CN100452254C

CN100452254C - 四氧化三铁磁流体及其制备方法和应用

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Publication number: CN100452254C
Application number: CNB2004100964978A
Authority: CN
Inventors: 齐宪荣; 马会利
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: CN1783363A

Abstract

本发明公开了一种新的超顺磁性磁流体，该磁流体由下述重量份组分组成：四氧化三铁2～5份、海藻酸钠5～8份。该磁流体还可加入活性药物进一步制备为载药超顺磁性磁流体。本发明载药磁流体的制备方法为：把碱液加入到铁盐/亚铁盐混合溶液中，搅拌后将海藻酸钠加入到上述的混悬液中，继续搅拌、超声、透析、离心后取上清，上清液即为磁流体，将上清液加入活性药物，将未结合的药物与磁流体分离，最后将载药磁流体干燥即得；本发明磁流体可广泛应用于生物医学的各个领域，尤其在以下领域：磁靶向给药系统、热疗、用作栓塞进行阻断治疗、X-射线造影、核磁共振造影等。

Description

四氧化三铁磁流体及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种磁流体，尤其涉及一种具有超顺磁性的四氧化三铁磁流体及其制备方法和应用。

背景技术

磁流体(Magnetic fluid)是磁性纳米粒高度分散于液相载体中而构成的一种高稳定性的胶体溶液。由磁性纳米粒、分散剂和基液三部分组成。由于其具有强磁性又具有流动性，具有一系列的优异性能，使其得到越来越广泛的应用。

用于制备磁流体的磁性材料通常有铁氧体类材料，如γ-Fe₂O₃、MeFe₂O₄(Me＝Co、Mn、Ni)、Fe₃O₄等，此类材料是研究开发最早也是应用最广泛的一类。还有金属类，如Fe、Co、Ni及其合金等，其磁化强度比一般的铁氧体要高，但是，稳定性较差，容易发生氧化变质，导致磁流体的磁性能下降。为了制备磁性和稳定性均好的磁流体，现在人们又开始研究氮化铁、硼化铁类磁性材料。

铁氧体磁流体中，Fe₃O₄是一种磁性强、制备相对简单、毒性低、生物相容性较好的生物医学领域常用的磁性载体材料。例如，以氧化铁纳米粒为基础的磁共振成像(MRI)技术已经批准用在人身上。在生物医学领域，如在细胞分离、固定化酶、磁靶向给药系统、核磁共振(NMR)造影剂、肿瘤的诊断与治疗等方面应用广泛。例如，2000年，世界第一台磁流体热疗系统(MFH)在德国柏林夏里特医疗中心投入应用。

分散剂的使用一般按照基液的性质来选用，这类活性剂具有特殊的分子结构：一端有一个对磁性纳米粒高度结合的功能团，另一端还有一个极易分散到基液中的功能团。如制备油基磁流体，可选用油酸或亚油酸等。如制备水基磁流体，可选用饱和一元羧酸或者一些水溶性高分子。常用的高分子材料如右旋糖苷、淀粉、白蛋白、PEG等。

海藻酸钠是海藻酸的钠盐。海藻酸是海洋植物藻类中所含有的一种以糖醛酸为主链的多糖，由D-甘露糖醛酸(M)和L-古洛糖醛酸(G)组成的线型高分子。海藻酸钠溶于水形成粘稠的胶体溶液，不溶于乙醇和其它有机溶剂。海藻酸钠胶体溶液遇酸会析出凝胶状沉淀的海藻酸，遇铜、钙、铁、铅等多价金属离子(镁离子除外)则形成凝胶体。含高G基团的海藻酸钠形成的凝胶强度要比含高M基团的大，因为G基团比M基团对二价离子有更强的亲和力。另外海藻酸钠还可以与聚阳离子如壳聚糖，多肽如聚赖氨酸形成复合物，这些物质在钙离子的存在下不溶解，同时用来稳定凝胶并减少海藻酸钙的孔隙率。该材料稳定、无毒、生物可降解、生物相容性好。在药学，化妆品学和食品方面应用广泛。因为海藻酸钠和二价离子的交联，是在相对比较温和的条件下进行的，并且，不需要使用有机溶剂。所以，在药学方面，经常用作DNA、蛋白质、多糖和细胞的优良载体。

