CN102552945A - 一种磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，包括下列步骤：将乙酰丙酮铁和三甘醇组成的混合液低温恒温反应一段时间后，快速升温至沸腾，反应一段时间后，冷却至室温，得到反应液；将该反应液沉淀、磁性分离、清洗后，得到表面带羟基的磁性Fe3O4纳米粒子；然后，超声分散到干燥甲苯中，加入2-(4-苯磺酰氯)三氯硅烷，得到带有特定引发基团的Fe3O4纳米粒子；然后，超声分散到水和乙醇的混合溶液中，加入2，2’-联吡啶、氯化铜、氯化亚铜、2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子。本发明反应条件温和，简单易行，可控性强，制得的磁性Fe3O4-磷酸胆碱基聚合物纳米复合材料在水溶液中具有良好的稳定性和生物相容性。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，具体地说，是涉及一种多元醇法制得的磁性四氧化三铁纳米粒子表面接枝2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法。
背景技术
磁性氧化铁纳米粒子具有优异的磁性能和良好的生物相容性，不仅可以用于体外生物分子与细胞的快速分离，还可用于体内高灵敏度核磁共振成像、靶向给药、肿瘤热疗、基因输送等前沿领域，在癌症和其他重大疾病的早期诊断及治疗上具有广阔的应用前景。然而，未经表面修饰的磁性纳米粒子不具备与血液成分的相容性，进入血液循环系统以后，会吸附大量血浆蛋白，并使其发生构象变化，激活巨噬细胞吞噬纳米粒子，被网状内皮系统迅速吸收，而无法到达靶向位置发挥其诊断与治疗作用。
通过表面修饰减小与血浆蛋白的相互作用，是抑制巨噬细胞吞噬的有效手段。磷酸胆碱是红血细胞膜外层卵磷脂的重要组成部分，具有电中性、高亲水性等特点，可有效降低生物分子的非特异性吸附。含有磷酸胆碱的共聚物具有与细胞膜表面类似的仿生结构，可显著地抑制蛋白吸附和细胞粘附，应用于冠脉支架、人工关节、隐形眼镜等，可显著增加这些材料的生物相容性。计剑等采用迈克尔加成的方法将2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)单体连接到氧化铁纳米粒子的表面。英国Sheffield大学的Armes等将预先聚合好的含有磷酸胆碱基团的聚合物通过Grafting to的方法连接到氧化铁纳米粒子的表面，由于聚合物空间位阻很大，降低了接枝效率，无法得到高接枝密度的表面修饰层。表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)是一种Grafting from方法，首先将引发基团固定在基体表面，然后进行原位原子转移自由基聚合，具有接枝密度高和接枝分子量及分布可控的优点，但是尚未有采用SI-ATRP方法制备MPC聚合物修饰磁性氧化铁纳米粒子的报导。
发明内容
本发明针对磁性纳米粒子进入血液循环系统以后，被网状内皮系统清除，无法维持有效的血液浓度和循环时间来到达靶向部位进行成像诊断的技术难题，提供一种磁性氧化铁纳米粒子表面接枝2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的表面修饰方法。
该方法首先通过多元醇法制备出粒径小于10nm、尺寸均匀、表面带有大量羟基的水溶性磁性Fe3O4纳米粒子，与硅烷引发剂结合后使其带有特定的引发基团，然后采用表面引发原子转移自由基聚合反应(SI-ATRP)，得到表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的磁性Fe3O4纳米粒子。这种方法可显著提高磁性Fe3O4纳米粒子的生物相容性。利用本发明方法所得到的磷酸胆碱聚合物修饰后的磁性Fe3O4纳米粒子在体内靶向成像诊断上有着巨大的应用潜力。
本发明磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法所采用的工艺步骤如下：
(1)将乙酰丙酮铁加入到三甘醇中，充分混合，得到混合液；
(2)在持续保护气氛和持续搅拌条件下，将上述混合液按0.5-4℃/min的升温速率缓慢升温至160-190℃后恒温反应10-15min，然后按5-10℃/min的升温速率快速升温至沸腾，沸腾反应0.5-3h后，停止反应，冷却至室温，得到胶体状的反应液；
(3)向反应液中加入一定数量弱极性或非极性溶剂使磁性纳米粒子絮凝沉淀，采用磁性分离的方法将沉淀从溶液分离，并用乙酸乙酯清洗数次除去杂质及副产物，得到粒径小于10nm、表面带羟基的磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子沉淀物。
(4)用干燥甲苯清洗所述磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子沉淀物，以除去磁性Fe3O4纳米粒子表面附着的乙酸乙酯；在持续保护气氛和持续超声条件下，将磁性Fe3O4纳米粒子分散到干燥甲苯中，加入2-(4-苯磺酰氯)三氯硅烷(CTCS)，继续超声1-12h后停止反应，得到反应液；将Fe3O4纳米粒子从反应液中磁性分离出来，用四氢呋喃(THF)、水和乙醇的混合溶液分别清洗后，得到带有磺酰氯引发基团的Fe3O4纳米粒子；
