奈米/團簇實驗課程設計與應用:《奈米黏土之合成製備：新型態的藥物載體》 廖婉廷1、徐碩彥2、莊宗原＊1 1中國醫藥大學藥用化妝品學系 2中國醫藥大學製藥碩士學位學程 *tyjuang@mail.cmu.edu.tw 1. 前言 許多有效的癌症藥物，具有副作用高與水溶性低等問題，而大多數疏水性抗癌藥物的生物利用度低，這些藥物需要藉由載體包覆改善其性質，以用於實際層面。近年來，無機奈米載體的發展，因為具有表面積大、藥物負載能力更好、生物利用度高、毒性副作用低，藥物釋放控制等優點，使它具有相當高的競爭力，於此文中我們將介紹一種陰離子黏土材料「層狀雙氫氧化合物（LDHs）」，其合成方法、實驗以及相關的應用。 2.原理與概念 A.什麼是LDHs 層狀雙氫氧化合物（Layered double hydroxides，LDHs）是一種類似水滑石的陰離子交換型層狀奈米材料，為具有前景的無機奈米載體之一，其主要結構是兩個以上的金屬離子所組成八面體配位氫氧化物層，稱為 hydrotalcite-like (類水滑石)，又稱為 brucite-like layers 結構(圖一)，位於層板上的二價金屬離子可在一定範圍內被三價金屬離子取代，使金屬氫氧層帶有正電荷，過剩的正電荷由陰離子吸附於層間達到電中性，並可於層間進行陰離子交換反應，其顆粒大小約50-100 nm，由於位於夾層區域的陰離子可以輕鬆更換，範圍從簡單的無機陰離子 (如：CO32-)通過有機陰離子（如苯甲酸酯、 丁二酸）到複雜的生物分子，包括藥物的分子甚至到 DNA皆能與正電荷夾層有相互作用，因而促使許多關於其層間嵌入的應用研究。 B.LDHs合成原理 LDHs之化學式通常表達為：[MII1-xM IIIx(OH)2]x+(An-)x/n•yH2O 其中MII為二價陽離子（例如：Mg2+、Zn2+、Ca2+），MIII是三價陽離子（例如：Al3+、Fe3+、Cr3+），An-是層間的陰離子（例如：Cl –、NO3–、CO32-） 不同的金屬離子MII和MIII與不同的填隙陰離子An-，所形成的層狀雙氫氧化物也不同，常見的層狀雙氫氧化物形式為鎂鋁雙氫氧化物和鋅鋁雙氫氧化物，而本實驗中我們則以共沈澱法合成出鎂鋁型的LDHs(圖二)。 圖1：LDHs的結構 LDHs有多種製備方法，包括共沉澱法、水熱合成法、離子交換法、鍛燒復原法、即時合成法、微波與輻射法、尿素法等，而共沉澱法是最常用以合成類水滑石化合物的方法，主要是將可溶性金屬離子溶液（如：硝酸鹽、硫酸鹽）與鹼溶液（如：氫氧化鉀、氨水、碳酸鉀）反應生成沈澱物，結晶後再經由過濾、洗滌、乾燥後製得，反應過程必須在過飽和狀態下進行。此合成方法的關鍵在於調節溶液的 pH 值，其是根據水滑石類化合物中低價金屬和高價金屬的氫氧化物的溶解度積常數確定的，鹼適當過量有利於更好的沉澱，但當鹼量太高時則容易得到其他相產物，且結晶度較差；當用鹼量太低時，則易形成一些無定性產物。另外，共沈澱法的特點是 (1)可在常溫常壓下進行；(2)幾乎所有的M2+、M3+都可以用此方法製備相應的LDHs，且產物中的M2+/M3+值和初始加入鹽的比例相同；(3)通過選擇不同種類的鹽可以得到層間不同陰離子的 LDHs。共沉澱法雖然可獲得品質較高的產物，但因製程繁瑣，不適合用於大量生產。 3. 實驗架構圖 圖2：LDHs實驗流程 4. 實驗藥品與器材 藥品： · 硝酸鎂，Mg(NO3)2·6H2O：1.367g(Mg2+/Al3+莫耳比2:1) · 硝酸鋁，Al(NO3)3·9H2O：1g · NaOH：10N 器材： 器材 數量、用量 器材 數量、用量 鋁箔紙 適量 支架 1座 […]