CN102344170A

CN102344170A - 用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe3O4磁流体的方法

Info

Publication number: CN102344170A
Application number: CN2011102495005A
Authority: CN
Inventors: 丛日敏; 于怀清; 杨彦功
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2011-08-28
Filing date: 2011-08-28
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2031-08-28
Also published as: CN102344170B

Abstract

本发明涉及一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺-胺树形分子为模板，采用共沉淀一步法制得澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液，经纯化后得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。本发明采用的球形水溶性聚酰胺-胺树形分子模板，分散系数接近于1，制得的水基Fe₃O₄磁流体中Fe₃O₄纳米颗粒尺寸均匀，粒径小于10纳米，分散性好，饱和磁化强度高于40emu/g。本发明工艺简单，磁流体稳定性好，生物相容性好，可用于肿瘤热疗、核磁共振成像和靶向给药等生物医学领域。

Description

用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe3O4磁流体的方法

技术领域

本发明涉及一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，属材料制备技术领域。

背景技术

超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体在磁共振成像诊断、靶向给药、肿瘤磁过热治疗、分离纯化与免疫测定等生物医学领域的用途引起了人们的高度重视。Fe₃O₄纳米颗粒在医学应用中的效率强烈依赖于其较小的颗粒直径及其在水溶液中的良好分散性，通过控制适当的反应条件，人们已经能够制备出直径从几个至几十个纳米的磁性Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃纳米颗粒。由于大多数制备方法得到的氧化铁纳米颗粒会不可避免地出现颗粒聚集并伴有轻微的沉淀，人们用葡聚糖、多肽、脂肪酸等高分子化合物对氧化铁颗粒进行包覆和改性，使得氧化铁颗粒在水中的分散性和稳定性得到提升。然而用聚合物包裹后明显增大了颗粒直径，影响了它们的物理及化学性质，从而会限制它们的组织分布、穿透力和代谢清除。到目前为止，能够采用共沉淀一步法制备出适合生物医用的、尺寸均匀、稳定性好、生物相容性好且可水溶的、超顺磁氧化铁纳米颗粒的方法还较少。

聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子由美国Dow公司的Tomalia博士于1985年率先合成，具有精确的分子结构和单分散性，高代数树形分子为球形，分子直径从几个纳米到十几个纳米，表面具有密集官能团，内部存在纳米空腔，由于生物相容性良好，被誉为“人工蛋白质”，在生物医学领域被用作药物缓释和基因传递载体、肿瘤靶向治疗、免疫分析等。同时，特殊的分子结构使其成为优异的制备纳米颗粒的单分散软模板，起到纳米颗粒容器和载体的作用，已经在制备纳米催化剂、检测试剂、生物医药制剂等高附加值产品上显示出了明显的性能优势，具有广阔的应用前景。因此，如果能够利用PAMAM树形分子为模板，制备出稳定性好的超小超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体，在生物医学领域具有很高的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、制备的水基Fe₃O₄磁流体具有生物相容性好等优点的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法。其技术内容为：

一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺-胺树形分子为模板，采用共沉淀一步法制得澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液，经纯化后得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，水基Fe₃O₄磁流体原液制备步骤为：向氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌30～60分钟后，再加入聚酰胺-胺树形分子水溶液，继续通入氮气并搅拌10～30分钟，然后逐滴加入铁盐混合液，在30℃～90℃恒温1～4小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，氢氧化钠水溶液的浓度为1×10^-3～1×10^-1mol/L，聚酰胺-胺树形分子水溶液的浓度为1×10^-5～1×10^-3mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为1～100。

所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，铁盐混合液为三氯化铁、二氯化铁或硫酸亚铁的混合溶液，其中三氯化铁浓度为0.01～1mol/L，三氯化铁与二氯化铁或硫酸亚铁的摩尔比为1.5～2，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为200∶1～1∶1为标准。

所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，聚酰胺-胺树形分子的代数为3～6代。

所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，水基Fe₃O₄磁流体原液的纯化步骤为：将上述制备的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液置于截留分子量为500～5000的透析袋中，置于二次蒸馏水中，换水间隔为12～24小时，换水次数为3～6次，即可得到纯化的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明采用分散系数接近于1的球形的水溶性聚酰胺-胺树形分子为模板，制得的Fe₃O₄纳米颗粒尺寸均匀，粒径小于10纳米，分散性好，具有超顺磁性，饱和磁化强度高于40emu/g，且制得的水基Fe₃O₄磁流体澄清透明，粘度较低。

2、本发明采用共沉淀一步法制备水基Fe₃O₄磁流体，工艺简单，磁流体稳定性好，生物相容性好，可用于肿瘤热疗、核磁共振成像和靶向给药等生物医学领域。

具体实施方式

实施例1：

步骤1)：向浓度为1×10^-1mol/L氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌30分钟后，再加入末端基团为羧基的第6代聚酰胺-胺树形分子水溶液，聚酰胺-胺树形分子溶液浓度为1×10^-5mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为10。继续通入氮气并搅拌20分钟；然后逐滴加入铁盐混合液，铁盐混合液中三氯化铁浓度为1mol/L，三氯化铁与二氯化铁的浓度比为2，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为200∶1为标准，90℃恒温1小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