(5)在持续保护气氛和持续超声条件下，将所述带磺酰氯引发基团的Fe3O4纳米粒子分散到水和乙醇的混合溶液中，加入2，2′-联吡啶(bpy)、氯化亚铜(CuCl)、氯化铜(CuCl2)、2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)，继续超声1-24h后，停止反应，用THF和水分别清洗产物，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子；
其中，步骤(1)的混合液中，所述乙酰丙酮铁的浓度为0.01-0.50mol/L。步骤(3)中，所述絮凝沉淀用弱极性或非极性溶剂为乙酸乙酯、丙酮、正己烷中的任意一种或其混合物。步骤(4)中，所述磁性Fe3O4纳米粒子在干燥甲苯中的浓度为1～10mg/mL，2-(4-苯磺酰氯)三氯硅烷(CTCS)在干燥甲苯中的浓度为1～5％(v/v)。步骤(4)和(5)中，所述水和乙醇的混合溶液为水和乙醇的体积比为1∶0～5的混合液；所述Fe3O4纳米粒子在水和乙醇的混合溶液中的浓度为1～10mg/mL；Fe3O4纳米粒子与2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)的摩尔比为0.1～1∶1；2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)与2，2′-联吡啶(bpy)的摩尔比为1～10∶1；2，2′-联吡啶(bpy)与CuCl的摩尔比为1～5∶1；CuCl与CuCl2的摩尔比为5～10∶1。
与现有技术相比，本发明具有显著地积极效果和突出的技术进步：
通过多元醇法可制备出粒径小于10nm、尺寸均匀的磁性Fe3O4纳米粒子；而且所得到的磁性纳米粒子表面富含大量羟基，可与CTCS硅烷引发剂发生缩合反应，在表面上固定高密度的引发基团；采用的表面引发原子转移自由基聚合方法(SI-ATRP)反应条件温和、对杂质和氧化剂不敏感、原料易得、可获得分子量高且分布窄的高分子产物；所制得的磁性Fe3O4-磷酸胆碱基聚合物纳米复合材料在水溶液中具有良好的稳定性和生物相容性，可显著地抑制血浆蛋白吸附。
本发明方法所得到的磷酸胆碱聚合物修饰后的磁性Fe3O4纳米粒子在体内靶向成像诊断上有着巨大的应用前景。
附图说明
图1按本发明所述方法制备的表面富含羟基的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
图2按本发明所述方法制备的接枝引发剂的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
图3按本发明所述方法制备的磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
图4按本发明所述方法制备的磁性Fe3O4纳米粒子的XRD谱图；
图5按本发明所述方法制备的磁性Fe3O4纳米粒子的红外谱图；
图6按本发明所述方法制备的磁性Fe3O4纳米粒子的热重曲线；
图7按本发明所述方法制备的磁性Fe3O4纳米粒子在300K的磁滞回线图；
图8按本发明所述方法制备的磁性Fe3O4-磷酸胆碱基聚合物纳米复合材料的水溶液在室温下1.5T的外加磁场中的弛豫时间图；
图9按本发明所述方法制备的磁性Fe3O4-磷酸胆碱基聚合物纳米复合材料的培养液中细胞活性的柱状图；
图10按本发明所述方法制备的磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
图11按本发明所述方法制备的磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
图12按本发明所述方法制备的磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
图13按本发明所述方法制备的磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子的TEM照片；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
(1)将2mmol乙酰丙酮铁和25mL三甘醇加入到三口瓶中充分混合，通氮气2min后加热搅拌，匀速(0.5℃/min)升温至190℃，保温10min，随后快速升温(10℃/min)至沸腾，保持沸腾30min停止反应，冷却，所得反应液用乙酸乙酯絮凝沉淀，用磁铁分离后，再用乙酸乙酯清洗3次，得到磁性Fe3O4纳米粒子。
磁性Fe3O4纳米粒子的形貌见图1透射电镜(TEM)照片。由图1可知，经步骤(1)所得的纳米粒子粒径小于10nm、尺寸均匀、在水溶液中分散性良好。