文献报道利用海藻酸钠制备γ-Fe₂O₃超顺磁性纳米粒。通过海藻酸钠和亚铁离子生成海藻酸亚铁，然后，利用O₂或H₂O₂氧化亚铁离子成γ-Fe₂O₃，从而生成海藻酸钠包裹的γ-Fe₂O₃超顺磁性纳米粒。此方法需要循环多次，并且饱和磁化强度为30emu/g，是块状四氧化三铁(饱和磁化强度92emu/g)的三分之一。

铁氧体磁流体的制备方法有多种，如机械研磨法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、超声化学法、微乳法、化学蒸发浓缩法等。其中，化学共沉淀法是最常用的制备方法，此方法的优点是制备工艺相对比较简单，并且磁性纳米粒具有好的晶形和良好的磁性性质。

目前，已有一部分Fe₃O₄磁流体进入临床或已经上市，通常采用右旋糖苷包裹氧化铁，使磁流体稳定。在临床上，主要用做各类肝脏特异性磁共振对比剂。根据颗粒大小分为两大类，第一类：超顺磁性氧化铁(superparamagneticiron oxide，SPIO)，一般直径30-1000nm。例如Advanced Magnetics公司的AMI-25(Ferumoxides，商品名feridex)，其平均直径80nm，氧化铁晶体核心直径20nm；Schering公司-的Shu555A(Resovist又名Ferucarbotran)，其平均直径60nm。第二类：超小型超顺磁性氧化铁(ultrasmall superparamagnetic ironoxide，USPIO)，最大直径小于30nm。例如Advanced Magnetics公司的AMI-227(Ferumoxtran)，平均直径20nm，氧化铁直径4-6nm)；Nycomed公司的FeO-BPA等。超顺磁性氧化铁是一种网状内皮系统对比剂，可用于肝、脾、淋巴结、骨髓等富含网状内皮细胞的组织和器官的增强。颗粒大小对网状内皮系统吞噬能力影响很大，一般直径较大的SPIO主要蓄积在肝和脾，而USPIO因其颗粒小，在淋巴结和骨髓的蓄积多于肝脾。这些磁共振对比剂要求氧化铁粒径比较小，对磁性性质要求比较低。

这些Fe₃O₄磁流体均不同程度的存在着稳定性较差，磁性低等缺陷，从而限制了其在生物医学领域的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的稳定性好，磁性高的超顺磁性四氧化三铁磁流体。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种四氧化三铁磁流体，主要由下述重量份的组分组成：

粒径在5nm-15nm的四氧化三铁2～5份、海藻酸钠5～8份。

优选为：

粒径在5nm-10nm的四氧化三铁3～4份、海藻酸钠6～7份。

更优选为：

粒径在5nm-10nm的四氧化三铁3.5份、海藻酸钠6.5份。

所述的海藻酸钠优选为浓度为1％～5％的海藻酸钠。

上述的海藻酸钠-四氧化三铁磁流体，还可以含有任一下述重量份的活性组分：

抗肿瘤药物、抗血管发生药物、抗病毒药物、抗细菌药物、抗炎药物，其中，药物的载药量为0.5～4重量份，药物的包封率为20％～90％，药物的包封率是指：制剂中含有的药物重量与制备过程中加入的药物重量的比值。

优选为抗肿瘤药物。

更优选为下述抗肿瘤药物：阿霉素、柔红霉素、丝裂霉素、甲氨喋呤、氟尿嘧啶、顺铂、环磷酰胺、长春碱、长春新碱、喜树碱、紫杉醇或其组合。其中，药物的载药量为1～4重量份，药物的包封率为30％～90％。

本发明所用到的所有原料均可从普通生物试剂公司或化学试剂公司购买得到，其中海藻酸钠为药用级，其它化学试剂均为分析纯。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种载药超顺磁性的四氧化三铁磁流体的制备方法。

一种载药超顺磁性四氧化三铁磁流体的制备方法，包括以下步骤：

1)、在氮气保护、化学平衡方法保护或真空条件下把碱液加入到铁离子与亚铁离子的摩尔比为2∶1～1∶1的铁盐/亚铁盐混合溶液中或者把铁离子与亚铁离子的摩尔比为2∶1～1∶1的铁盐/亚铁盐的混合溶液加入到碱液中，使混悬液的pH为5～8，搅拌备用，

