图2具有介孔壳的蛋黄-壳结构的制备过程（顶图）。蛋黄-壳的合成材料是使用球径为260nm的二氧
化硅作为核心。a)SEM图，b)TEM图。
2.2.2孔径尺寸和形貌
孔径空隙大小是最重要的影响因素之一，主体分子的选择性吸附和释放，包括蛋白质，基因，核酸，来自MSNs的抗生素；有许多的研究强调了这些影响。Hate等人，在1999年，首次报告了孔径的影响，溶剂的影响关于装载和抗癌药物紫杉醇的释放。Vallet-Regi 和他同事的进一步研究表明，孔径的大小作为一个重要的因素决定了生物分子的吸附和释放。还有证据表明，孔径能够有效的改变装载和释放。
最近，很多人的兴趣转向合成有序的MSNs具有大孔径（10-30nm）。大孔径尺寸是有利的，特别是在蛋白质和核酸吸附方面，由于其尺寸的关系。Fan等人，是第一个制备有序的介孔材料，这种材料具备30nm左右的超大孔径。Qiu和他
的同事，最近合成了具有相互关联的渠道结构的超大孔径的MSNs。这些颗粒也显示了良好的蛋白质分离能力。Botella等人，报告了另一个发现，使用一个双表面活性剂和低的合成温度下制备了20nm孔径的单分散的MSNs。他们观察到，增强了质粒核酸的吸附能力，这是由于大孔径的缘故，并且报道了迄今取得的最
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高核酸含量的硅基材料（0.07μg DNA m）。 蛋白质可以与介孔材料相关联，通过三个相互作用：物理吸附、封装和化学结合。许多不同的蛋白质已经成功的吸附在介孔硅材料的表面。孔径也是一个主要的影响因素，对于负荷蛋白质进入介孔二氧化硅网络。小孔径导致了大多数蛋白质停留在表面，因此不能通过孔径出现在内部大的表面积上。他已经表明，大量的蛋白质能够容易且快速的吸附和释放，在大孔径的硅材料上例如MCFs。 此外，孔的大小能提供额外的优势，包括大小选择性的分离蛋白质的解决方案。Katiyar and Pinto 能够证明这个用SBA-15材料，使用两个不同蛋白质溶菌酶和牛血清蛋白质（BSA）。通过使用共焦激光扫描显微镜，他们表明较小的蛋白质溶解酶被吸附进SBA-15的孔中，并且较大的BSA停留在孔的外部而不是内部。此外，这也表明MSNs能用于蛋白质的分离。Qiao和他的同事合成了MCM-41型MSNs，用磁性Fe3O4去生产磁性硅纳米微粒。使用所生产的磁性纳米复合材料作为吸附剂，他们表现出选择性的分离细胞色素C，来自一个牛血清蛋白双组分溶液，并且细胞色素C具有一个磁场。
如前所述，为在体内传递限制硅材料的孔径是一个主要的障碍，为生物大分子的负载，然而已经有一些研究表明，RNA和DNA能成功的纳入硅材料中。这些RNA/DNA片段或碎片一般是小尺寸的，这是由于材料的小孔径。然而，他已经被证明是成功的。Torney和他的同事研究的DNA吸附和传递是一个很好的例子。他们表明通过使用硅材料作为传递工具，用孔径为3nm的DNA吸附MSNs是很容易提取的，通过植物细胞壁和健康的叶子。Solberg and Landry报道了，具有769和2000的碱基对长度的DNA被吸附进入介孔二氧化硅的各种孔径。 2.2.3 表面积
在介孔材料中，表面积也有一个重要的影响，关于货物分子的负载和释放。他已经得到了很好的解释，随着表面积的增加，吸附活性点数的增加，吸附的分子数也增加。这也被证明了阿仑膦酸钠在相同条件下的例子。在另一研究中，表面积在布洛芬的吸附中只有一点点影响。不幸的是，文献的量称这个是没有意义的。
2.2.4 MSNs的表面化学和功能化
MSNs的表面功能化是一个典型的证明，使用一锅合成（共缩聚），合成后（嫁接），和PMOs(周期性介孔有机二氧化硅）合成法。研究者们观察到官能化的程度依赖于共缩聚剂的浓度、分子大小、以及亲水/疏水性。此外，颗粒的形状也依赖于共缩聚剂被使用的类型。例如，一个疏水性的共缩聚剂导致了小而圆的颗粒形成，而疏水性这导致了棒状颗粒的形成。然而一锅合成法也有许多的缺点。例如，结构的有序程度降低随着共缩聚剂浓度的增加，较高的浓度也会导致孔径的减小。
