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近年来,由环糊精构建而成的具有不同性质和不同形状的智能纳米容器开始涌现。本论文设计和制备了 4种以环糊精为大环主体的刺激响应型智能纳米容器,装载药物或缓蚀剂分子后将其应用在药物传送、智能防腐涂层、智能抗菌涂层等方面。具体内容如下:1基于β-环糊精·苯并咪唑超分子纳米阀门的pH可控释放研究本章研究了苯并咪唑修饰的环糊精纳米阀门的自包结行为。将超分子纳米阀门的独特分子结构安装在介孔二氧化硅外表面,装配得到机械化二氧化硅纳米容器,显示了其pH敏感的释放特性。2电压/pH敏感的纳米容器在药物传送中的应用本章报道了一种新型多重药物传送体系,MSNPs 1,该体系由介孔二氧化硅纳米颗粒、对酸敏感的分子链以及二茂铁修饰的环糊精(Fc-β-CD)纳米阀门组成。MSNPs 1在生理溶液中可以达到“零”释放,受到特定刺激响应后具有两种不同释放模式。在模式1中,有序的施加电压和酸刺激可以相继释放吉西他滨(GEM)和阿霉素(DOX)两种药物。第2种模式中,直接施加酸刺激可以同时释放两种药物。此外,与单独装载DOX或GEM的介孔二氧化硅纳米颗粒相比,MSNPs 1对MCF7细胞具有更强的杀灭作用。3氧化还原敏感的纳米容器在智能防腐涂层中的应用在介孔二氧化硅纳米颗粒表面安装超分子纳米阀门,制备出一种氧化还原敏感的智能纳米容器RTSNs 1。超分子纳米阀门中的β-环糊精与二茂铁基团在氧化还原刺激下可展现出可逆的自包结-自解离特性,实现阀门的“开”、“关”,掌控封存在介孔二氧化硅纳米颗粒中的对香豆酸(p-CA)。根据以上特性,我们在AA2024表面制备了一种双层纳米复合涂层,首先提拉一层Ce(Ⅳ)掺杂的ZrO2-SiO2溶胶-凝胶涂层,再提拉一层RTSNs 1掺杂的ZrO2-SiO2溶胶-凝胶涂层。将双层纳米复合涂层浸泡在0.5 M的NaCl溶液中静置20天,涂层仍具有很好的屏蔽性能,减缓了金属表面的腐蚀过程。一旦双层纳米复合涂层受到破坏,损伤区域的Ce(Ⅳ)盐与RTSNs 1相互反应,从而打开超分子纳米阀门,释放出有机缓蚀剂p-CA;与此同时,Ce(Ⅳ)盐本身被还原为无机缓蚀剂Ce(Ⅲ)盐。p-CA和Ce(Ⅲ)具有协同缓蚀效应,能够快速修复受损表面,提供长效的自我修复性能。4细菌敏感的纳米容器在智能抗菌涂层中的应用本章介绍了一种基于纳米阀门、细菌敏感的自我防御型抗菌涂层(NV-BT-SDAC),它具有pH/酶双重刺激响应源、联合治疗和多种释放模式的特点,只有当细菌黏附在植入物表面时才会精准的释放抗菌剂。首先,在SS 316L表面沉积垂直排列的介孔二氧化硅涂层。其次,在二氧化硅薄膜表面逐步修饰3-氨基丙基三乙氧硅烷、丁二酸酐、丙炔醇乙氧基化合物、单吡啶-环糊精,最终制备出NV-BT-SDAC。同时将肉桂醛(CA)和氨苄西林(AMP)封装至NV-BT-SDAC的垂直孔道中,用于联合治疗细菌感染。在正常的生理环境下,由纳米阀门和功能分子链组成的笼状结构可以有效防止抗菌剂的提前泄漏。一旦出现局部细菌感染后,NV-BT-SDAC受到pH/酶刺激,展现出三种不同释放模式:(ⅰ)通过pH刺激可逆的纳米阀门释放CA;(ⅱ)含有酯键的分子链对酶敏感,从而同时释放CA和AMP;(ⅲ)通过有序的施加pH和酶刺激,逐一释放CA和AMP。当受到金黄色葡萄球菌、大肠杆菌或耐甲氧西林金黄色葡萄球菌攻击时,NV-BT-SDAC表现出优异的抗菌和抗黏附性能。pH/酶双刺激源增加反应灵敏度,而CA和AMP的协同作用则表现出对耐药菌的良好抗菌活性。此外,联合治疗和多模式释放的特性将会延缓临床中致病性耐药菌的出现。