步骤2)：将上述制备的水基Fe₃O₄磁流体原液置于截留分子量为5000的透析袋中，置于二次蒸馏水中，换水间隔为24小时，换水次数为3次，即可得到纯化的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

实施例2：

步骤1)：向浓度为1×10^-1mol/L氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌30分钟后，再加入末端基团为羟基的第5代聚酰胺-胺树形分子水溶液，聚酰胺-胺树形分子溶液浓度为1×10^-5mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为1。继续通入氮气并搅拌30分钟；然后逐滴加入铁盐混合液，铁盐混合液中三氯化铁浓度为1mol/L，三氯化铁与二氯化铁的浓度比为1.5，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为100∶1为标准，90℃恒温1小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

实施例3：

步骤1)：向浓度为1×10^-2mol/L氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌30分钟后，再加入末端基团为酯基的第5代聚酰胺-胺树形分子水溶液，聚酰胺-胺树形分子溶液浓度为1×10^-4mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为100。继续通入氮气并搅拌10分钟；然后逐滴加入铁盐混合液，铁盐混合液中三氯化铁浓度为0.1mol/L，三氯化铁与二氯化铁的浓度比为2，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为50∶1为标准，30℃恒温4小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

步骤2)：将上述制备的水基Fe₃O₄磁流体原液置于截留分子量为3500的透析袋中，置于二次蒸馏水中，换水间隔为24小时，换水次数为3次，即可得到纯化的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

实施例4：

步骤1)：向浓度为1×10^-2mol/L氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌60分钟后，再加入末端基团为酯基的第4代聚酰胺-胺树形分子水溶液，聚酰胺-胺树形分子溶液浓度为1×10^-4mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为50。继续通入氮气并搅拌20分钟；然后逐滴加入铁盐混合液，铁盐混合液中三氯化铁浓度为0.1mol/L，三氯化铁与硫酸亚铁的浓度比为1.5，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为20∶1为标准，50℃恒温3小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

步骤2)：将上述制备的水基Fe₃O₄磁流体原液置于截留分子量为1000的透析袋中，置于二次蒸馏水中，换水间隔为12小时，换水次数为6次，即可得到纯化的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

实施例5：

步骤1)：向浓度为1×10^-3mol/L氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌60分钟后，再加入末端基团为羧基的第5代聚酰胺-胺树形分子水溶液，聚酰胺-胺树形分子溶液浓度为1×10^-5mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为50。继续通入氮气并搅拌20分钟；然后逐滴加入铁盐混合液，铁盐混合液中三氯化铁浓度为0.1mol/L，三氯化铁与硫酸亚铁的浓度比为2，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为10∶1为标准，90℃恒温1小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

实施例6：

步骤1)：向浓度为1×10^-2mol/L氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌60分钟后，再加入末端基团为酯基的第3代聚酰胺-胺树形分子水溶液，聚酰胺-胺树形分子溶液浓度为1×10^-3mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为100。继续通入氮气并搅10分钟；然后逐滴加入铁盐混合液，铁盐混合液中三氯化铁浓度为0.01mol/L，三氯化铁与硫酸亚铁的浓度比为2，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为1∶1为标准，90℃恒温1小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

步骤2)：将上述制备的水基Fe₃O₄磁流体原液置于截留分子量为500的透析袋中，置于二次蒸馏水中，换水间隔为12小时，换水次数为6次，即可得到纯化的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

Claims

1.一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺-胺树形分子为模板，采用共沉淀一步法制得澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液，经纯化后得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。

2.如权利要求1所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：水基Fe₃O₄磁流体原液制备步骤为：向氢氧化钠水溶液中通入氮气并搅拌30～60分钟后，再加入聚酰胺-胺树形分子水溶液，继续通入氮气并搅拌10～30分钟，然后逐滴加入铁盐混合液，在30℃～90℃恒温1～4小时，即得到澄清透明的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液。

3.如权利要求2所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：氢氧化钠水溶液的浓度为1×10^-3～1×10^-1mol/L，聚酰胺-胺树形分子水溶液的浓度为1×10^-5～1×10^-3mol/L，氢氧化钠水溶液与聚酰胺-胺树形分子水溶液的体积比为1～100。

4.如权利要求2所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：铁盐混合液为三氯化铁、二氯化铁或硫酸亚铁的混合溶液，其中三氯化铁浓度为0.01～1mol/L，三氯化铁与二氯化铁或硫酸亚铁的摩尔比为1.5～2，铁盐混合液的加入量以三价铁与聚酰胺-胺树形分子的摩尔比为200∶1～1∶1为标准。

5.如权利要求2所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于：聚酰胺-胺树形分子的代数为3～6代。

6.如权利要求1所述的用聚酰胺-胺树形分子为模板制备水基Fe₃O₄磁流体的方法，其特征在于水基Fe₃O₄磁流体原液的纯化步骤为：将上述制备的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体原液置于截留分子量为500～5000的透析袋中，置于二次蒸馏水中，换水间隔为12～24小时，换水次数为3～6次，即可得到纯化的超顺磁性水基Fe₃O₄磁流体。