另一个方法是去在二氧化硅的表面附加所需的官能团，这也就是所谓合成后的嫁接法，即表面活性剂的去除之后，有机官能团被添加。这种方法提供了选择性的有点，即介孔二氧化硅基体的选择性涂层是更好控制和优化的。然而他也可能导致非均匀的表面涂层。这是因为硅羟基表面上比那些内部空隙壁更容易得到。
表面功能化也是一个重要的因素在控制生物分子的吸附和释放方面。例如，具有氨基团的MSNs的表面功能化显示了释放率与氨基团的数量有直接的关系。许多研究已经进行了实现控制和刺激做出反应的药物传递体系，使用MSNs的功能化。对于为什么官能团化很重要有许多的原因，但它主要是进行分子负载的增加和去改善内在颗粒与分子之间的关系，例如增加粘结剂的稳定性及提高生物相容性。其他例子包括目标和控制药物的释放。例如在MSNs表面使用氨基酸团和烷基链使药物吸附的数量增加。此性能最近已经被利用去建造刺激反应的药物传递系统。
一个最有前途的关于MSNs的官能团化被Mel等人报道了。在那里他们被嫁接到介孔二氧化硅的外表面，使用作为合成MSNs，以便于他们能够达到更高的吸附选择性和特殊性。经紫外线照射（310nm），香豆素二聚体在硅表面关闭了门。随后在250nm的紫外光照射下导致了香豆素二聚体的崩溃，因此释放加载与孔内加载复合。
许多研究表明，通过静电键合表面功能化提高了蛋白质的吸附能力。使用氨基酸团，二硫键粘合或引进硫醇有显著的提高许多药物的吸附性能（表1）。氨基二氧化硅也是应用最广泛的官能团之一，在蛋白质的固定和结合方面。许多研究表明，氨基官能化能给材料一个整体的净正电荷，从而提高与生物分子的静电键合。官能化材料与没有官能化或原始的相比，展示了可以大大提高生物吸附能力。
2.3 在MSNs中生物分子的吸附和释放的其他影响因素
其中一个重要的影响因素，蛋白质在介孔二氧化硅表面的吸附数量是PH值在吸附时的影响。使用硅材料的作为吸附剂的各种研究已经表明，出现了蛋白质的最大吸附或者接近蛋白质的等电位点。例如肌红蛋白、细胞色素C（cyt c）和牛血清蛋白已被证明具有很高的的吸附能力，在PH值等于或小于蛋白质的等电位点的材料上。这个是由蛋白质和MSNs之间的相互作用引起的。因为排斥力，材料表面蛋白质的吸附与在溶液中的蛋白质的分离之间是在最小的等电位点。 MSNs已经被使用来重现许多聚合物结构已取得控制以及货物分子释放的的预测。Rosenholme等人，最近介孔二氧化硅已经被涂层用聚乙烯亚胺（PEI），这也证明了使用荧光组分去追踪细胞中的MSNs。他们发现，官能化的MSNs与没有官能化的颗粒相比是五倍多的进入HeLa细胞。PEI官能化颗粒是稳定的，无毒的，并且进一步用于附加其他生物分子，例如叶酸和荧光染料。
引用文献上显示，MSNs的通用性和有效性不仅仅作为一个载体为主体分子的释放和吸附，而且作为获取有效的表面化学的一个合适手段。与此相反，对于MSN在药物传递过程中关于结构与活性的关系研究表明，表面官能化对于释放
和吸附不是一直有影响的。他们发现，来自MSN提供的，关于水杨酸的吸附和释放，表面氨基团的最小影响。因此在优化过程中，去考虑其他的因素是有必要的，例如孔径、孔体积、表面积和MSN的形状。上述关于吸附和释放的影响因素研究表明，孔径、表面积、形状和表面区域以及表面官能化所有的对于来自MSNs中的释放和吸附都是由贡献的。
通过在二氧化硅上形成一个涂层，它也可能增加MSNs表面的DNA的负载，同时有一个药物负载进入孔径内部。这样也能有效的增加材料的生物相容性并能提高其吸收进入细胞。例如，涂层的各种PEI的分子量在介孔材料的表面能够增加DNA和siDNA的吸附数量。这中涂层可以改善药物紫杉醇的传递，作为聚合物涂层的正电荷，允许颗粒和容易的转染进入细胞内。这种PEI涂层也已经证明siDNA的传递进入哺乳动物的细胞是有效的。
该颗粒占用到溶酶体的细胞，此处的siDNA被释放。质粒DNA也被负载在PEI涂层的MSNs上且有效的传递进入细胞。介孔二氧化硅纳米颗粒已被用于药物传递载体，此处药物分子能够被吸附，在介孔和siDNA结合表面。它显示了改善的吸附和细胞的减少（图3）。
