纳米海绵在尺寸和交联密度上的可调性

该纳米海绵合成技术的总体目标是理解并利用关键的合成参数，以设计和控制其形貌尺寸。该方法可帮助您制备具有精确尺寸和交联密度的纳米颗粒，适用于药物递送应用。该技术的主要优势在于，可针对这些颗粒的不同交联密度和不同粒径进行定制化调控，这在诸多应用中是一个极为重要的因素。

尽管该方法可通过定制羊毛状合成参数为纳米颗粒设计提供见解，但也适用于其他聚合物网络，如水凝胶和微粒。按照文本方案所述，使用配备磁力搅拌子的25毫升圆底烧瓶去除水分。冷却后，迅速从圆底烧瓶上取下隔垫，并用刮勺将2.5毫克三氟甲磺酸锡加入烧瓶最底部。

更换隔垫。依次使用100微升微量注射器加入72.6 µL 3-甲基-1-丁醇，再用2 mL注射器加入1.33 mL无水二氯甲烷。将悬浮液置于磁力搅拌器上搅拌10分钟。

接下来，依次加入 0.48 毫升 AVL 和 1.37 毫升 VL。继续搅拌反应液 18 至 20 小时。加入约 5 毫升甲醇以淬灭反应，然后向烧瓶中加入 100 毫克固相负载的亲核清除剂，搅拌 2 小时。通过重力过滤除去固体，再用二氯甲烷溶剂冲洗烧瓶，并将冲洗液倒入滤液中。

在30摄氏度加热条件下，使用水流抽气泵作为真空源，通过旋转蒸发除去溶剂，直至溶液呈黏稠状。将溶液逐滴加入500毫升冷甲醇中，析出白色固体片状沉淀。然后，通过真空抽滤，将溶液过滤至含有玻璃砂芯漏斗并垫有滤纸的漏斗中，以收集固体产物。

使用刮勺将固体产物转移至已预先称重的小瓶中，并在05托的高真空压力下干燥过夜，以收集白色片状固体。将500毫克VLAVL共聚物加入带有磁力搅拌子的六通道小瓶中。然后向小瓶中加入6.15毫升无水二氯甲烷（DCM），涡旋振荡以溶解聚合物。

接着，将74.53毫克的mCPBA加入第二个六通道小瓶中。加入6.15毫升无水二氯甲烷（DCM），涡旋振荡至mCPBA完全溶解。然后，将mCPBA溶液转移至VLAVL溶液中。

将反应液盖上瓶盖，并用塑料封口膜密封，随后搅拌反应48小时。将反应混合物转移至50毫升分液漏斗中，加入15毫升饱和碳酸氢钠溶液。盖紧分液漏斗，轻轻摇动以混合均匀。

收集含有产物的有机相，并将其转移至一个15毫升的锥形瓶中，加入适当大小的磁力搅拌子。向分液漏斗中仍保留的水相加入5毫升二氯甲烷（DCM），盖上塞子后轻轻摇动。收集有机相，并将其转移至产物锥形瓶中。

弃去水相废液后，将有机相转移回分液漏斗中。接下来，在磁力搅拌器上搅拌的同时，向产物烧瓶中加入硫酸镁以除去任何残留的水分，持续加入少量硫酸镁，直至新加入的硫酸镁不再结块为止。使用装有滤纸的玻璃漏斗，在将混合物转移至50毫升圆底烧瓶时除去固体硫酸镁。

将圆底烧瓶中的内容物转移至已预先称重的产物样品瓶中。使用水流抽气泵作为真空源，在25摄氏度加热条件下通过旋转蒸发除去溶剂。将样品瓶置于05托的高真空环境中过夜，得到白色蜡状固体。

将200毫克VLAVL EVL聚合物溶解于20.01毫升无水二氯甲烷（DCM）中，得到0.054摩尔的环氧化物浓度。将所得溶液转移至带有14/20接口的100毫升圆底烧瓶中。将反应烧瓶置于50摄氏度的油浴中。

