CN103110965A - 一种四氧化三铁纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四氧化三铁纳米材料及其制备方法和应用。该制备方法包括：将含有式I结构的儿茶酚羧酸衍生物、吡啶和甲苯的混合液加入到亲油性四氧化三铁的甲苯液中进行反应，收集该反应体系生成的沉淀，经洗涤和干燥处理，得到亲水性四氧化三铁；

Description

一种四氧化三铁纳米材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种四氧化三铁纳米材料及其制备方法和应用，属于材料科学和生物医学领域。

背景技术

磁性材料广泛应用于生物医学、磁流体、催化及水处理等领域。在诸多磁性材料中，四氧化三铁既具有高饱和磁化强度，又不含有诸如锰、钴、镍等具有生物毒性的元素，因而被广泛应用在疾病的诊断与治疗中，尤其应用在磁共振成像造影剂、药物输运载体和磁热疗产热剂方面。

磁共振成像（MRI）是临床医学中广泛使用的非损伤影像诊断手段之一。临床上使用顺磁或超顺磁纳米颗粒作磁共振造影剂，以增强成像效果和提高成像分辨率。四氧化三铁纳米颗粒作为一种新型的磁共振造影剂，其磁性能对其相关应用具有重要影响，所以近年来对它的研究和应用比较多。现有常规制备四氧化三铁的方法有共沉淀法、多元醇法、高温热分解法和溶剂热法等，追求目标在于提供晶相特性、稳定性、载体中分散性以及磁性能良好的造影剂材料，满足临床诊断的需要。上述方法虽然已经被应用，但仍存在有待提高和改善的问题，例如，利用共沉淀法和多元醇法制备得到四氧化三铁的饱和磁化强度往往低于50emu·g^-1；而利用高温热分解法和溶剂热法可以制备得到的四氧化三铁虽然具有高结晶度，形貌可控，粒径分布较窄以及高饱和磁化强度的优点，但由于在制备过程中一般使用具有长烷基链的亲油性表面配体进行表面修饰，而受具有长烷基链的亲油性表面配体自身特性影响，例如：油酸、油胺，常会导致所制备的四氧化三铁纳米颗粒难以在水中均匀分散，而影响其进一步应用。

纳米颗粒的水溶性和良好的生物相容性是其应用于生物医学领域的基本条件。通常来讲，使用双亲性表面活性剂进行配体加成实施表面修饰是一种能有效的获得水溶性纳米颗粒的手段，但所使用的表面活性剂配体一般分子量较大，并且修饰后在纳米颗粒表面具有两层高分子层，修饰后的纳米颗粒被加入到水中时，会导致颗粒表面与水分子之间的距离较大，从而影响了纳米颗粒在磁共振方面的应用。直接使用具有亲水性配体对四氧化三铁纳米颗粒进行表面活性剂替换虽然能够改善其水分散性，并且颗粒表面与水分子间距较小，但为克服前述多数表面配体自身结构特性导致的空间位阻效应问题，往往需要较长的反应时间，并且，四氧化三铁纳米颗粒并非十分稳定，长时间的反应会导致其氧化，从而影响其磁性，进而直接影响到其磁共振等各方面性能。所以，为了减少纳米颗粒的氧化，反应过程始终需要惰性气体保护，操作不是很方便，也使制备成本增加。

如何发展一种简单、快捷的方法来制备具有良好的水溶性和生物相容性的四氧化三铁纳米颗粒，缩小水分子与纳米颗粒表面之间距离，提高纳米颗粒在水中的分散性，在磁共振成像、催化等应用中具有重要价值。因此，如何更为有效地将疏水性表面配体替换为亲水性表面配体，特别是亲水性小分子，以实现纳米颗粒水溶性提高，对于纳米颗粒的进一步生物医学应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四氧化三铁纳米材料，该四氧化三铁纳米材料具有良好的水溶性，且表现出良好的磁流体特性和磁共振性能，尤其可以应用于磁共振成像造影剂中，具有较高的灵敏度。

