介孔氧化硅材料的合成及在药学中的应用

本书系统介绍了MCM-41、MCM-48、SBA-15、HMSNs、PMOs和HPMOs等多种类型介孔氧化硅材料在药学领域中的研究及应用，详细总结了各类介孔氧化硅材料的特点、合成方法、结构、载药释药机制，以及在相关药物递送系统、药物新剂型与新技术方面的应用。
本书是多年研究成果的系统整理和总结，具有较强的理论性与实用性，可供药学、材料和化学等领域的研究人员、高校师生、企业技术工作者及其他相关人员阅读和参考。

昌江维，哈尔滨商业大学药学院副教授，硕士生导师，哈工大博士，主要从事新型药物递送系统及载体材料研究。主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金等多项课题，编写教材《药物制剂技术》。

杨晓旭，哈尔滨商业大学药学院讲师，硕士生导师，中药学博士，主要从事药效学研究。主持及参与国家、省级课题7项，指导国家级大创项目3项，获省创新大赛铜奖2项，发表论文14篇（SCI/EI各收录1篇）。

杨雪晶，生药学博士，硕士生导师，研究方向为药效物质及质量评价。主持省自然科学基金等项目，参编《中药资源学》等教材及专著3部，发表论文20余篇（SCl收录15篇），兼任中国中药协会专业委员会委员。

20世纪90年代初，美国美孚石油公司的研究者首次采用有序的阳离子型季铵盐表面活性剂为模板剂，合成出一系列比表面积大、孔道规则排列并且孔径可调的M41S系列介孔氧化硅材料，并以MCM-n命名。这一突破性成果彻底打破了传统微孔分子筛的孔径局限，是分子筛合成史上一个重要的里程碑。此后，介孔氧化硅材料因具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等独特的物理化学性质受到广泛关注，成为多学科交叉研究的热点，在电极材料、光电器件、化学传感器、生物医药等众多领域具有良好的应用前景。特别是在药学领域，通过精细调控介孔氧化硅的孔径与孔容、优化其骨架结构，不仅能够实现难溶性药物的高效负载，更能显著改善药物的溶解与溶出，从根本上提高难溶性药物的口服生物利用度。
随着研究的深入，单纯的介孔氧化硅载药系统已无法满足日益复杂的临床需求。前沿研究开始聚焦于将介孔氧化硅的纳米级优势与成熟的制剂技术进行结合。将介孔氧化硅与自微乳给药系统结合，以介孔氧化硅作为固化载体构建固体自微乳给药系统，以解决液态自微乳物理稳定性差、易突释的问题；或将介孔氧化硅与渗透泵技术联用，利用介孔氧化硅作为高容量、高性能的药物库，结合渗透泵技术实现药物的零级恒速释放，这一联用技术可以在提高递送药物的溶解度及体内稳定性的同时实现药物的可控释放。这些创新技术旨在协同提高药物在体内的稳定性、溶解度和释放行为的可控性，代表了新一代智能药物递送系统的发展方向。
本书基于笔者在介孔氧化硅材料领域多年的研究成果，并结合国内外相关的研究进展撰写而成。作为一本学术专著，本书系统总结了介孔氧化硅材料在改善难溶性药物溶出及口服生物利用度方面的最新研究成果与应用策略，为设计开发新型药物递送系统、药物新剂型和新技术提供了新的思路。全书共分为7章，层层递进地展示了介孔氧化硅材料从基础研究到剂型创新的发展脉络。第1章和第2章介绍了两种典型的介孔氧化硅材料MCM-41和MCM-48的合成方法、结构表征及负载难溶性药物茴拉西坦的载药及释药机制。第3章进一步采用扩孔方法合成不同孔径的SBA-15介孔氧化硅，系统研究了其对茴拉西坦和非诺贝特两种药物溶出效果的改善。第4章设计构建了基于SBA-15介孔氧化硅的新型自微乳递药系统来提高难溶性药物的口服生物利用度。第5章设计了新型的中空结构的HMSNs介孔氧化硅来提高难溶性药物的载药量及体外释放性能。第6章引入了骨架杂化的理念，构建了桥联型的有机-无机杂化结构的周期性介孔有机硅PMOs以进一步提高难溶性药物的溶出。第7章在PMOs的基础上，通过刻蚀技术设计了中空的周期性介孔有机硅HPMOs，并以HPMOs为基体材料结合渗透泵技术开发了新型的渗透泵胶囊，在改善药物的稳定性和溶出的同时实现了药物的可控恒速释放。
本书第1章和第3章由杨雪晶撰写，第2章由张文君、曲有鹏和韩其茂撰写，第4章和第5章由杨晓旭撰写，第6章和第7章由吕江维撰写，全书由吕江维统稿。在写作过程中，引用了一些文献的图、表、数据等，在此向相关作者表示感谢。
由于著者水平有限，加之时间较为仓促，难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评与指正。

