CN102874879B - 一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法，包括以下步骤：首先将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液；然后将得到的悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。本发明以乙二醇为溶剂，以β-环糊精为表面活性剂，制备得到的Fe3S4纳米晶材料具有较好的结晶性、稳定性、水溶性以及生物相容性。β-环糊精的包裹使得Fe3S4纳米晶材料表面具有很薄的保护层，类似于自然界中的生物磁小体，使得纳米晶材料具有和生物磁小体类似的功能，可用于核磁共振成像、载药及其他生物医药领域中。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法。
背景技术
磁小体是存在于趋磁细菌体内，具有导向功能的纳米磁性颗粒，它可以引导细菌游向最有利的生存环境。磁小体的主要成分为Fe3O4和Fe3S4，一般为20nm~100nm的平截八面体、平行六面体或六棱柱体，具有颗粒小而均匀、比表面积较大、外有生物膜包被、颗粒间不聚集和没有细胞毒性等优点，在许多领域有广泛的应用价值，如磁小体可用作酶、药物、抗体和基因等的载体；利用它本身带有的磁性，磁小体可用作磁性定向药物和抗体，以及制造生物传感器等，因此磁小体将是高新技术应用中的一种新的生物资源。与磁小体具有相似结构的纳米晶材料被定义为模拟磁小体，它和磁小体功能类似，具有广泛的应用前景。
现有技术公开了很多关于模拟磁小体及其制备方法的研究成果，比如《道尔顿会报》报道了一种使用混合溶剂，通过高压水热反应釜合成模拟磁小体Fe3S4纳米晶材料的方法（Dalton Transactions，2009，42：9246-9252），但结果表明通过这种方法只能合成出Fe3S4花状微球，限制了其进一步的应用；又如《朗缪尔》报道了一种细菌体依赖的前驱体生物合成方法（Langmuir，2008，24：5787-5794），但这种方法所需的合成条件比较复杂，并且无法大量得到前驱体；《晶体工程通讯》也公开了一种通过单源前驱体合成具有铁磁性的Fe3S4纳米颗粒的方法（CrystEngComm，2010，12：3658-3663），但这种方法中前驱体的制备非常复杂，且合成出的纳米颗粒分散性及生物相容性较差；再如《材料科学与工程》和《化学物理快报》分别报道了一种水热反应釜的高压合成方法（Materials Science and Engineering，1999，B64：170-173；ChemicalPhysics Letters，2005，403：396-399），使用混合溶剂制备了模拟磁小体Fe3S4纳米晶材料，但这种方法得到的纳米Fe3S4稳定性较差，不能达到实际应用需要。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法，通过简便的方法得到具有良好稳定性和生物相容性的Fe3S4纳米晶材料。
本发明提供了一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法，包括以下步骤：
A）将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液；
B）将所述悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。
优选的，所述步骤A）具体包括：
将铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇在乙二醇中混合，加热得到悬浊液。
优选的，所述聚乙二醇的数均分子量为4000~8000。
优选的，所述铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇的摩尔比为1：（0.5~2）：（1~4）。
优选的，所述步骤A）中，所述加热的温度为100℃~200℃，所述加热的时间为5分钟~1小时。
优选的，所述步骤B）具体包括：
B1）将所述悬浊液与硫源化合物的乙二醇溶液混合反应，得到沉淀；
B2）将所述沉淀离心、磁性分离后得到Fe3S4纳米晶材料。
优选的，所述步骤B1）中，所述反应的温度为100℃~200℃，所述反应的时间为1小时~3小时。
优选的，所述铁源化合物选自乙酰丙酮铁、氯化亚铁、氯化铁和七水硫酸亚铁中的任意一种。
优选的，所述硫源化合物选自硫代乙酰胺。
优选的，所述铁源化合物和硫源化合物的摩尔比为1：（1~3）。