2)、将海藻酸钠加入到步骤1)所得的混悬液中，继续搅拌、超声、透析、离心后取上清备用，

3)、将步骤2)所得到的上清液用蒸馏水稀释后加入活性药物获得载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体；或者将步骤2)所得到的上清液真空干燥后再用蒸馏水溶解，最后加入活性药物获得载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体，

5)、将未结合的药物与载药海藻酸钠-四氧化三铁磁流体分离，最后将载药海藻酸钠-四氧化三铁磁流体干燥即得。

上述制备过程中，步骤1)中所述的碱液可以是无机物(例如，氢氧化钠，氢氧化钾，或氨水)或者是有机物(四甲基氢氧化氨)，其碱液的用量取决于许多因素，包括溶液的pH，分散剂的性质，磁响应材料的性质等，选择碱液的量最好使混悬液的pH在5～8。

步骤1)中可以把碱液加到铁盐/亚铁盐的混合溶液中，也可以把铁盐/亚铁盐的混合溶液加入到碱液中，优选为把碱液加到铁盐/亚铁盐的混合溶液中，上述的铁盐/亚铁盐的混合溶液中铁离子与亚铁离子的摩尔比优选4∶3。

步骤1)中需要采取一定的措施来防止亚铁离子(Fe²⁺)氧化成铁离子(Fe³⁺)，这些措施可以是氮气保护，化学平衡方法，抽真空等方法，以降低氧气含量或者保持无氧环境。

步骤2)中可以利用物理方法来控制粒子的聚集，例如超声法。

步骤2)中所述的分散剂包括海藻酸钠、水溶性多糖[例如葡聚糖类：直链淀粉，支链淀粉(包括大分子糊精)]、糖原、蔗糖、明胶、右旋糖苷，优选为海藻酸钠。海藻酸钠有化学纯、食品级、药用级，优选为药用级。海藻酸钠的重量浓度在1％～5％。海藻酸钠的分子量可以在10,000～600,000，优选为30,000～50,000。若选用其他规格，处方中海藻酸钠的浓度和比例进行调整。

分散剂的用量取决于所选择的磁响应材料，分散剂的临界胶束浓度(如果形成胶束)，亲水亲油平衡值(HLB)，分散剂的熔点，水溶性，水溶液的表面张力等。在保证磁流体的稳定性较好的条件下，磁流体干燥后，分散剂质量百分比在5％～80％较好，20％～70％更好。

步骤3)所述的活性药物选自抗肿瘤药物、抗血管发生药物、抗病毒药物、抗细菌药物或抗炎药物，其中的抗肿瘤药物为阿霉素、柔红霉素、丝裂霉素、甲氨喋呤、氟尿嘧啶、顺铂、环磷酰胺、长春碱、长春新碱、喜树碱、紫杉醇，或其组合。这些药物大部分结构中都含有氨基，而且，海藻酸钠是一种高分子电解质，含有羧基。海藻酸钠的羧基和药物的氨基可以通过正负电荷作用结合，另外，药物还可以通过物理吸附，范德华力，黏附力等作用力与海藻酸钠结合。所以，药物的载药量和包封率相对比较高。药物的载药量为1～4重量份，药物的包封率为30％～90％。

步骤3)所加入的药物的浓度和用量取决磁流体的稀释倍数以及用量。将超顺磁性氧化铁磁流体稀释5倍～70倍后加入药物形成载药的超顺磁性海藻酸钠-氧化铁磁流体。

步骤3)中将磁流体干燥成固体，这样可以防止氧化铁的氧化，防止其磁性降低。另外，海藻酸钠是水溶性的生物相容性多糖，在其水溶液中，海藻酸钠容易发生降解，并且易长菌。所以，将磁流体干燥成固体。

步骤3)中可以将干燥后的磁流体固体，用一定体积的蒸馏水重新分散，然后加入药物形成载药的超顺磁性海藻酸钠-氧化铁磁流体。

步骤4)中可以采用密度梯度离心法、Sephadex G-50柱分离、透析、磁铁分离、超滤浓缩等分离方法将将未结合的药物和结合的药物分离开来，优选密度梯度离心法和5000Gs的磁铁进行吸引分离；对载药磁性纳米粒进行干燥的方法优选冷冻干燥法。