使用快速涡旋搅拌溶液，并通过微量注射器逐滴加入21.45 µL的EDEA。将带有水流冷却夹套的冷凝管连接至烧瓶口，冷凝管上配有14/20标准磨口接头，随后将溶液回流反应12小时。接着，在25 °C下通过旋转蒸发除去反应烧瓶中的过量溶剂，直至得到黏稠状溶液。

将产物转移至已用透析夹封闭一端的10 k分子量截断透析管中。用过量二氯甲烷冲洗烧瓶，并将冲洗液转移至透析管中。折叠透析管顶端，用带有悬挂金属丝的透析夹封闭。

然后，将透析管悬挂在装有大号搅拌子的两升烧杯边缘，并加入二氯甲烷（DCM）直至完全浸没透析管。将烧杯置于磁力搅拌器上，轻轻搅拌透析液，并用铝箔覆盖烧杯以防止溶剂挥发。将废液倒入废液容器中，并每天更换新鲜的DCM三次，持续48小时，以去除未反应的聚合物和交联剂。

透析完成后，移除烧杯中的全部溶剂，将透析袋内的内容物转移至装有0.45微米聚四氟乙烯（PTFE）针头滤器的10毫升注射器中。将溶液直接通过滤器推入预先称重的产品小瓶，以去除任何残留杂质。在25摄氏度下通过旋转蒸发除去溶剂，随后将产品小瓶置于05托的高真空条件下过夜，得到浅黄色蜡状固体。

将0.5毫克纳米海绵放入1.5毫升离心管中。加入1毫升过滤后的细胞培养用水。使用探头式超声波破碎仪在室温下进行超声处理，每次超声2秒，重复4至5次，直至颗粒形成均匀的悬浮液。

然后，将30毫克PTA加入1.5毫升离心管中的1毫升过滤细胞培养水内。在最高转速下涡旋震荡10秒，或直至PTA完全溶解，制成3% PTA溶液。使用带22号针头的1毫升注射器吸取0.5毫升3% PTA溶液，向颗粒中加入四滴该溶液，并在最高转速下涡旋震荡10秒。

然后，使用一对自闭合镊子夹取透射电镜载网，迅速浸入颗粒溶液中三次。将载网置于遮盖物下干燥五小时，以减少灰尘在载网上的沉积。最后，采用高对比度模式和40微米物镜对样品进行透射电镜成像。

该图展示了利用含有侧链官能团的线性聚酯共聚物与二胺交联剂反应合成纳米海绵的方法，形成离散的纳米颗粒溶液。采用透射电子显微镜（TEM）成像对每组纳米海绵的精确尺寸进行表征，本图所示纳米海绵的平均粒径为79纳米，标准偏差为12纳米。纳米海绵的尺寸基于聚合物前驱体的分子量以及侧链官能团的含量进行分析，以评估这两个因素之间的关系。

纳米海绵尺寸的增大趋势与聚合物分子量的增加相关，且该趋势独立于侧链官能团的类型。还根据反应中引入的侧链官能团的量以及加入的二胺交联剂的量对纳米海绵的尺寸进行了分析。增加侧链官能团和交联剂当量均显示出纳米海绵尺寸增大。

观看本视频后，您应能充分理解如何利用这些合成参数来设计纳米粒子，以精确控制其尺寸和形貌，达到预期效果。我们可以通过调节以下重要参数来调控这些纳米海绵的合成：聚合物分子量、环氧氯丙烷浓度以及交联剂的用量。在开发出该纳米粒子合成技术后，该方法对本实验室探索小分子疏水性化合物的药物递送研究起到了至关重要的作用。

在进行该实验操作时，精确测量至关重要，因为化学计量比和浓度对最终产物具有重要影响。完成本实验步骤后，可进一步采用其他方法进行聚合物网络的合成，以探讨与药物递送平台设计相关的问题。