本发明首先将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液，然后将所述悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。本发明以乙二醇为溶剂，以β-环糊精为表面活性剂，制备得到的Fe3S4纳米晶材料具有较好的结晶性、稳定性、水溶性以及生物相容性。实验结果表明，通过本方法制备的Fe3S4纳米晶材料为单分散的立方相纳米晶，粒径大小为50nm~60nm，保存六个月后依然稳定存在；细胞相容性和细胞毒性实验结果表明Fe3S4纳米晶材料能够很好的进入到细胞中，且细胞活性没有显著的降低。 同时，β-环糊精的包裹使得本发明提供的Fe3S4纳米晶材料表面具有很薄的保护层，类似于自然界中的生物磁小体，因此具有和生物磁小体类似的功能，可用于核磁共振成像、载药及其他生物医药领域中。进一步的，本发明同时以β-环糊精和聚乙二醇为表面活性剂，使得制得的Fe3S4纳米晶材料不仅具有良好的结晶性，而且材料的形貌和尺寸可控。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的扫描电子显微镜图；
图2是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的透射电子显微镜图；
图3是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的X射线衍射图谱；
图4是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的高分辨电子显微镜图；
图5是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的选区电子衍射图谱；
图6是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的X射线吸收精细结构图谱；
图7是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的超顺磁性曲线图；
图8是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料在空气中放置六个月之后的X射线衍射图谱；
图9是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料放置六个月后的紫外可见光谱图；
图10是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料放置六个月后的红外光谱图；
图11是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的热重过程曲线图；
图12是本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料的透射电子显微镜图；
图13是本发明实施例及比较例提供的各种纳米颗粒的透射电子显微镜图；
图14是本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料的X射线衍射图谱；
图15是本发明实施例3中，将实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料放于HeLa细胞中培养的扫描照片图；
图16是本发明实施例3中，Fe3S4纳米晶材料对HeLa细胞的毒性测试图；
图17为本发明实施例4中，Fe3S4纳米晶材料对MEF细胞的毒性测试图；
图18是本发明实施例5中，Fe3S4纳米晶材料对小鼠恶性肿瘤细胞的抑制效应柱形图；
图19是本发明实施例6中，Fe3S4纳米晶材料的T2权重成像图；
图20是本发明实施例6中铁离子浓度与弛豫率的曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法，包括以下步骤：
A）将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液；
B）将所述悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。
本发明首先将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液，然后将所述悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。本发明以乙二醇为溶剂，以β-环糊精为表面活性剂，制备得到的Fe3S4纳米晶材料具有较好的结晶性、稳定性、水溶性以及生物相容性。β-环糊精的包裹使得Fe3S4纳米晶材料表面具有很薄的保护层，类似于自然界中的生物磁小体，使得纳米晶材料具有和生物磁小体类似的功能，可用于核磁共振成像、载药及其他生物医药领域中。
本发明首先将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合、加热，得到黄色悬浊液，其中，所述铁源化合物优选为乙酰丙酮铁、氯化亚铁、氯化铁和七水硫酸亚铁中的任意一种，更优选为乙酰丙酮铁，本发明对所述乙酰丙酮铁的来源并无特殊要求，可以为一般市售，性状为红橙色晶体。加入β-环糊精作为表面活性剂，能够使得该方法获得的立方相Fe3S4纳米晶材料结晶性能良好。在本发明中，所述铁源化合物和β-环糊精的摩尔比优选为1：（0.5~2），更优选为1：（0.8~1.5）。所述乙二醇为溶剂，本发明对其用量并无特殊限制，可以为过量加入。所述加热的温度优选为100℃~200℃，更优选为150℃~200℃；所述加热的时间优选为5分钟~1小时，更优选为20分钟~40分钟。本发明对于铁源化合物和β-环糊精的加入顺序并无特殊限制，优选为同时加入。