本发明所制备的四氧化三铁磁流体具有超顺磁性，且稳定性好，磁性高，加入活性药物后可制备成载药海藻酸钠-四氧化三铁磁流体。本发明磁流体用于生物医学领域时，可以保证磁流体的正常代谢和消除。本发明海藻酸钠-四氧化三铁磁流体可应用于以下的生物医学领域：

(1)磁靶向给药系统

将本发明载药磁性纳米粒在外磁场引导下通过静脉，动脉或口服给药或直接注射等途径选择性到达并定位于肿瘤靶部位，药物以受控的方式释放，然后在肿瘤组织细胞或亚细胞水平发挥药效作用。而对正常组织无影响或影响较小。载药磁性纳米粒在磁性的导向作用下形成物理靶向，可以避免网状内皮系统的吞噬。具有减少给药剂量，延长药物的作用时间，提高药效，降低副作用的优点。已经证实磁靶向过程是血管内血流对纳米粒产生的力和磁铁对纳米粒产生的磁力之间的竞争过程。

(2)热疗

将肿瘤部位加热到41度-46度以上，治疗恶性肿瘤的方法称热疗。磁介导热疗具有靶向性，在外加磁场或植入内部诱导磁场(如刺入人体内的小磁针)把磁粒子吸引聚集到病灶部位，然后外加交变电磁场，纳米粒在交变磁场的作用下吸收电磁波能量，发生振动运动，产生热量，磁性纳米粒的热传导到肿瘤细胞以达到治疗目的，并且对非病灶部位的细胞没有损伤。另外可以重复热疗，只要磁性纳米粒在靶部位停留，就可以反复热疗。

(3)栓塞

本发明磁性纳米粒还具有栓塞的作用。可以使用磁流体进行动脉栓塞，磁流体直接注射到病人的血液中或者直接注射到肿瘤部位，在外加磁场控制下，磁性纳米粒很快将毛细血管阻断，从而阻断血液供应，引起肿瘤细胞的死亡。而在撤走外加磁场后栓塞迅速消除，整个治疗过程没有抗癌药物的介入。已经证实，磁流体的这种栓塞能够有效阻止血红细胞的传输，从而达到“断氧”的目的，这是一种纯物理的治疗方法。

(4)核磁共振(NMR)造影剂

核磁共振成像时，需要将顺磁性造影剂注入患者体内，以便强化正常组织与病灶组织的影像对照。目前使用的造影剂都是一些顺磁性或高顺磁性的盐(如硫酸亚铁等)。而磁流体具有超顺磁性，其磁化率是顺磁性物质的磁化率的1000倍以上，这些磁性材料累积在靶器官或组织，这些超顺磁流体通过降低T2导致在图象中增强对比度而使NMR图像清晰。例如，不正常的肝组织，肿瘤缺乏吸收这些磁性材料的能力，与使用造影剂的正常组织背景相比显得较亮。本发明的海藻酸钠-氧化铁磁流体具有超顺磁性，并且磁化强度较高，因此，可以作为核磁共振造影剂。

(5)X-射线造影剂

目前广泛应用的X-射线硫酸钡造影剂有一些缺点，如引入重金属钡，不易于排泄；服用量大，不易在病灶部位定向粘附；不易于长时间反复诊断同一病灶；生物相容性差。而本发明磁流体可以克服这些缺点。本发明铁氧体磁流体不但磁性性质好，X-射线吸收性也好，并且在胃液中极少溶解。无毒，生物相容性好，用量少，磁性纳米粒表面包裹的生物相容的海藻酸钠易于附着在生物组织上又易于洗脱，且生物降解，同时，在外磁场引导下可以进行精密观测。

附图说明

图1本发明四氧化三铁磁流体的X-RD。

图2本发明四氧化三铁磁流体的TEM照片。

图3本发明四氧化三铁磁流体的红外光谱。

图4本发明四氧化三铁磁流体在0-10,000Oe的磁滞回线。

图5本发明四氧化三铁磁流体在0-30,000Oe的磁化曲线。

具体实施方式

以下结合实施例和试验例具体说明本发明，本发明的实施例和试验例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明的实质。