(2)取50mg上述所得磁性Fe3O4纳米粒子用干燥甲苯清洗3次后，再分散到50ml干燥甲苯中，通氮气，超声，15分钟后加入0.5mlCTCS，室温下继续超声反应3小时后，停止反应，用四氢呋喃和混合溶液(乙醇∶水体积比为1∶1)分别清洗反应液5次，得到表面带有磺酰氯引发基团的磁性Fe3O4纳米粒子；
磁性Fe3O4纳米粒子的形貌见图2透射电镜(TEM)照片。由图2可知，用CTCS修饰后，其表面亲水性下降，粒子产生明显聚集现象。
(3)将步骤(2)所得磁性Fe3O4纳米粒子加入到50ml乙醇与水的混合溶液(乙醇∶水体积比为1∶1)中，氮气气氛下超声15min后，依次加入bpy，CuCl2，CuCl，MPC(bpy∶CuCl2∶CuCl∶MPC∶Fe3O4的摩尔比为20∶1∶10∶80∶80)，室温下继续超声反应1h，停止反应，用四氢呋喃和水分别清洗3次后，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子。
磁性Fe3O4纳米粒子的形貌见图3透射电镜(TEM)照片。由图3可知，经表面引发聚合反应接枝MPC聚合物后，纳米粒子在水溶液中重新获得了良好的分散性。
实施例二：
(1)将4mmol乙酰丙酮铁和25mL三甘醇加入到三口瓶中充分混合，通氮气4min后加热搅拌，匀速(1℃/min)升温至180℃，保温10min，随后快速升温(8℃/min)至沸腾，保持沸腾40min停止反应，冷却，所得反应液用乙酸乙酯絮凝沉淀，用磁铁分离后，再用乙酸乙酯清洗3次，得到磁性Fe3O4纳米粒子；
(2)取100mg上述磁性Fe3O4纳米粒子用干燥甲苯清洗3次后，再分散到50ml干燥甲苯中，通氮气，超声，15分钟后加入1mlCTCS，室温下继续超声反应3小时后，停止反应，用四氢呋喃和混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶2)分别清洗反应液5次，得到表面带有引发基团的磁性Fe3O4纳米粒子；
(3)将步骤(2)所得到的磁性Fe3O4纳米粒子加入到10ml乙醇与水的混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶2)中，氮气气氛下超声15min，依次加入bpy，CuCl2，CuCl，MPC(bpy∶CuCl2∶CuCl∶MPC∶Fe3O4的摩尔比为20∶1∶10∶80∶70)，室温下继续超声反应1h，停止反应，用四氢呋喃和水分别清洗3次后，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子。
图4中a、b、c曲线分别为经步骤(1)、(2)、(3)所得Fe3O4纳米粒子、CTCS修饰后Fe3O4纳米粒子和MPC修饰后Fe3O4纳米粒子的X射线衍射(XRD)图谱。由图可知，所得表面修饰前后纳米粒子的物相成分没有发生改变，均为四氧化三铁。
实施例三：
(1)将8mmol乙酰丙酮铁和25mL三甘醇加入到三口瓶中充分混合，通氮气2min后加热搅拌，匀速(2℃/min)升温至170℃，保温13min，随后快速升温(6℃/min)至沸腾，保持沸腾30min停止反应，冷却，所得反应液用丙酮絮凝沉淀，用磁铁分离后，再用乙酸乙酯清洗3次，得到磁性Fe3O4纳米粒子；
(2)取100mg上述磁性Fe3O4纳米粒子用干燥甲苯清洗3次后，再分散到40ml干燥甲苯中，通氮气，超声，15分钟后加入0.7mlCTCS，室温下继续超声反应3小时后，停止反应，用四氢呋喃和混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶3)分别清洗反应液3次，得到表面带有引发基团的磁性Fe3O4纳米粒子；
(3)将步骤(2)所得到的磁性Fe3O4纳米粒子加入到10ml乙醇与水的混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶0.5)中，氮气气氛下超声15min，依次加入bpy，CuCl2，CuCl，MPC(bpy∶CuCl2∶CuCl∶MPC∶Fe3O4的摩尔比为20∶1∶10∶80∶60)，室温下继续超声反应2h，停止反应，用四氢呋喃和水分别清洗3次后，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子(粒子形貌见图10透射电镜照片)。
图5中a、b、c、d曲线分别为经步骤(1)、(2)、(3)所得Fe3O4纳米粒子、CTCS修饰后Fe3O4纳米粒子、MPC修饰后Fe3O4纳米粒子及MPC单体的红外光谱谱图。由曲线a在3400cm-1处存在很强的羟基吸收峰，表明其表面含有大量羟基；曲线b在1121处出现了Fe-O-Si吸收峰，表明引发剂CTCS与Fe3O4纳米粒子表面的羟基形成了稳定的化学键合；曲线c在1719cm-1处出现了C＝O吸收峰，在1085cm-1处出现了POCH2-吸收峰，这两处均为MPC的特征峰，表明成功接枝上了MPC聚合物。
实施例四：
(1)将8mmol乙酰丙酮铁和25mL三甘醇加入到三口瓶中充分混合，通氮气2min后加热搅拌，匀速(3℃/min)升温至170℃，保温12min，随后快速升温(5℃/min)至沸腾，保持沸腾1h停止反应，冷却，所得反应液用丙酮絮凝沉淀，用磁铁分离后，再用乙酸乙酯清洗3次，得到磁性Fe3O4纳米粒子；