进一步的，本发明优选在制备悬浊液的过程中加入聚乙二醇，即将铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇在乙二醇中混合、加热，得到黄色悬浊液，其中，聚乙二醇作为表面活性剂，能够使得到的Fe3S4纳米晶材料形貌和尺寸可控。在本发明中，所述铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇的摩尔比优选为1： （0.5~2）：（1~4），更优选为1：（0.8~1.5）：（1.5~2.5）。在本发明中，所述聚乙二醇的数均分子量优选为4000~8000，更优选为4000~5000。本发明对于铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇的加入顺序并无特殊限制，优选为同时加入。
得到悬浊液后，将其与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。具体的，包括以下步骤：
B1）将所述悬浊液与硫源化合物的乙二醇溶液混合反应，得到沉淀；
B2）将所述沉淀离心、磁性分离后得到Fe3S4纳米晶材料。
将所述悬浊液与硫源化合物的乙二醇溶液混合反应得到沉淀。其中，所述硫源化合物优选为硫代乙酰胺，本发明对所述硫代乙酰胺的来源并无特殊要求，可以为一般市售，性状为无色或白色晶体。所述硫源化合物的乙二醇溶液浓度为0.01mol/L~0.2mol/L，优选为0.05mol/L~0.1mol/L。硫源化合物与铁源化合物的摩尔比优选为（1~3）：1，更优选为（1~2）：1。所述反应的温度优选为100℃~200℃，更优选为150℃~200℃；所述反应的时间优选为1小时~3小时，更优选为1.5小时~2.5小时；本发明对所述悬浊液和硫源化合物的加入顺序并无特殊要求，优选为将硫源化合物溶于乙二醇溶剂中，再与所述悬浊液混合。
得到沉淀后，将所述沉淀收集离心，并加以磁性分离，得到Fe3S4纳米晶材料，本发明对所述离心的设备并无特殊要求，可以为本领域技术人员熟知的离心设备；本发明对所述磁性分离的方法及设备并无特殊要求，可以为本领域技术人员熟知的磁性分离的方法及设备。
通过扫描电子显微镜对得到的Fe3S4纳米晶材料进行形貌检测，结果表明所述Fe3S4纳米晶材料为单分散的立方相晶体结构，粒径大小为50nm~60nm，所述晶体结构外面包裹有β-环糊精和聚乙二醇，使得Fe3S4纳米晶材料结构类似于自然界中的生物磁小体。
将得到的Fe3S4纳米晶材料在空气中室温放置六个月后，进行X射线衍射分析，结果表明Fe3S4纳米晶材料放置六个月后，其成分没有发生变化，依然为立方相的Fe3S4，表明本发明提供的Fe3S4纳米晶材料具有较好的稳定性。
采用MTT法对得到的Fe3S4纳米晶材料进行细胞毒性评价，实验结果表明本发明提供的Fe3S4纳米晶材料能够很好的进入细胞，且细胞活性没有显著降低，说明该Fe3S4纳米晶材料具有很好的细胞相容性。
将得到的Fe3S4纳米晶材料用于核磁共振造影实验及小鼠荷瘤实验，结果表明本发明提供的Fe3S4纳米晶材料可用于核磁共振成像、载药、抗肿瘤领域中，且效果较好。
本发明首先将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液，然后将所述悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料。本发明以乙二醇为溶剂，以β-环糊精为表面活性剂，制备得到的Fe3S4纳米晶材料具有较好的结晶性、稳定性、水溶性以及生物相容性。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的Fe3S4纳米晶材料的制备方法进行详细描述。
实施例1
将0.0260g（0.35mmol）硫代乙酰胺溶于5mL乙二醇溶剂中，至充分溶解，得到硫代乙酰胺的乙二醇溶液；在氮气保护下，将0.0883g（0.25mmol）乙酰丙酮铁、0.25mmolβ-环糊精和0.5mmol数均分子量为4000的聚乙二醇溶于20mL乙二醇溶剂中，升温至160℃并保温反应，至反应混合液变成混浊的黄色悬浊液时，向其中加入硫代乙酰胺的乙二醇溶液，立刻得到含有大量黑色沉淀的悬浊液，将此含有黑色沉淀的悬浊液在160℃条件下搅拌反应2小时得到Fe3S4纳米晶悬浊液，然后将反应体系冷却至60℃并将Fe3S4纳米晶悬浊液中的黑色沉淀进行离心、磁性分离，然后用去离子水洗3次，再经真空冷冻干燥，得到Fe3S4纳米晶材料。
对制得的Fe3S4纳米晶材料进行形貌与尺寸检测，结果见图1和图2，图1是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的扫描电子显微镜图，图2是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的透射电子显微镜图。由图1和图2可知，本发明制备的Fe3S4纳米晶材料为均匀、单分散的纳米颗粒，粒径大小为50nm~60nm。
