Способ получения наночастиц кремнезема

Способ получения наночастиц кремнезема

Реферат

Область техники

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к получению золя наночастиц кремнезема, предназначенного для применения в медицинских целях, в частности, в качестве транспортера олигонуклеотидов в пораженные клетки в виде комплексов наночастица-олигонуклеотид.

Уровень техники

Уникальную возможность лечения генных заболеваний (опухолей и инфекций вирусной природы) открывает способность олигонуклеотидов выполнять коррекцию мутаций в поврежденных генах. Однако существует проблема доставки олигонуклеотидов к поврежденному гену. Эта проблема может быть разрешена, в частности, с помощью комплекса наночастица - олигонуклеотид, способного проникать в клетки млекопитающих. Известно, что производные олигонуклеотидов, адресованные к структуре генома, способны иммобилизоваться на наночастицах TiO₂ и SiO₂. Так, например, в работе (Paunesku, Т.Biology of TiO₂ - oligonucleotide nanocomposites / Т.Paunesku, Т.Rajh, G.Wiederrecht, J.Maser, S.Vogt, N.Stojicevic, M.Protic, B.Lai, J.Oryhon, M.Thumauer, G.Woloschak // Nature materials. - 2003. - V.2. - P.343-345) обнаружена уникальная способность комплекса: наночастица TiO₂ - олигонуклеотид ДНК проникать в клетки млекопитающих.

Уникальные свойства наночастиц TiO₂ и SiO₂ обусловлены наноразмерным эффектом. Для эффективного проникновения наночастиц в клетки требуемый размер наночастиц должен составлять 4-5 нм.

Известен способ синтеза наночастиц кремнезема (SiO₂), описанный в патенте №2370310, опубл. 20 октября 2009 г., состоящий в том, что при приготовлении золя кремнезема использованы мольные отношения реагентов: тетраэтоксисилан (ТЭОС) : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2, : этанол = 1:6:5.

Однако водно-этаноловый нанозоль наночастиц кремнезема с размером 5-8 нм, полученных этим способом, имеет высокое содержание HCl с рН нанозоля 1,5-2 и содержание этанола 30 об. %, что препятствует его непосредственному применению в медицинских целях. Кроме этого, в кислых средах наночастицы кремнезема быстро агрегируют с образованием пространственной сетки геля. Поэтому для сохранения коагуляционной стабильности нанозоля в него вводят поверхностно-активное вещество - цетилтриметиламмония хлорид, что также нежелательно при использовании золя в медицинских целях.

Задачей изобретения является разработка способа получения стабильного нанозоля частиц кремнезема (SiO₂) с размером 4-5 нм с рН 6,5-7, пригодного для создания комплекса: наночастица SiO₂ - олигонуклеотид ДНК и его дальнейшего использования в лечебных целях.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе получения нанозоля кремнезема, включающем получение кислого нанозоля кремнезема с рН 1,5-2 путем гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) в смеси ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2,=1:5:6 соответственно, с последующей выдержкой для созревания нанозоля, время созревания нанозоля составляет два часа при температуре 40-50°С. Созревший нанозоль с размером наночастиц 4-5 нм для стабилизации разбавляют водой в соотношении 1:8, что препятствует агрегации наночастиц, при этом рН нанозоля повышается до 3-3,5. Затем в нанозоль вводят анионообменную смолу АВ 17/2 в весовом соотношении нанозоль : смола, равном 10:(2,8-3), перемешивают в течение 15-20 минут и отфильтровывают гранулы смолы от нанозоля.

При этом достигается следующий технический результат:

- получают прозрачный бесцветный нанозоль кремнезема с рН 6,5-7;

- за счет высокой степени разбавления при нейтральном заряде поверхности частиц получают нанозоль, устойчивый к агрегации наночастиц и коагуляции нанозоля, по крайней мере в течение 48-72 часов;

- получают нанозоль, содержащий этанол в количестве не более 2-2,5%;

- полученный нанозоль устойчив к агрегации наночастиц и коагуляции при добавлении к нему: а) биологических буферных растворов; б) растворов белка пилолизина; в) растворов олигонуклеотидов;

- полученный нанозоль при использовании в медицинских целях может быть разбавлен до концентрации 1:100, что дополнительно увеличивает его устойчивость к агрегации частиц и коагуляции.

Обоснование введенных признаков

Для получения нейтрального (рН 6,5-7) нанозоля кремнезема с размером частиц 4-5 нм впервые используют кислые нанозоли кремнезема, получаемые путем гидролиза тетраэтоксисилана в растворе этанола и водного раствора HCl (с рН смеси 1,5-2) с последующим созреванием, которые затем разбавляют водой без стабилизации ПАВ и нейтрализуют до рН 6,5-7 путем обработки анионообменной смолой АВ 17/2.

При подготовке к использованию в медицинских целях золь дополнительно разбавляют до нужной концентрации и вводят в него буферные растворы и растворы олигонуклеотидов.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет, исключить высокую кислотность золя и такие нежелательные процессы, как агрегацию наночастиц и образование пространственной сетки геля, и благодаря этому получить коллоидные растворы (нанозоли) наночастиц кремнезема с размером 4-5 нм совместимые с биологическим буферным раствором, растворами пилолизина, раствором олигонуклеотидов. Наночастицы из такого нанозоля способны проникать через клеточную оболочку и могут быть использованы для решения задачи транспорта олигонуклеотидов внутрь клетки в виде комплексов наночастица SiO₂ - олигонуклеотид или комплекса наночастица SiO₂ - пилолизин-олигонуклеотид.

Пример осуществления способа

Нанозоль готовят из смеси реагентов: тетраэтоксисилан (ТЭОС) : вода, подкисленная НСl до рН 1,5-2, : этанол, взятых в мольных отношениях: 1:5:6 соответственно. Для созревания нанозоля наночастиц кремнезема до размера 4-5 нм смесь реагентов выдерживают в течение двух часов при температуре 40-50°С. При этом первоначальный объем смеси уменьшается на одну четвертую часть в основном за счет испарения этанола. Далее созревший нанозоль наночастиц с рН=1,5-2 разбавляют водой в соотношении 1:8, в итоге чего рН нанозоля увеличивается до 3,5. В разбавленный нанозоль для полной нейтрализации НСl вводят гранулированную анионообменную смолу АВ 17/2 в весовом соотношении нанозоль : смола = 10:(2,8-3), перемешивают в течение 15-20 минут, что достаточно для протекания процесса нейтрализации HCl, отфильтровывают гранулы смолы с помощью бумажного фильтра и получают нанозоль частиц SiO₂ с рН 6,5-7 и содержанием этанола 2-2,5 об.%

Полученный нанозоль кремнезема устойчив к коагуляции и гелеобразованию в течение 10-15 суток при нормальных условиях. При введении в золь биологического буфера электролитов, раствора олигонуклеотидов и комплекса пилолизин - олигонуклиотид коагуляции гелеобразования не происходит.

Способ получения наночастиц кремнезема, включающий получение нанозоля кремнезема путем гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) при соотношении ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2,=1:5:6, и созревание нанозоля, отличающийся тем, что созревание нанозоля проводят в течение двух часов при температуре 40-50°С, созревший нанозоль разбавляют водой в соотношении 1:8, вводят в него анионообменную смолу АВ 17/2 в весовом соотношении нанозоль: смола = 10:(2,8-3), перемешивают в течение 15-20 мин и отфильтровывают нанозоль от гранул анионообменной смолы.