(2)取100mg上述磁性Fe3O4纳米粒子用干燥甲苯清洗3次后，再分散到30ml干燥甲苯中，通氮气，超声，15分钟后加入0.6mlCTCS，室温下继续超声反应3小时后，停止反应，用四氢呋喃和混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶3)分别清洗反应液3次，得到表面带有引发基团的磁性Fe3O4纳米粒子；
(3)将步骤(2)所得到的磁性Fe3O4纳米粒子加入到30ml乙醇与水的混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶0.4)中，氮气气氛下超声15min，依次加入bpy，CuCl2，CuCl，MPC(bpy∶CuCl2∶CuCl∶MPC∶Fe3O4的摩尔比为20∶1∶10∶80∶50)，室温下继续超声反应3h，停止反应，用四氢呋喃和水分别清洗3次后，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子(粒子形貌见图11透射电镜照片)。
图6中a、b、c曲线分别为步骤(1)、(2)、(3)所得Fe3O4纳米粒子、CTCS修饰后Fe3O4纳米粒子和MPC修饰后Fe3O4纳米粒子的热重曲线。热重曲线的变化反映了Fe3O4纳米粒子表面结构的变化。
实施例五：
(1)将12mmol乙酰丙酮铁和25mL三甘醇加入到三口瓶中充分混合，通氮气2min后加热搅拌，匀速(4℃/min)升温至170℃，保温10min，随后快速升温(5℃/min)至沸腾，保持沸腾1.5h停止反应，冷却，所得反应液用正己烷絮凝沉淀，用磁铁分离后，再用丙酮洗3次，得到磁性Fe3O4纳米粒子；
(2)取100mg上述磁性Fe3O4纳米粒子用干燥甲苯清洗3次后，再分散到30ml干燥甲苯中，通氮气，超声，10分钟后加入1.5mlCTCS，室温下继续超声反应2小时后，停止反应，用四氢呋喃和混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶4)分别清洗反应液3次，得到表面带有引发基团的磁性Fe3O4纳米粒子；
(3)将步骤(2)所得到的磁性Fe3O4纳米粒子加入到30ml乙醇与水的混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶02)中，氮气气氛下超声15min，依次加入bpy，CuCl2，CuCl，MPC(bpy∶CuCl2∶CuCl∶MPC∶Fe3O4的摩尔比为20∶1∶10∶60∶30)，室温下继续超声反应6h，停止反应，用四氢呋喃和水分别清洗3次后，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子(粒子形貌见图12透射电镜照片)。
图7中a、b、c曲线分别为步骤(1)、(2)、(3)所得Fe3O4纳米粒子、CTCS修饰后Fe3O4纳米粒子和MPC修饰后Fe3O4纳米粒子的室温磁化曲线。由图可知，三种情况下产物的饱和磁化强度分别为60emu/g、52emu/g和16.5emu/g。
实施例六：
(1)将16mmol乙酰丙酮铁和50mL三甘醇加入到三口瓶中充分混合，通氮气5min后加热搅拌，匀速(3℃/min)升温至160℃，保温15min，随后快速升温(10℃/min)至沸腾，保持沸腾2h停止反应，冷却，所得反应液用正己烷絮凝沉淀，用磁铁分离后，再用丙酮洗3次，得到磁性Fe3O4纳米粒子；
(2)取200mg上述磁性Fe3O4纳米粒子用干燥甲苯清洗3次后，再分散到50ml干燥甲苯中，通氮气，超声，10分钟后加入1.5mlCTCS，室温下继续超声反应5小时后，停止反应，用四氢呋喃和混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶5)分别清洗反应液3次，得到表面带有引发基团的磁性Fe3O4纳米粒子；
(3)将步骤(2)所得到的磁性Fe3O4纳米粒子加入到50ml乙醇与水的混合溶剂(乙醇∶水的体积比为1∶0.1)中，氮气气氛下超声10min，依次加入bpy，CuCl2，CuCl，MPC(bpy∶CuCl2∶CuCl∶MPC∶Fe3O4的摩尔比为20∶1∶10∶80∶20)，室温下继续超声反应12h，停止反应，用四氢呋喃和水分别清洗3次后，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子(粒子形貌见图13透射电镜照片)。
图8为所得磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子水溶液的驰豫时间(T1，T2)随浓度变化关系曲线，由图8可以算出其纵向驰豫效率和横向驰豫效率分别为13.6mM-1s-1和327.3mM-1s-1。图9为采用MTT法测得的Hela细胞在含不同浓度磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子的细胞培养液中的存活率，由图可知所得纳米粒子细胞毒性很低，适于生物医学应用。