对制得的Fe3S4纳米晶材料进行X射线衍射分析，结果见图3，图3是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的X射线衍射图谱，其内置图为面心立 方结构图，由图3可知，本发明制备的纳米颗粒具有明显的Fe3S4特征峰及较好的结晶性。
对制得的Fe3S4纳米晶材料进行高分辨电子显微镜扫描，结果见图4，图4是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的高分辨电子显微镜图；对制得的Fe3S4纳米晶材料进行选区电子衍射分析，结果见图5，图5是实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的选区电子衍射图谱，其中，选区电子衍射图谱是沿着的方向拍摄的，图中所显示的晶面间距 分别对应着高分辨图中(220),(311)的面间距。由图4和图5可知，本发明提供的Fe3S4纳米晶材料为立方相的Fe3S4。
采用同步加速辐射技术对本发明提供的Fe3S4纳米晶材料进行铁K边X射线吸收光谱测试，结果见图6，图6是本发明实施例1制备的Fe3S4纳米晶材料的X射线吸收精细结构图谱，其中，a是本发明提供的Fe3S4纳米晶材料的空间函数，b是四氧化三铁的空间函数。由图6可知，本发明提供的Fe3S4纳米晶材料的空间函数与四氧化三铁的空间函数具有相似的曲线形状，这表明本发明提供的Fe3S4纳米晶材料与立方相的四氧化三铁具有类似的立方相晶体结构。
室温条件下，通过超导量子干涉仪磁力计对制得的Fe3S4纳米晶材料进行磁特性测定，测定结果见图7，图7是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的超顺磁性曲线图，其中内置图是本发明提供的Fe3S4纳米晶材料的磁性演示照片。由图7可知，本发明提供的Fe3S4纳米晶材料具有超顺磁性。
对得到的Fe3S4纳米晶材料进行形貌及其性质检测后，将其在空气中室温放置六个月后，对其进行X射线衍射分析，结果见图8，图8是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料在空气中放置六个月后的X射线衍射图谱，由图8中标定的峰可知，放置六个月后，Fe3S4纳米晶材料的成分没有发生变化，依然为立方相的Fe3S4。
放置六个月后，通过紫外可见分光光度计和傅里叶转换红外光谱仪测试所述Fe3S4纳米晶材料的有机物成分，测试结果见图9和图10，图9是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料放置六个月后的紫外可见光谱图，图10是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料放置六个月后的红外光谱图。由图9和图10可知，Fe3S4纳米晶材料在空气中室温放置六个月后，β-环糊精、聚乙二 醇以及水分子依然存在。对所述放置六个月的Fe3S4纳米晶材料进行热重分析实验，实验结果见图11，图11是本发明实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料的热重过程曲线图。由图11可知，所述Fe3S4纳米晶材料经过六个月的放置，重量损失仅为17.3%。
实施例2
将0.0260g（0.35mmol）硫代乙酰胺溶于5mL乙二醇溶剂中，至充分溶解，得到硫代乙酰胺的乙二醇溶液；在氮气保护下，将0.0883g（0.25mmol）乙酰丙酮铁和0.25mmol β-环糊精（β-CD）溶于20mL乙二醇溶剂中，升温至160℃并保温反应，至反应混合液变成混浊的黄色悬浊液时，向其中加入硫代乙酰胺的乙二醇溶液，立刻得到含有大量黑色沉淀的悬浊液，将此含有黑色沉淀的悬浊液在160℃条件下搅拌反应2小时得到Fe3S4纳米晶悬浊液，然后将反应体系冷却至60℃并将Fe3S4纳米晶悬浊液中的黑色沉淀进行离心、磁性分离，然后用去离子水洗3次，再经真空冷冻干燥，得到Fe3S4纳米晶材料。
得到Fe3S4纳米晶材料后，对其进行形貌和尺寸检测，结果见图12和图13，图12是本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料的透射电子显微镜图，图13是本发明实施例及比较例提供的各种纳米颗粒的透射电子显微镜图，其中图D为本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料的透射电子显微镜图。图12和图13表明，通过该方法可制备得到均匀、单分散的Fe3S4纳米颗粒。
对本发明实施例2得到的Fe3S4纳米晶材料进行X射线衍射分析，结果见图14，图14是本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料的X射线衍射图谱。由图14可知，采用本发明所提供的方法能够得到结晶性很好的立方相Fe3S4纳米颗粒。
对得到的Fe3S4纳米晶材料进行高分辨电子显微镜扫描和选区电子衍射分析，结果表明采用该方法，可得到立方相的Fe3S4纳米晶材料。
采用同步加速辐射技术对本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料进行铁K边X射线吸收光谱测试，结果表明，本发明实施例2提供的Fe3S4纳米晶材料为立方相晶体结构。