[实施例1]四氧化三铁超顺磁性磁流体的制备

在N₂保护的条件下，分别精密量取0.8mol/L的的FeCl₃水溶液和0.4mol/L的的FeCl₂水溶液各25ml混合均匀，水浴60℃，将15ml 6mol/L的NaOH加入到上述铁盐混合溶液中，搅拌；将重量浓度为1％的海藻酸钠溶液(海藻酸钠的分子量100,000，购自：ISP公司，药用级)150ml加入到上述混悬液中继续搅拌30min；将混合溶液置于80℃水浴中继续搅拌1小时；将上述混悬液冷却，超声；将超声后的混悬液进行透析，除去未反应的离子；将透析后的混悬液进行离心，10,000rpm离心20min，取上清，即得海藻酸钠-氧化铁超顺磁性磁流体。此磁流体比较稳定，氧化铁粒径为10nm，并且被海藻酸钠包裹，最大磁化强度为50emu/g，四氧化三铁1.2g，海藻酸钠1.2g。

四氧化三铁的含量按照邻二氮菲法进行测定。即将磁流体真空干燥得到磁流体固体，精密称取一定量的磁流体固体用浓HCL进行酸化，然后按照邻二氮菲法进行测定得出铁离子的含量，根据铁离子的含量转换成四氧化三铁的含量。海藻酸钠的含量测定，因为该磁流体固体只含有四氧化三铁和海藻酸钠两种成分，所以，用精密称取的磁流体固体重量减去四氧化三铁的重量即海藻酸钠的重量。或用苯酚硫酸法测定海藻酸钠的浓度。

[实施例2]四氧化三铁超顺磁性磁流体的制备

在N₂保护的条件下，分别精密量取0.8mol/L的的FeCl₃水溶液和0.6mol/L的的FeCl₂水溶液各25ml混合均匀，水浴60℃，将15ml 6mol/L的NaOH加入到上述铁盐混合溶液中，搅拌；将重量浓度为3％的海藻酸钠溶液(海藻酸钠分子量50,000)150ml加入到上述混悬液中继续搅拌30min；将混合溶液置于80℃水浴中继续搅拌1小时；将上述混悬液冷却，超声；将超声后的混悬液进行透析，除去未反应的离子；将透析后的混悬液进行离心，10,000rpm离心20min，取上清，即得海藻酸钠-氧化铁超顺磁性磁流体。此磁流体比较稳定，氧化铁粒径为8nm，并且被海藻酸钠包裹，最大磁化强度为55emu/g。四氧化三铁2g，海藻酸钠3.6g。四氧化三铁的含量和海藻酸钠的含量测定方法同实施例1的方法。

[实施例3]四氧化三铁超顺磁性磁流体的制备

在N₂保护的条件下，分别精密量取0.8mol/L的的FeCl₃水溶液和0.8mol/L的的FeCl₂水溶液各25ml混合均匀，水浴60℃，将15ml 6mol/L的NaOH加入到上述铁盐混合溶液中，搅拌；将重量浓度为5％的海藻酸钠溶液(海藻酸钠分子量50,000)150ml加入到上述混悬液中继续搅拌30min；将混合溶液置于80℃水浴中继续搅拌1小时；将上述混悬液冷却，超声；将超声后的混悬液进行透析，除去未反应的离子；将透析后的混悬液进行离心，10,000rpm离心20min，取上清，即得海藻酸钠-氧化铁超顺磁性磁流体。此磁流体比较稳定，氧化铁粒径为5nm，并且被海藻酸钠包裹，最大磁化强度为47emu/g。四氧化三铁1.5g，海藻酸钠6g。四氧化三铁的含量和海藻酸钠的含量测定方法同实施例1的方法。

[实施例4]载药四氧化三铁超顺磁性磁流体的制备

将实施例2所制备的海藻酸钠-氧化铁超顺磁性磁流体稀释25倍即取出1ml磁流体，用蒸馏水稀释到25ml；向上述稀释后的25ml磁流体中加入2ml4mg/ml的阿霉素水溶液，继续搅拌30min；利用密度梯度法进行离心或5000Gs的磁铁吸引分离，分离出载药磁性纳米粒，最后将载药磁性纳米粒进行冻干即得。阿霉素的载药量为30％，含阿霉素6.72g，包封率为84％。阿霉素的含量测定采用高效液相色谱法(HPLC)：色谱条件为：色谱柱：ODS C₁₈(5μm，250mm×4.6mm)；流动相：乙腈-水-三乙胺-磷酸＝28∶72∶1∶0.9(v/v/v/v)；流速：1.0ml/min；检测波长：233nm；柱温：25℃