其它实施例：
Claims (6)
1.一种磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)将乙酰丙酮铁加入到三甘醇中，充分混合，得到混合液；
(2)在持续保护气氛和持续搅拌条件下，将上述混合液按0.5-4℃/min的升温速率缓慢升温至160-190℃后恒温反应10-15min，然后按5-10℃/min的升温速率快速升温至沸腾，沸腾反应0.5-3h后，停止反应，冷却至室温，得到胶体状的反应液；
(3)向反应液中加入一定数量弱极性或非极性溶剂使磁性纳米粒子絮凝沉淀，采用磁性分离的方法将沉淀从溶液分离，并用乙酸乙酯清洗数次除去杂质及副产物，得到粒径小于10nm、表面带羟基的磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子沉淀物。
(4)用干燥甲苯清洗所述磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子沉淀物，以除去磁性Fe3O4纳米粒子表面附着的乙酸乙酯；在持续保护气氛和持续超声条件下，将磁性Fe3O4纳米粒子分散到干燥甲苯中，加入2-(4-苯磺酰氯)三氯硅烷(CTCS)，继续超声1-12h后停止反应，得到反应液；将Fe3O4纳米粒子从反应液中磁性分离出来，用四氢呋喃(THF)、水和乙醇的混合溶液分别清洗后，得到带有磺酰氯引发基团的Fe3O4纳米粒子；
(5)在持续保护气氛和持续超声条件下，将所述带磺酰氯引发基团的Fe3O4纳米粒子分散到水和乙醇的混合溶液中，加入2，2′-联吡啶(bpy)、氯化亚铜(CuCl)、氯化铜(CuCl2)、2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)，继续超声1-24h后，停止反应，用THF和水分别清洗产物，得到磷酸胆碱聚合物修饰的磁性Fe3O4纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，其特征在于，步骤(1)的混合液中，所述乙酰丙酮铁的浓度为0.01-0.50mol/L。
3.根据权利要求1所述的磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，其特征在于，步骤(3)中，所述絮凝沉淀用弱极性或非极性溶剂为乙酸乙酯、丙酮、正己烷中的任意一种或其混合物。
4.根据权利要求1所述的磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述磁性Fe3O4纳米粒子在干燥甲苯中的浓度为1～10mg/mL，2-(4-苯磺酰氯)三氯硅烷(CTCS)在干燥甲苯中的浓度为1～5％(v/v)。
5.根据权利要求1所述的磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，其特征在于，在步骤(4)和(5)中，所述水和乙醇的混合溶液为水和乙醇的体积比为1∶0～5的混合液。
6.根据权利要求1所述的磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述Fe3O4纳米粒子在水和乙醇的混合溶液中的浓度为1～10mg/mL；Fe3O4纳米粒子与2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)的摩尔比为0.1～1∶1；2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)与2，2′-联吡啶(bpy)的摩尔比为1～10∶1；2，2′-联吡啶(bpy)与CuCl的摩尔比为1～5∶1；CuCl与CuCl2的摩尔比为5～10∶1。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105293663A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-02-03 | 安徽建筑大学 | 一种污水处理用磁性混凝剂 |
| CN110157000A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-23 | 巨生生医股份有限公司 | 生物相容性磁性材料 |
| CN110680931A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-14 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种超小尺寸氧化铁纳米颗粒的制备方法、应用 |
| CN111269366A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-12 | 杭州电子科技大学 | 高选择性头孢曲松钠磁性分子印迹聚合物的制备方法 |