将得到的Fe3S4纳米晶材料在空气中室温放置六个月后，对其进行X射线衍射分析，结果表明，该Fe3S4纳米晶材料放置六个月后，成分没有发生变化，依然为立方相的Fe3S4。
将放置六个月后的Fe3S4纳米晶材料，通过紫外可见分光光度计和傅里叶转换红外光谱仪对其有机物成分进行测试，结果表明该材料放置六个月后，β-环糊精以及水分子依然存在。热重分析实验结果表明该Fe3S4纳米晶材料经过六个月的放置，重量损失较小。
对得到的Fe3S4纳米晶材料进行物相和磁性分析，结果见表1，表1为本发明实施例及比较例提供的各种纳米颗粒的物相和磁性状况汇总。
比较例1~8
将0.0260g（0.35mmol）硫代乙酰胺溶于5mL乙二醇溶剂中，至充分溶解，得到硫代乙酰胺的乙二醇溶液；分别称取0.25mmol的十二烷基磺酸钠（SDS）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、油酸（OA）、数均分子量为4000的聚乙二醇（PEG）、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、三正辛基氧化膦(TOPO)、聚丙胺(PAM)和赖氨酸（Lysine），与0.0883g（0.25mmol）乙酰丙酮铁混合溶于20mL乙二醇溶剂中，在氮气保护下，升温至160℃并保温反应，至反应混合液变成浑浊的黄色悬浊液时，向其中加入硫代乙酰胺的乙二醇溶液，立刻得到含有大量沉淀的悬浊液，将此含有沉淀的悬浊液在160℃条件下搅拌反应2小时得到纳米颗粒悬浊液，然后将反应体系冷却至60℃并将纳米颗粒悬浊液中的沉淀进行离心、磁性分离，然后用去离子水洗3次，再经真空冷冻干燥，分别得到纳米颗粒产物。
得到纳米颗粒后，分别对其进行形貌和尺寸检测，检测结果见图13，图13是本发明实施例及比较例提供的各种纳米颗粒的透射电子显微镜图，其中，图A为以十二烷基磺酸钠（SDS）为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图B为以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图C为以油酸（OA）为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图E为以聚乙二醇（PEG）为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图F为以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图G为以三正辛基氧化膦(TOPO)为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图H为以聚丙胺(PAM)为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图，图I为以赖氨酸（Lysine）为表面活性剂制备的纳米颗粒的透射电子显微镜图。
分别对得到的各种纳米颗粒进行物相和磁性分析，结果见表1，表1为本发明实施例及比较例提供的各种纳米颗粒的物相和磁性状况汇总。
表1本发明实施例及比较例提供的各种纳米颗粒的物相和磁性状况汇总
表1中，原料是指实施例及比较例1~8中制备各种纳米颗粒时，所用的不同的表面活性剂。
由图13和表1可知，只有以β-环糊精为表面活性剂可成功获得结晶性很好的立方相Fe3S4纳米晶材料。
实施例3
采用MTT法评价实施例1制备的Fe3S4纳米晶材料对HeLa细胞的细胞毒性。分别将浓度为10μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、75μg/mL、100μg/mL的Fe3S4纳米晶水溶液与HeLa细胞共培养24h后，更换培养基，然后加入20μL浓度为4mg/mL的MTT溶液后再共培养4h，然后扔掉含有MTT的培养基，用100μL DMSO溶解96孔板中生成的紫色的甲瓒晶体，然后用多孔板光度计(Bio-tek ELX800,USA)测量其吸光值，检测结果见图15和图16，图15是本发明实施例3中，将实施例1提供的Fe3S4纳米晶材料放于HeLa细胞中培养的扫描照片图，其中图a为Fe3S4纳米晶材料放于HeLa细胞中培养的、标尺为1μm的扫描照片图，图b为Fe3S4纳米晶材料放于HeLa细胞中培养的、标尺为500nm的扫描照片图，图c为Fe3S4纳米晶材料放于HeLa细胞中培养的、标尺为250nm的扫描照片图；图16是本发明实施例3中，Fe3S4纳米晶材料对HeLa细胞的毒性测试图。由图15和图16可知，本发明提供的Fe3S4纳米晶材料能够很好的进入HeLa细胞中，且细胞活性没有显著降低，说明该Fe3S4纳米晶材料具有很好的细胞相容性。
实施例4
采用和实施例3相同的MTT法评价实施例1制备的Fe3S4纳米晶材料对MEF细胞的细胞毒性。检测结果见图17，图17是本发明实施例4中，Fe3S4纳米晶材料对MEF细胞的毒性测试图。由图17可知，本发明提供的Fe3S4纳米晶材料能够很好的进入MEF细胞中，且细胞活性没有显著降低，说明该Fe3S4纳米晶材料具有很好的细胞相容性。