[实施例5]载药四氧化三铁超顺磁性磁流体的制备

将实施例2所制备的海藻酸钠-氧化铁超顺磁性磁流体进行真空干燥，得到磁流体的固体。精密称取磁流体固体10mg，用蒸馏水分散并定容至25ml；向上述重新分散的磁流体中加入3ml 2mg/ml的甲氨喋呤水溶液，继续搅拌30min；利用密度梯度法进行离心或5000Gs的磁铁吸引分离，分离出载药磁性纳米粒，最后将载药磁性纳米粒进行冻干即得。甲氨喋呤的载药量为25％，含甲氨喋呤2.5g，包封率为42％。甲氨喋呤的含量测定采用高效液相色谱法(HPLC)：色谱条件为：色谱柱：ODS Hypersil(5μm，250mm×4.6mm)；流动相：甲醇-乙腈-7％磷酸二氢钠和1％枸橼酸缓冲液＝2∶7∶91(v/v/v/v)；流速：0.8mL/min；检测波长：313nm；柱温：25℃

[实施例6]载药四氧化三铁超顺磁性磁流体的制备

将实施例2所制备的海藻酸钠-氧化铁超顺磁性磁流体稀释25倍即取出1ml磁流体，用蒸馏水稀释到25ml；向上述稀释后的25ml磁流体中加入3ml3mg/ml的喜树碱水溶液，继续搅拌30min；利用密度梯度法进行离心或5000Gs的磁铁吸引分离，分离出载药磁性纳米粒，最后将载药磁性纳米粒进行冻干即得。喜树碱的载药量为35％，含喜树碱7.84g，包封率为87％。喜树碱的含量测定采用高效液相色谱法(HPLC)：色谱条件为：色谱柱：YWG C₁₈柱(10μm，250mm×4.6mm)；流动相：甲醇-水＝45∶55(v/v)；流速：1.0mL/min；检测波长：266nm；柱温：25℃。

[试验例1]本发明所制备的四氧化三铁磁流体的性质分析

供试材料：本发明实施例1所制备的样品

分析内容：

1、粒子晶体结构：上述制备的样品60℃真空干燥6小时。粒子的晶体结构利用Philips APD-10型X射线衍射仪(X-RD)来表征。

粒径和粒子形态：使用JEM-1230型高分辨率透射电镜(TEM)来测定粒子大小和粒子形态。样品制备时，制备的磁流体用蒸馏水稀释一定倍数后，滴到铜网上，红外烘干，透射电镜进行观察。

傅立叶红外(FT-IR)分析：采用溴化钾压片法测定Fe₃O₄和海藻酸钠的作用。扫描范围400cm^-1-4000cm^-1。样品1，海藻酸钠粉末(Alg)；样品2，磁流体干燥后的片状固体研磨成粉末(Fe₃O₄-Alg)；样品3，纯氧化铁粉末(Fe₃O₄)。把3个样品的IR光谱进行叠加。

磁性性质：精密称取一定量的干燥粒子，室温，利用Quantum DesignMPMSXL-7型超导量子干涉仪磁强计(SQUID)来测定粒子的磁化曲线。

图1是磁性纳米粒的X-RD。如图1所示，2θ＝30.120、35.281、35.621、43.101、43.277、57.178、62.519、62.981、66.622和73.995的峰，其相对应的强度分别为23.2、63.2、100.0、23.2、27.9、34.6、40.4、55.9、19.9和17.3，它们与FeFe₂O₄最相近。因此，该磁流体的组成为尖晶石型的磁铁矿。用Scherrer公式D＝κλ/βcosθ计算，单个粒子的平均粒径为4.4nm。

图2是磁性纳米粒的TEM照片。图2所示，氧化铁呈均匀且分散的颗粒，粒径约为10nm。这比用X-RD得到的粒径大。因为做X-RD时，由于小粒子的宽化效应，另外样品含有海藻酸钠，X-RD衍射峰比较宽，所以用Scherrer公式计算时，β值增大。所以，计算出的值相对较小。

