《Current Opinion in Colloid & Interface Science》：”Nanoprecipitation and nanoemulsification: a focus on the strategies to control hybrid nanoparticle morphology”
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纳米沉淀法合成有机/无机杂化纳米材料，探讨溶剂位移与共沉淀策略，分析相分离动力学及结晶调控机制，提出多组分纳米结构构建方法。
Baptiste Amouroux|Fabienne Gauffre|Olivier Gazil|Clément Goubault|Silvia Argelia Peraza Ku
巴黎北索邦大学，巴黎城市大学，UMR-S U1148 INSERM，血管转化科学实验室（LVTS），法国巴黎F-75018
摘要
在这篇简短的综述中，我们探讨了如何利用纳米沉淀作为一种简单（通常为一步法）但高效的方法来制备具有特定形状或成分的纳米颗粒。我们重点关注有机/无机杂化材料的情况，并将其与更常见的基于聚合物的纳米颗粒进行对比，这两种方法都可以制备出全包覆或核壳结构的颗粒。文章讨论了控制颗粒形态的机制和策略。此外，我们还联系了在有机化合物和聚合物纳米沉淀过程中出现的自发乳化现象，以及与无机纳米颗粒合成相关的共沉淀过程。
引言
纳米颗粒在药物递送、电子学、油墨、传感、催化等诸多领域的广泛应用推动了相关合成技术的发展。所谓的“自上而下”策略通常涉及将块状材料通过高能但一般无溶剂的方法（如研磨、激光烧蚀、超声处理等）进行分割。相比之下，“自下而上”的策略则是通过自组装、化学反应或沉淀将溶解的分子或离子物种凝聚成颗粒。其中，基于沉淀的策略能够使用相对简单且成本较低的方法制备出多种材料。
简单来说，关键挑战在于以可控的方式实现过饱和状态，从而促使系统从初始的均匀状态转变为双相状态，同时将新相的生长限制在纳米尺度范围内。根据生成过饱和状态的方式以及最终相态是非晶态（即液态）还是晶态，可以采取不同的方法。过饱和状态可以通过添加不良溶剂（溶剂置换或溶剂取代）、前驱体分解为不溶性物质，或者两种带相反电荷的物种结合（离子共沉淀）来实现。虽然“纳米沉淀”一词通常指溶剂置换过程，但在这里我们将其用于更广泛的含义。
纳米沉淀的概念在软物质科学（包括聚合物和药物制剂）与材料科学领域独立发展起来。在软物质科学中，相图框架有助于理解自发乳化现象（Ouzo效应）并开发用于药物包载的聚合物颗粒配方；而在材料科学中，结晶现象的研究成果（尤其是近期发展的原位结构分析技术）为纳米颗粒合成提供了重要支持。两个领域都面临一个共同挑战：如何制备出具有特定结构的多组分纳米材料（如核壳结构）。本文综述了利用纳米沉淀技术制备有机/无机杂化纳米颗粒的最新研究，并总结了两个领域中常用的制备结构化材料的方法。
纳米沉淀的基本原理
在本节中，我们主要讨论溶剂置换法下的纳米沉淀过程。最简单的情况下，系统由液态溶质（通常是油或非晶固体）组成，该溶质最初溶解在良溶剂中，随后加入不良溶剂以引发液滴的形成。这种自发乳化现象被称为“Ouzo效应”，它是Ouzo酒浑浊现象的成因。
有机-无机杂化纳米颗粒
在本节中，我们探讨了如何将制备好的无机颗粒与聚合物结合成具有可控结构的纳米颗粒。可行的方法包括同时共沉淀颗粒和聚合物，或依次进行沉淀反应。
利用Ouzo乳液和无表面活性剂微乳液中的原位反应合成纳米材料
到目前为止，我们讨论的都是所有成分在纳米沉淀步骤之前就已制备好的情况。而在其他策略中，聚合物或无机材料是在反应过程中“原位”合成的。Ouzo乳液和无表面活性剂微乳液（SFME）可以作为含有反应物种的模板或反应器。图4展示了可以利用的各种合成方法以及基于这两种体系的纳米材料制备工艺。其他纳米沉淀策略
在前面的章节中，我们讨论了通过溶剂置换实现过饱和状态的方法。然而，与分子物种不同，无机基团的过饱和状态可以通过前驱体分解或带相反电荷的离子结合在单一溶剂中轻松实现。因此，LaMer关于核化和生长的模型（在Ouzo乳液等体系中得到广泛应用）最初就是为此目的而开发的。
讨论
表1总结了制备复合颗粒或核壳颗粒的不同策略。混合、成核、反应和扩散等关键过程的时间对颗粒形态的控制起着重要作用。从热力学的角度来看，无机相之间的相容性（尤其是外延性）是制备无机纳米晶体的重要因素。
结论
本文阐述了纳米沉淀的基本概念在无机纳米颗粒合成中的应用。原本用于聚合物基药物制剂的溶剂置换策略最近也被推广到有机/无机杂化材料的合成中。这一进展得益于相图的概念框架。另一方面，许多无机纳米颗粒的胶体合成方法也基于类似原理。
利益声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。