实施例5
以购自安徽医科大学实验动物中心的、6-8周龄的健康昆明小鼠为实验对象构建s-180肿瘤模型，以实施例1制备的Fe3S4纳米晶材料和阿霉素为受试药物。
将腋下皮下注射s-180腹水后的50只小鼠随机分成5组：对照组，记为Control组；Fe3S4纳米晶材料组，记为MNCs组；阿霉素组，记为Dox组；无外磁场介导下的Fe3S4纳米晶材料和阿霉素组，记为MNCs+Dox组；有外磁场介导下的Fe3S4纳米晶材料和阿霉素组，记为MNCs+Dox-MF组。在造模后的第2、4、6天，通过尾静脉注射的方法给予上述各组注射上述受试药物。给药量分别为：Control组，不给药；MNCs组，注射Fe3S4纳米晶材料2.5mg/kg；Dox组，注射阿霉素2.5mg/kg；MNCs+Dox组，同时注射Fe3S4纳米晶材料2.5mg/kg和阿霉素2.5mg/kg；MNCs+Dox-MF组，同时注射Fe3S4纳米晶材料2.5mg/kg和阿霉素2.5mg/kg，外置磁场强度为2000高斯。一周后，分别取出小鼠皮下的肉瘤，进行称重，以确定本发明提供的Fe3S4纳米晶材料作为抗癌药物及抗癌药物载体的体内抗癌效果。实验结果见图18，图18是本发明实施例5中，Fe3S4纳米晶材料对小鼠恶性肿瘤细胞的抑制效应柱形图。由图18可知，只注射Fe3S4纳米晶材料的MNCs组中，肉瘤重量有一定程度的减轻，这表明本发明提供的Fe3S4纳米晶材料对肿瘤细胞有一定程度的抑制作用，同时注射Fe3S4纳米晶材料和阿霉素的MNCs+Dox组和MNCs+Dox-MF组对肿瘤细胞均有明显的抑制作用，并且有外置磁场的MNCs+Dox-MF组效果最为明显，这表明本发明提供的Fe3S4纳米晶材料可作为肿瘤细胞抑制剂及抗癌药物载体应用。
实施例6
称取一定量的实施例1制备的Fe3S4纳米晶材料，用0.5wt%的琼脂溶胶分别配置成浓度为1.00mg/mL、0.50mg/mL、0.25mg/mL、0.13mg/mL、0.06mg/mL、0.03mg/mL、0.015mg/mL、0.008mg/mL、0.004mg/mL、0.002mg/mL的溶液，采用快速自旋回波序列（TSE），对所述不同浓度的Fe3S4纳米晶材料溶液进行T2权重的核磁共振成像分析，重复时间TR=5000ms，回波时间TE=13ms~200ms，分辨率为256，层厚5mm。利用相同层面、相同扫描条件和不同回波时间的T2权重图进行比对计算，通过布洛郝方程衍生公式，得到相应的T2图，结果见图19，图19是本发明实施例6中，实施例1制备的Fe3S4纳米晶材料的T2权重成像图；由得到的T2权重成像图，可以直接测量出兴趣区域（ROI）的T2驰豫时间，将R2（即驰豫时间的倒数1/T2）对铁离子摩尔浓度进行线性拟合，得到的曲线斜率即为Fe3S4纳米晶材料的驰豫率，结果见图20，图20是本发明实施例6中铁离子浓度与弛豫率的曲线图，其中曲线斜率代表弛豫，内置图为HeLa细胞的T2权重成像图。由图19和图20可知，本发明提供的Fe3S4纳米晶材料具有很明显的核磁共振造影现象，可用于核磁共振成像技术领域。
由上述实施例及比较例可知，本发明制备得到的Fe3S4纳米晶材料具有较好的结晶性、稳定性、水溶性以及生物相容性，可用于核磁共振成像、载药及其他生物医药领域中。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种Fe3S4纳米晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将铁源化合物和β-环糊精在乙二醇中混合，加热得到悬浊液；
B)将所述悬浊液与硫源化合物混合反应，得到Fe3S4纳米晶材料；
所述铁源化合物为乙酰丙酮铁；所述硫源化合物为硫代乙酰胺；
所述铁源化合物和硫源化合物的摩尔比为1：(1～3)；
所述步骤B)中，反应的温度为100℃～200℃，反应的时间为1小时～3小时。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体包括：
将铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇在乙二醇中混合，加热得到悬浊液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为4000～8000。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铁源化合物、β-环糊精和聚乙二醇的摩尔比为1：(0.5～2)：(1～4)。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为100℃～200℃，所述加热的时间为5分钟～1小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体包括：
B1)将所述悬浊液与硫源化合物的乙二醇溶液混合反应，得到沉淀；
B2)将所述沉淀离心、磁性分离后得到Fe3S4纳米晶材料。
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