研究背景
介孔二氧化矽納米顆粒（Mesoporous Silica Nanoparticles, MSNs）是一種重要的形態優越、骨架穩定、強度出色的多孔材料，在吸附、催化、光致發光、生物醫學等各個領域發揮著重大作用。然而，原型MSNs藥物負載率低，在診療和組織工程方面也存在相容性和降解性問題。結構和物理化學性質的改良，驅使其進入創新的應用領域。
成果簡介
華僑大學陳愛政教授團隊、昆士蘭大學Yusuke Yamauchi教授團隊及臺灣大學Kevin C.-W. Wu教授合作對MSNs過去20年的關鍵研究情況和最新突破進展進行了系統綜述，結合超分子組件、金屬物質及偶聯物，重點討論了表面修飾、矽質骨架改造和孔結構調控對MSNs物理化學性質的優化，闡明涉及反應動力學和影響因素的機理作用。此外，文章對先進MSNs複合材料的工程學應用進行展望，並探討亟待解決的問題和面臨的多重挑戰。
圖1. 工程化MSNs的理化性質及關鍵進展示意圖
文章闡述了多種創新型MSNs的物理化學性質和突破性研究進展及應用（圖1）。大量研究表明，MSNs具有豐富的表面化學特性，膠體穩定性好，分散性高，表面及內部存在特殊的多孔拓撲結構，蘊藏著極大的改造潛能。文章首先涵蓋了過去20年裡MSNs的關鍵進展，闡述將MSNs應用於臨床治療的最新研究和相關情況。隨後，對比MSNs合成過程的一般化方法和改進方案，詳細討論了表面修飾（利用聚合物、脂質體、生物膜、蛋白塗層等）、矽制骨架改造（藉助有機組分、金屬物質等）和孔結構調控（如籠狀、中空、卵黃殼、核殼等）對MSNs形態學特性及理化性質的改良，還論述了包括Janus結構及可變形固體在內的形貌變化。
此外，文章著重介紹對比創新型MSNs與原型MSNs的各項性能，包括穩定性、生物相容性與安全性、可降解性等。同時，對MSNs材料在臨床方面的試驗和前景進行批判性探討。最後，文章基於以上理論，對先進MSNs複合材料的工程學應用進行展望，並探討亟待解決的問題和面臨的多重挑戰。
該綜述論文近期發表於Advanced Materials，論文第一作者為華僑大學Ranjith Kumar Kankala博士，論文通訊作者為華僑大學陳愛政教授、昆士蘭大學Yusuke Yamauchi教授和臺灣大學Kevin C.-W. Wu教授。
文獻連結：
Nanoarchitectured Structure and Surface Biofunctionality of Mesoporous Silica Nanoparticles
Ranjith Kumar Kankala, YaHui Han, Jongbeom Na, ChiaHung Lee, Ziqi Sun, ShiBin Wang, Tatsuo Kimura, Yong Sik Ok, Yusuke Yamauchi, AiZheng Chen, Kevin C.W. Wu
Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.201907035