图3是磁性纳米粒，海藻酸钠和磁铁矿的红外光谱。如图3所示，在Fe₃O₄的IR谱图中，572.75cm^-1处有一个强的吸收峰，为其特征峰，3365cm^-1和1620.92cm^-1是因为存在微量水的原因而出现的0-H峰。但是，在Fe₃O₄-Alg IR谱图中，在572.75cm^-1处的特征峰消失。而且，Fe₃O₄-Alg和Alg的IR谱图的吸收峰很相近。Alg的IR谱图中，1615.70cm^-1是羧基负离子对称伸缩振动峰，1418.20cm^-1是羧基负离子不对称伸缩振动峰。因此，Fe₃O₄表面被海藻酸钠包裹，从而掩盖了Fe₃O₄的特征峰，而主要显示出海藻酸钠的吸收峰。

图4是磁性纳米粒在0-10,000Oe的磁滞回线。图4所示，由磁滞回线可以看出，在磁场强度0Oe-10,000Oe，加磁场和退磁场的磁化曲线基本重合，剩磁(Mr)和磁矫顽力(Hc)均为零，因此，Fe₃O₄具有超顺磁性。因为对于Fe₃O₄磁性粒子，其在磁流体中的超顺磁性临界尺寸是10nm。磁滞回线所示，Fe₃O₄具有超顺磁性，所以，Fe₃O₄的粒径在10nm左右，这与TEM测得的粒径大小是一致的。

图5是磁性纳米粒在0-30,000Oe的磁化曲线。图5所示，随着磁场强度的增加，磁化强度增加的幅度变小，当磁场强度增加到30,000Oe时，Fe₃O₄仍然没有达到饱和，可能是因为氧化铁被海藻酸钠包裹。磁性纳米粒作为一个单磁畴进行转向时，受到海藻酸钠的阻力，因此，虽然磁场强度已经很大，所有磁畴也会因为阻力不能全部转到一个方向，所以，即使在高场，磁性纳米粒也没有达到饱和。在10,000Oe时，Fe₃O₄的磁化强度为50emu/g，可见，本与法制备出来的氧化铁的磁性还是比较强的。

试验例2本发明四氧化三铁磁流体用于热疗

一、供试药物：本发明实施例1所制备的样品。

二、实验动物：健康成年家兔，2Kg，由北京大学医学部实验动物部提供。

三、试验方法及结果：

将VX-2鳞状癌细胞移植到兔后肢中，将载药磁性纳米粒用生理盐水重新分散后，动脉注射该载药磁性纳米粒，在肿瘤部位外加磁场，采用高磁能级的稀土永磁铁，主要是钕铁硼，磁场强度为0.5-1T，磁性作用时间约为15-45min。在体外通以一定频率的高频交变磁场。通过部位组织学检测和磁共振成像技术可以看到磁性纳米粒在体内的分布情况，以及在肿瘤内磁性纳米粒的聚集。实验结果：在外磁场作用下，可以完全消除肿瘤，并且没有检测到毒性。通过靶部位的组织学检测和磁共振成像技术能看到肿瘤内磁粒的聚集。

试验例3本发明四氧化三铁磁流体用于栓塞

一、供试药物：本发明实施例2所制备的样品。

二、实验动物：成年杂种犬，14Kg，由北京大学医学部实验动物部提供。

三、试验方法及结果：将杂种犬静脉麻醉后固定于血管造影机操作台上，经皮穿刺股动脉插管至肾动脉，成功后进行常规造影，向右肾动脉推注四氧化三铁磁流体10ml；然后，在外磁场作用下，磁场强度5000Gs，尽量靠近左肾脏，缓慢推注四氧化三铁磁流体10ml至左肾动脉，保留磁场20min后撤离；栓塞后1小时造影复查两侧肾动脉，4小时后处死动物取两肾做切片检查。实验结果：栓塞后1小时造影复查，右1肾动脉(无磁场)未见栓塞；左肾动脉(加磁场)分支明显减少，小动脉，微动脉以及肾小球内大量的氧化铁颗粒聚集，肾实质梗死。说明，在磁场作用下，四氧化三铁磁流体可以导致明显的肾动脉栓塞。