著　者  
2025年12月

第1章 MCM-41介孔氧化硅的合成及在药学中的应用	001
1.1　MCM-41介孔氧化硅概述	001
1.1.1　MCM-41的合成方法	002
1.1.2　MCM-41在药物缓控释系统中的应用	002
1.2　MCM-41的合成及工艺优化	003
1.2.1　反应体系的pH	003
1.2.2　晶化温度	004
1.2.3　晶化时间	004
1.3　茴拉西坦/MCM-41载药复合体的制备	005
1.3.1　茴拉西坦概述	005
1.3.2　茴拉西坦/MCM-41载药复合体的制备	007
1.4　茴拉西坦/MCM-41载药复合体的表征	008
1.4.1　扫描电镜	008
1.4.2　透射电镜	008
1.4.3　红外光谱	009
1.4.4　小角X射线衍射	010
1.4.5　N2吸附-脱附	011
1.4.6　差热-热重分析	013
1.5　茴拉西坦/MCM-41载药复合体的体外释放研究	014
1.5.1　溶出度测定方法	014
1.5.2　溶出规律	015

第2章 MCM-48介孔氧化硅的合成及在药学中的应用	018
2.1　MCM-48介孔氧化硅概述	018
2.1.1　合成MCM-48的原料	019
2.1.2　合成MCM-48的条件	019
2.2　MCM-48的合成方法及工艺优化	020
2.2.1　晶化时间	020
2.2.2　反应体系的pH	020
2.2.3　晶化温度	021
2.3　茴拉西坦/MCM-48载药复合体的制备	021
2.3.1　茴拉西坦/MCM-48载药复合体的制备方法	021
2.3.2　茴拉西坦/MCM-48载药复合体的载药量测定	022
2.4　茴拉西坦/MCM-48载药复合体的表征	022
2.4.1　扫描电镜与透射电镜	022
2.4.2　红外光谱	023
2.4.3　小角X射线衍射	024
2.4.4　N2吸附-脱附	025
2.4.5　差热分析	026
2.4.6　热重分析	027
2.5　茴拉西坦/MCM-48载药复合体的体外释放研究	027
2.5.1　溶出度测定方法	027
2.5.2　溶出规律	028

第3章 SBA-15介孔氧化硅的合成及在药学中的应用	030
3.1　SBA-15介孔氧化硅概述	030
3.1.1　SBA-15介孔氧化硅提高药物溶解度及溶出速率	031
3.1.2　SBA-15介孔氧化硅作为药物缓释载体	032
3.1.3　SBA-15介孔氧化硅作为药物控释载体	032
3.2　负载FNB的SBA-15的合成方法及工艺优化	034
3.2.1　FNB概述	034
3.2.2　SBA-15的合成及工艺优化	037
3.3　载药工艺研究	039
3.3.1　载药溶剂的筛选	039
3.3.2　载药浓度的筛选	041
3.3.3　载药时间的筛选	041
3.4　大孔径SBA-15（L-SBA-15）的合成及工艺优化	042
3.5　FNB/SBA-15和FNB/L-SBA-15载药复合体的制备、表征及体外释放研究	045
3.5.1　FNB/SBA-15和FNB/L-SBA-15载药复合体的制备	045
3.5.2　FNB/SBA-15和FNB/L-SBA-15载药复合体的表征	045
3.5.3　FNB/SBA-15和FNB/L-SBA-15载药复合体的体外释放研究	054
3.6　ANI/SBA-15和ANI/L-SBA-15载药复合体的制备、表征及体外释放研究	056
3.6.1　ANI/SBA-15和ANI/L-SBA-15载药复合体的制备	056
3.6.2　ANI/SBA-15和ANI/L-SBA-15载药复合体的表征	056
3.6.3　ANI/SBA-15和ANI/L-SBA-15载药复合体的体外释放研究	061

第4章 基于SBA-15的自微乳递药系统的构建及应用	065
4.1　自微乳概述	065
4.1.1　液体自微乳概述	065
4.1.2　固体自微乳概述	066
4.2　FNB液体自微乳处方工艺研究	067
4.2.1　药用辅料的溶解度	067
4.2.2　不同油相和表面活性剂的配伍	068
4.2.3　表面活性剂的筛选	069
4.2.4　影响自乳化效率的单因素考察	070
4.2.5　油相范围和Km值范围的筛选	071
4.2.6　星点设计-效应面法优化处方	072
4.3　FNB固化自微乳处方工艺的研究	076
4.3.1　固化载体SBA-15型介孔氧化硅的制备	076
4.3.2　FNB固体自微乳的制备	076
4.4　FNB自微乳给药系统的质量评价	077
4.4.1　FNB-L-SMEDDS液体自微乳初步质量评价	077
4.4.2　FNB-SMEDDS-SBA-15固体自微乳初步质量评价	085
4.5　FNB-SMEDDS给药系统的释药研究	090
4.6　FNB-SMEDDS-SBA-15固体自微乳给药系统的体内药物动力学研究	092
4.6.1　研究对象	092
4.6.2　原料药与实验	092
4.6.3　实验设计	092
4.6.4　数据处理	092