| CN112480338A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 天津大学 | 一种可稳定存储的磁性纳米微粒及其制备方法 |
| CN115120736A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-30 | 中国科学院海洋研究所 | 一种多功能基因载体及其在递送miRNA中的应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101219218A (zh) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | 中国科学院过程工程研究所 | 温敏性双亲嵌段共聚物/氧化铁磁性纳米载体及其制备方法和用途 |
| CN101537192A (zh) * | 2009-04-28 | 2009-09-23 | 沈阳药科大学 | 磁共振肝靶向造影剂及其制备方法 |
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- 2012-01-19 CN CN201210017615.6A patent/CN102552945B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101219218A (zh) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | 中国科学院过程工程研究所 | 温敏性双亲嵌段共聚物/氧化铁磁性纳米载体及其制备方法和用途 |
| CN101537192A (zh) * | 2009-04-28 | 2009-09-23 | 沈阳药科大学 | 磁共振肝靶向造影剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BENOIT DENIZOT等: "Phosphorylcholine Coating of Iron Oxide Nanoparticles", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 * |
| JIE-HE SUI等: "Synthesis of BIomimetic Poly[2-(methacryloyloxy)ethylphosphorycholine]-Coated Magnatite Nanoparticles via SUrface-Initiated Atom Transfer Radical Polymerization", 《JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105293663A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-02-03 | 安徽建筑大学 | 一种污水处理用磁性混凝剂 |
| CN110157000A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-23 | 巨生生医股份有限公司 | 生物相容性磁性材料 |
| CN110157000B (zh) * | 2018-02-12 | 2022-05-31 | 巨生生医股份有限公司 | 生物相容性磁性材料 |
| CN112480338A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 天津大学 | 一种可稳定存储的磁性纳米微粒及其制备方法 |
| CN112480338B (zh) * | 2019-09-11 | 2022-05-13 | 天津大学 | 一种可稳定存储的磁性纳米微粒及其制备方法 |
| CN110680931A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-14 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种超小尺寸氧化铁纳米颗粒的制备方法、应用 |
| CN111269366A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-12 | 杭州电子科技大学 | 高选择性头孢曲松钠磁性分子印迹聚合物的制备方法 |
| CN111269366B (zh) * | 2020-02-19 | 2022-09-09 | 杭州电子科技大学 | 高选择性头孢曲松钠磁性分子印迹聚合物的制备方法 |
| CN115120736A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-30 | 中国科学院海洋研究所 | 一种多功能基因载体及其在递送miRNA中的应用 |
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|---|---|
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