试验例4本发明载药四氧化三铁磁流体用于磁靶向给药系统

一、供试药物：本发明实施例4所制备的样品。

二、实验动物：纯种Wistar大鼠，雄雌各半，300g，由北京大学医学部实验动物部提供。

三、试验方法及结果：

建立大鼠移植性肝癌模型，然后，肝动脉注射载药磁流体，外加磁场，磁性强度为6000Gs，磁场作用时间30min；另外，肝动脉注射相同浓度的阿霉素的水溶液作为对照组。然后将治疗前后的正常肝组织，肝癌组织染色切片进行组织结构观察，并且，采用高效液相色谱法分别测定阿霉素在大鼠肝脏的药物含量。实验结果：注射载药磁流体组，其肝癌周围以及癌内的肝动脉及门静脉细小分支内充满磁性纳米粒，官腔基本阻塞。而且，肝脏部位的阿霉素浓度是对照组浓度的10倍。所以，载药磁流体可以提高靶部位的药物浓度，从而，提高药效，降低毒副反应。

试验例5本发明四氧化三铁磁流体用于核磁共振照影剂

一、供试药物：本发明实施例1所制备的样品

二、试验方法及结果：

取一定量的磁性纳米粒，经100ml 5％葡萄糖注射液稀释后，通过5μm的过滤管30min匀速静脉滴注。注射完30min后进行核磁共振检查，然后进行影像分析。实验结果：图像清晰，可以定性的检测出病变部位。

试验例6本发明四氧化三铁磁流体用于X-射线照影剂

一、供试药物：本发明实施例1所制备的样品。

二、试验方法及结果：

按照“钡餐”的操作方法对胃肠道进行造影，只是把硫酸钡换成磁性纳米粒。然后进行图像分析。实验结果：通过分析照片，可准确的诊断胃肠道疾病。

上文描述的本发明的实例只是作为说明，该领域的技术人员都将认可或能够确定与本文描述的特定方法等价的多种方法。所以这些等价方法都将被认为在本发明的范围内。

Claims

1、一种具有超顺磁性的四氧化三铁磁流体，其特征是：主要由以下重量份的组分组成：粒径在5nm-8nm的四氧化三铁2～5份和海藻酸钠5～8份；其中，海藻酸钠包裹在四氧化三铁颗粒上。

2、按照权利要求1的四氧化三铁磁流体，其特征是：所述的海藻酸钠的分子量为10,000～600,000。

3、按照权利要求2的四氧化三铁磁流体，其特征是：所述的海藻酸钠的分子量为30,000～50,000。

4、按照权利要求1的四氧化三铁磁流体，其特征是：还含有载药量为0.5～4重量份的抗肿瘤药物，其中药物的包封率为20％～90％。

5、按照权利要求4的四氧化三铁磁流体，其特征是：所述的抗肿瘤药物为阿霉素、柔红霉素、丝裂霉素、甲氨喋呤、氟尿嘧啶、顺铂、环磷酰胺、长春碱、长春新碱、喜树碱、紫杉醇或其组合，其中药物的重量份为1～4份、包封率为30％～90％。

6、一种载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体的制备方法，包括以下步骤：

2)、将重量百分比浓度是1％～5％的海藻酸钠加入到步骤1)所得的混悬液中，继续搅拌、超声、透析、离心后取上清液备用，

3)、将步骤2)所得到的上清液用蒸馏水稀释后加入活性药物获得载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体；或者将步骤2)所得到的上清液真空干燥后用蒸馏水分散，加入活性药物获得载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体，

4)、将未结合的药物与载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体分离，最后将载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体干燥，即得。

7、按照权利要求6所述的制备方法，其特征是：步骤1)中把碱液加入到铁离子与亚铁离子的摩尔比为4∶3的铁盐/亚铁盐混合溶液中；步骤2)中海藻酸钠的分子量为10,000-50,000；步骤3)中将上清液稀释5倍～70倍再加入活性药物或将上清液在水浴条件下，真空干燥后用蒸馏水溶解后再加入活性药物；步骤4)中采用密度梯度离心法或者利用5000Gs的磁铁进行吸引将未结合的药物与载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体分离，采用冷冻干燥方法将载药的超顺磁性海藻酸钠-四氧化三铁磁流体干燥。

8、权利要求1-3所述的任一一项四氧化三铁磁流体在制备磁靶向给药药物、热疗药物、用作栓塞进行阻断治疗药物、X-射线造影剂或核磁共振造影剂中的用途。