图3 药物负载的原理和吸收机制以及siRNA涂覆的介孔二氧化硅
许多新的疫苗只是用病毒的片段与全抗原相比，介孔二氧化硅可用于保护和抗原的传递到达靶细胞。很少的研究表明，介孔二氧化硅作为好的佐剂，结果可以增加疫苗的有效性。 Mercuri和他的同事证明了，SBA-15负载具有一种16.5kDa的重组蛋白int1β来自大肠杆菌，能够保护小鼠抵制来自珊瑚蛇类的蛇毒。与传统的佐剂相比，结果表明抗体的反应是远高于目前可以用的。复合材料例如共聚物(PLGA)涂层MCM-41也显示了主要促进接种疫苗的使用是有效的。 3.MSNs的毒性
由于不同结构的介孔材料和不同合成方法，故研究生物相容性是一个挑战，因为它往往是困难的去创建一个生理条件，不管在体内还是在体外。在相对较低的剂量时，二氧化硅纳米颗粒是无毒的，但是成为高剂量时就有毒，并会诱导细胞损伤。早期的细胞毒性实验表明，与固体硅微粒相比较，MCM-41被认为是毒性较低的。最近许多研究都集中在介孔二氧化硅的细胞毒性，其中许多人得出结论是表面官能化的类别对于材料的毒性有一个直接的影响。体外研究表明，介孔二氧化硅与各种细胞株的相互作用是如何扩展的。其中包括3T3内皮细胞、人结肠癌细胞(Caco-2)、胶质瘤细胞、间充质干细胞和癌细胞。
一些文章报道了尺寸对细胞毒性的影响。在人单核树突状细胞中，存在一个尺寸效应，较大的微米级二氧化硅颗粒（2.5纳米）是具有高的毒性与较小亚微米（270nm)尺寸的介孔二氧化硅相比，这种介孔二氧化硅在高剂量时的毒性比低剂量时高。这种尺寸效应也能够被观察到，在使用非晶硅颗粒在人类血管内皮细胞中。低于20nm的二氧化硅的毒性比尺寸为104和335纳米的二氧化硅颗粒的高。这些大颗粒展示了小的毒性作用。在亚微米范围低于500nm的颗粒是可取的，因为他们很容易获得，细胞通过内吞作用且能够被看到局部的细胞的溶酶体。
剂量也是一个需要加以确定的重要因素。研究者表明，有一个剂量效应，如MSNs在低溶度时，相对是无毒的。在COS-7和MDA-MB-468细胞的研究表明，发现在低溶度低于25mg mL-1，有非常小的毒性。在这一水平上，颗粒开始显示出一些毒性。
合成方法的使用也能够扮演一些部分在毒性方面，已经被He和他的同事所证明，当他们测试了使用CTAB、氚核（Triton）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）在MCF-7细胞上合成不同的MCM-41类型的颗粒时。他们发现毒性的顺序由大到小是CTAB>SDBS>Triton。然而，当它达到功效时，CTAB MSNs表现出最好。此外，颗粒的形状的影响似乎没有多大的效果，对于在A375黑色素瘤细胞的毒性，使用球形MSNs(直径100纳米),短杆（240纳米长），长杆（480纳米长）。 介孔二氧化硅在溶血活性的影响是重要的，为了去了解材料与血液的相互作用。在 Lin and Haynes的研究中，他们发现尺寸，孔径和用量对溶血性细胞的活性有重要的影响。他们报告说具有有序结构的MSNs减少了这些细胞的活性与小尺寸的实心无孔颗粒相比，这是由于减少了硅团在表面的数量。然而这个也可以克服，随着聚乙二醇（PEG）涂料的增加，这也能增加其活性。溶血性实验最近已经测试了用中空介孔二氧化硅。再次，在低剂量（达到1600μg ml-1）时这些中空介孔二氧化硅最细胞的活性没有影响。He等人，获得了类似的结果，聚乙二醇化MSNs极大的影响了非特殊性血清的结合，并展示了有显著的减少溶血率与非聚乙二醇化MSNs相比。
MSN颗粒在体内的测试迄今只是在有限的小型啮齿动物，例如大鼠和小鼠。Hudson和他的同事测试了三个主要二氧化硅纳米颗粒类型：MCM-41/SBA-15和MCF的生物相容性。他们使用许多不同的部位注射如静脉注射、腹腔和皮下。全身生物相容性的如此纳米颗粒被怀疑会导致静脉注射的小鼠迅速死亡并且有些死亡是由于腹腔注射引起的。皮下注射是相对安全的，没有动物的死亡。然而，