本成果是在广东省自然科学基金项目的资助下取得的，项目名称：“水溶液自组装法双介孔炭纳米球的可控制备及非诺贝特药物释放机制”，合同编号：2018A030313178。

2、研究目的与意义：

 近年来，纳米级高度分散的介孔炭球的设计合成引起研究者的极大兴趣。因为分散的介孔炭球集大的介孔孔容、纳米尺寸效应以及球状形态特有的低流体阻力和快速传质等优势于一体，这些特性使其在药物载体、吸附剂、催化剂及能源储存等方面有独特的应用。特别是200nm以下的高度分散均一的炭纳米球，这个尺寸是具有纳米效应的基本要求，如在生物医药领域，200nm微球能轻易穿透细胞壁进入细胞，可被应用于生物医学和药学领域如基因治疗，成影剂及药物释放。但由于现有工艺不易控制、易出现相分离，导致部分球粘结等问题依然存在极大挑战，特别是存在缺乏精准控制反应速率和宏观相分离难题。

在药物传递和生物医药中，控制微球的单分散性以及小于200nm以下是基本要求，纳米球的均一分散有利于药品质量和稳定性控制，而小于200nm，是为了避免吞噬细胞的快速识别和清除，并且由于其球形形态，没有锋利的边角，这意味着将避免伤害正常的细胞。到目前为止，既保持单分散的球状，又具有双介孔的纳米炭材料的制备问题是一个挑战，尤其是200nm 以下的纳米炭球。上述问题不但是介孔炭纳米球合成过程中的制备问题，其本质更是溶液化学中酚醛树脂/F127/SiO2体系相平衡、微观结构及组分间相互作用形成机理的科学问题，目前该领域研究为空白。

根据溶液中颗粒形成和成长机制，获得均一分散纳米球的最大挑战是缺乏精准控制反应速率，而反应速率不仅与各组分如间苯二酚、甲醛、F127等的浓度与比例有关，更重要的是在避免宏观相分离基础上，在各组分浓度及比例一定情况下，与溶液环境条件密切相关，如温度、pH值等。因此，对于合成高度均一分散的介孔炭微球，提供一个稳定和可控的环境条件至关重要。探索有效且易于制备高度分散的介孔炭纳米球(200nm 以下)对理论和实际应用均有重要意义。

3、主要论点与论据：

 首次采用一种直接水溶液自组装路线，设计合成了一系列高度分散的双介孔炭纳米微球；确定了材料组织架构、性能演化和缺陷形成的控制机理；阐明了自组装体系的相行为、微观结构及形成机制。同时，利用介孔炭纳米球优越的球形形态和纳米效应，将其负载难溶性药物，提高了药物的分散性，降低了药物结晶度。着重研究了双介孔炭纳米球结构参数、溶解度、初始浓度、释放介质及溶液温度对非诺贝特药物分子的吸附量、吸附速率和释放速率的影响。阐明了材料结构几何特性变化及溶液pH值、浓度和温度对非诺贝特药物吸附和释放特性的影响机制，实现了微球的结构与性能调控。考察了载药微系统结构、形态、载药量、药物溶解度、扩散速率等与释放速率曲线之间的定量关系，实现了非诺贝特药物的可控释放。为炭纳米球载药微系统的可控释放行为提供了科学依据。

取得的主要成果：

（1）掌握了pH、温度、各组分等对酚醛树脂/F127/SiO2体系相行为的影响规律，阐明了体系微观结构随外界条件改变的变化规律，揭示了酚醛树脂/F127/SiO2体系的微观结构和形成机制。

（2）获得了水溶液自组装设计合成一系列均一分散的双介孔炭纳米球(200nm 以下)的优化工艺，探明了多级多尺度双介孔炭纳米球的可控制备方法，并深入剖析了其形成机理和微观结构特征。

（3）掌握了双介孔炭纳米球/非诺贝特微系统的动力学吸附机理和释放过程的规律和实质，实现了全过程稳定均释和可控释放；

（4）通过计算机辅助对释放规律进行模型表达。这对发展完善新型磁性双介孔炭微球智能释放系统具有重要的科学意义和实用价值。

4、 创见与创新：

A.  首次提出软硬模板结合的多级多尺度双介孔炭纳米球的可控制备方法，在酸性条件下通过酚醛树脂/F127/SiO2体系的微观结构和形成机制来控制双介孔炭纳米球的合成。并将得到的双介孔炭纳米球负载难溶性药物非诺贝特及提高药物的溶解度和释放速率，这在国内外研究中尚属空白。

B. 本项目结合实验表征和理论分析，同时借助计算机模拟，宏观和微观相结合，总结自组装规律，建立聚集体形成机制和相互作用模型，为介孔炭微球材料的控制合成提供实验和理论依据。同时用数学的方法对双介孔炭纳米球/非诺贝特体系的释放行为和机制进行模型表达。

 5、社会经济效益，存在的问题；

难溶性药物非诺贝特为治疗高甘油三酯和高胆固醇血症药，但由于其溶解度低、结晶度高及分散性差等缺点导致其释放速率和生物利用度低，进而大大限制了其临床应用。本项目的预期研究成果将会进一步拓宽炭材料的研究领域，为其在药物传递、催化、吸附分离中的应用提供科学依据和技术支持。

 6、获奖情况：

研究成果在国际学术期刊发表论文被SCI 收录 8 篇，其中，JCR一区顶级期刊 2 篇，二区 2 篇，三区 4 篇；同时，培养硕士研究生 8 名。圆满完成各项研究任务，达到预期研究目标。

研究成果经过国际同行专家评审，均充分肯定了本项目的创新研究价值，受到国内外同行专家的高度认可。计划在研究成果积累到一定程度后申报科技奖。