第5章 HMSNs的合成及在药学中的应用	096
5.1　HMSNs概述	096
5.1.1　HMSNs的合成方法	096
5.1.2　HMSNs合成的影响因素	099
5.2　HMSNs的合成	099
5.2.1　SiO2纳米球的制备	100
5.2.2　核壳纳米球的制备	100
5.2.3　刻蚀及模板剂去除	100
5.3　HMSNs的工艺优化	101
5.3.1　制备SiO2纳米球的TEOS用量的筛选	101
5.3.2　蚀刻时间和温度的筛选	103
5.3.3　表面活性剂CTAB去除方法的筛选	103
5.3.4　煅烧温度与时间的筛选	104
5.3.5　模板剂去除分析	106
5.3.6　HMSNs的形貌分析	107
5.4　FNB/HMSNs载药体系的构建	108
5.4.1　载药浓度与载药量的关系	108
5.4.2　载药方法与载药量的关系	109
5.4.3　载药溶剂与载药量的关系	110
5.5　FNB/HMSNs载药复合体的表征	111
5.5.1　红外光谱	111
5.5.2　X射线衍射	112
5.5.3　N2吸附-脱附	113
5.6　FNB/HMSNs载药复合体的体外释放研究	114
5.6.1　释药条件的筛选	114
5.6.2　FNB/HMSNs在不同溶出介质中的体外释放研究	118
5.6.3　药物释药机理研究	120

第6章 PMOs的合成及在药学中的应用	122
6.1　PMOs概述	122
6.1.1　合成PMOs有机桥联基团的类型	123
6.1.2　合成PMOs的模板剂	125
6.2　FNB/PMOs的合成方法及工艺优化	128
6.2.1　PMOs的合成方法	128
6.2.2　FNB/PMOs载药复合体的制备及工艺优化	128
6.3　混合硅源的工艺优化	138
6.3.1　NaCl加入量对孔径的影响	139
6.3.2　扩孔剂TMB加入量对孔径的影响	139
6.3.3　模板剂CTAB去除的结果	140
6.3.4　不同孔径FNB/PMOs-mix载药复合体在水中的释药结果	141
6.3.5　PMOs-mix最优制备工艺的确定及验证	142
6.4　FNB/PMOs及FNB/PMOs-mix载药体系的表征及体外释放研究	143
6.4.1　扫描电镜及透射电镜	143
6.4.2　红外光谱	144
6.4.3　X射线光电子能谱	145
6.4.4　热重分析	146
6.4.5　X射线衍射	147
6.4.6　N2吸附-脱附	148
6.4.7　FNB/PMOs及FNB/PMOs-mix载药体系的体外释放研究	149

第7章 HPMOs的合成及渗透泵胶囊的制备	153
7.1　HPMOs概述	153
7.1.1　HPMOs的种类	154
7.1.2　HPMOs的制备方法	155
7.2　HPMOs合成方法的筛选	156
7.2.1　自刻蚀法	157
7.2.2　Na2CO3刻蚀法	157
7.2.3　无水热合成法	158
7.3　HPMOs制备工艺优化	159
7.3.1　合成SiO2球NH3·H2O用量的筛选	159
7.3.2　BTEE用量的筛选	160
7.3.3　水热过程NH3·H2O用量的筛选	161
7.3.4　CTAB用量的筛选	162
7.3.5　HPMOs最优制备工艺的确定	164
7.3.6　HPMOs最优制备工艺验证	165
7.4　HPMOs及FNB/HPMOs的表征及体外释放研究	165
7.4.1　透射电镜	165
7.4.2　N2吸附-脱附	166
7.4.3　X射线衍射	168
7.4.4　红外光谱	169
7.4.5　差热-热重分析	170
7.4.6　FNB/HPMOs的体外释放研究	171
7.5　渗透泵胶囊的制备与处方筛选	173
7.5.1　渗透泵技术概述	173
7.5.2　渗透泵胶囊初始处方及工艺	175
7.5.3　含药层处方筛选	177
7.5.4　助推层处方筛选	179
7.5.5　渗透泵胶囊壳制备工艺优化	182
7.5.6　渗透泵胶囊壳处方筛选	184
7.5.7　响应面法处方优化	188
7.5.8　最优处方验证	198
7.6　渗透泵胶囊释放影响因素的考察	200
7.6.1　释放曲线相似度比较方法	200
7.6.2　有、无释药孔对药物释放的影响	201
7.6.3　渗透压对药物释放的影响	201
7.6.4　pH对药物释放的影响	202
7.6.5　转速对药物释放的影响	203
7.7　渗透泵胶囊的质量评价及初步稳定性考察	204
7.7.1　渗透泵胶囊的质量评价	204
7.7.2　渗透泵胶囊的稳定性初步考察	212