Silica base mesoporous nanorods for biomedical app

Abstract

Actualmente uno de los principales retos que se plantean en el campo de la medicina es la explotación de materiales mesoporosos basados en sílice para el transporte, almacenamiento y liberación de fármacos de forma localizada y controlada. En comparación con otros materiales porosos, la sílice mesoporosa como SBA-15 (consulte la sección 1.3) muestra una estructura de canales sintonizables que permite la incorporación selectiva de moléculas, la liberación controlada y altos coeficientes de carga en comparación con los nanomateriales porosos clásicos. A pesar de las aplicaciones potenciales de los nanomateriales de sílice mesoporosos, los desafíos actuales tienen que ver con su control preciso sobre el tamaño y la forma. Un claro ejemplo son los nanorods de sílice mesoporosos SBA-15 (mSiNR) que muestran una estructura de canales mesoporosos bien ordenados organizados en una estructura similar a una varilla. Sin embargo, se ha señalado claramente sobre las fuertes restricciones para disminuir su tamaño por debajo de 1000 nm mientras se mantiene la forma de la varilla. Además, hasta donde sabemos, hasta el momento no se ha informado ningún informe sobre varillas SBA-15 de tamaños inferiores a 830 nm. El objetivo de esta tesis de maestría es contribuir a las actividades actuales en el grupo N&N con el objetivo de controlar la síntesis de nanorods mesoporosos de sílice SBA-15 (Santa Barba Amorphous). En particular, este trabajo retoma las actividades anteriores realizadas por el grupo N&N por el Dr. Jan Grzelak y la Sra. Chloe Chemin. Para ello se ha buscado y analizado exhaustivamente información bibliográfica sobre la síntesis de estos materiales comparando el estado del arte actual con los resultados reportados previamente en el grupo. El objetivo de esta tesis es modificar diferentes parámetros (temperatura, concentración de ácido, volumen, disolventes orgánicos y surfactante) para analizar y estudiar el impacto directo en la formación de estas estructuras SBA-15.

Actualment, un dels principals reptes que es plantegen en l'àmbit de la medicina és l'explotació de materials a base de sílice mesoporosa per al transport, emmagatzematge i alliberament de fàrmacs de manera localitzada i controlada. En comparació amb altres materials porosos, la sílice mesoporosa com SBA-15 (vegeu la secció 1.3) mostra una estructura de canals ajustables que permet la incorporació selectiva de molècules, l'alliberament controlat i coeficients de càrrega elevats en comparació amb els nanomaterials porosos clàssics. Malgrat les aplicacions potencials dels nanomaterials de sílice mesoporosa, els reptes actuals tracten amb el seu control precís sobre la mida i la forma. Un exemple clar són els nanorods de sílice mesoporosa SBA-15 (mSiNRs) que mostren una estructura de canal mesoporosa ben ordenada organitzada en una estructura semblant a una vareta. Tanmateix, s'ha assenyalat clarament les fortes limitacions per reduir la seva mida per sota dels 1000 nm mentre es manté la forma de la vareta. A més, pel que sabem, no s'ha informat fins ara sobre barres SBA-15 de mides inferiors a 830 nm. L'objectiu d'aquest treball de fi de màster és contribuir a les activitats actuals del grup N&N amb l'objectiu de controlar la síntesi de nano barres mesoporosos de sílice SBA-15 (Santa Barba Amorphous). En concret, aquest treball reprèn les activitats anteriors realitzades pel grup N&N pel Dr. Jan Grzelak i la Sra. Chloe Chemin. Amb aquesta finalitat, s'ha buscat i analitzat a fons informació bibliogràfica sobre la síntesi d'aquests materials comparant l'estat actual de la tècnica amb els resultats reportats prèviament en el grup. L'objectiu d'aquesta tesi és modificar diferents paràmetres (temperatura, concentració d'àcids, volum, dissolvents orgànics i tensioactiu) per analitzar i estudiar l'impacte directe en la formació d'aquestes estructures SBA-15.

Currently one of the main challenges that arise in the field of medicine is the exploitation of mesoporous silica-based materials for transport, storage and release of drugs in a localized and controlled manner. Compare to other porous materials, mesoporous silica such as SBA-15 (see section 1.3) shows a tuneable channels structure which allows for selective incorporation of molecules, controlled release as well as high loading coefficients compare to classical porous nanomaterials. Despite the potential applications of mesoporous silica nanomateriales, current challenges deal with its precise control over size and shape. A clear example is SBA-15 mesoporous silica nanorods (mSiNRs) which show a well-ordered mesoporous channel structure organized into a rod-like structure. However, it has been clearly pointe out about the strong constrains to decrease its size below 1000 nm while keeping the rod shape-like. Moreover, to the best of our knowledge no report about SBA-15 rods of sizes below 830 nm has been reported thus far. The goal of this master thesis is to contribute to the current activities at the N&N group aiming a control over the synthesis of SBA-15 (Santa Barba Amorphous) silica mesoporous nanorods. In particular, this work takes over the previous activities carried out the N&N group by Dr. Jan Grzelak and Mrs. Chloe Chemin. To this end, bibliographic information on the synthesis of these materials has been sought and thoroughly analysed comparing the current state-of-the-art with the results reported previously in the group. The objective of this thesis is to modify different parameters (temperature, acid concentration, volume, organic solvents and surfactant) to analyse and study the direct impact on the formation of these SBA-15 structures.