratim, Giri; Slowing, Igor I; Lin, Victor S. -Y. (2007). "Mesoporous silica nanoparticle based controlled release, drug delivery, and biosensor systems". Chemical Communications (31): 3236–3245. doi:10.1039/b701744h. PMID 17668088Radu, Daniela R; Lai, Chen-Yu; Jeftinija, Ksenija; Rowe, Eric W; Jeftinija, Srdija & Lin, Victor S. -Y. (2004). "A Polyamidoamine Dendrimer-Capped Mesoporous Silica Nanosphere-Based Gene Transfection Reagent". Journal of the American Chemical Society. 126 (41): 13216–13217. doi:10.1021/ja046275m. PMID 15479063

 منابع 

رده:خواص مواد پیشرفته
رده:سرامیک
رده:سیلیسیم دی‌اکسید
رده:ویکی‌سازی رباتیک
رده:مواد میان‌متخلخل