本发明还提供了所述四氧化三铁纳米材料的制备方法，通过对原料和工艺参数的控制，制备得到亲水性四氧化三铁，该制备过程操作简便，利于实现规模化生产。

本发明还提供了所述四氧化三铁纳米材料作为磁共振成像造影剂的应用。

本发明提供了一种四氧化三铁纳米材料的制备方法，该方法包括：

将含有式I结构的儿茶酚羧酸衍生物、吡啶和甲苯的混合液加入到亲油性四氧化三铁的甲苯液中进行反应，收集该反应体系生成的沉淀，经洗涤和干燥处理，得到亲水性四氧化三铁；

其中，式I中的n=0-5，且向亲油性四氧化三铁的甲苯液中加入所述混合液的量足以使反应体系不再继续产生沉淀。

根据本发明的制备方法，所述混合液可以通过在每毫升吡啶与甲苯的混合溶剂中分散0.05-0.5g儿茶酚羧酸衍生物而制成。

本发明提供了一种制备经儿茶酚羧酸衍生物修饰的水溶性四氧化三铁的方法。即，以儿茶酚羧酸衍生物作为亲水配体，通过配体置换方法将疏水性四氧化三铁纳米颗粒转化为水溶性纳米颗粒。该合成方法成本低廉，并较好地保持四氧化三铁纳米颗粒物理、化学等各方面的性能。

根据本发明的方案，利用适量的儿茶酚羧酸衍生物对疏水性（亲油性）四氧化三铁纳米颗粒实施进一步的表面修饰，通过观察反应体系中沉淀物不再继续产生即可确定完成了置换反应。所以，在本发明的实施方案中，优选的方法是向亲油性四氧化三铁的甲苯液中滴加所述混合液直至反应体系不再继续产生沉淀。具体操作时，先将设定量的儿茶酚羧酸衍生物分散到混合溶剂（吡啶+甲苯）中形成混合液，再滴加到反应体系中。可以理解，滴加的速度和时间与混合液中作为水性配体的儿茶酚羧酸衍生物含量以及反应体系中亲油性四氧化三铁的量有关，通过简单摸索即可确定具体条件。

根据本发明的制备方法，所述亲油性四氧化三铁是指经具有亲油性配体化合物处理后的四氧化三铁颗粒，在一个实施方案中，可以为被至少具有C18烷基链的表面配体化合物进行修饰后的产物。所述亲油性四氧化三铁可以按照本发明以前所公开的各种制备和修饰方法获得，本发明可以不做特别限定。所述具有不少于C18烷基链的表面配体则可以根据需要和具体情况进行选择，例如，可以是油酸或油胺等。

在发明的一个具体实施方案中，还可以包括制备所述亲油性四氧化三铁的过程：

将乙酰丙酮铁、具有不少于C18烷基链的表面配体化合物和无水乙醇组成的混合液升温至150-200℃，保温10-14h后，对反应产物分离、洗涤和干燥处理，得到亲油性四氧化三铁；

其中，所述混合液为在每毫升具有不少于C18烷基链的表面配体化合物与无水乙醇的混合溶剂中分散1mmol乙酰丙酮铁而制成。

本发明提出的制备亲水性四氧化三铁纳米材料的一个实施例，所述混合液中，吡啶与甲苯的体积比可以为1:1-1:10。

根据本发明的制备方法，所述儿茶酚羧酸衍生物是一种亲水性配体化合物，对亲油性四氧化三铁施以进一步的表面修饰，从而在满足磁性能的同时，赋予了四氧化三铁颗粒良好的水分散性。本发明的具体实施方案中，以选择具有较小分子量的儿茶酚羧酸衍生物，例如，式（I）结构中，苯环上的羧酸具有的碳链长度不超过5（n为0-5），在一个具体实施例中，该儿茶酚羧酸衍生物可以包括原儿茶酸（3,4-二羟基苯甲酸）、焦儿茶酸（2,3-二羟基苯甲酸）、高原儿茶酸（3,4-二羟基苯乙酸）或3,4-二羟基苯基丙酸等亲水性小分子物质。

根据本发明的方法，对于反应过程产生的沉淀物进行分离以及必要的洗涤和干燥，可以得到具有纳米结构的颗粒产物，通常可以控制其平均粒径为5-40nm。一个具体实施方案中，对所该反应体系生产的沉淀进行洗涤和干燥的过程包括：用水或弱碱性无机盐水溶液溶解沉淀，使用无水乙醇析出，收集形成的沉淀物，进行干燥。用水或弱碱性无机盐水溶液溶解沉淀，使反应得到的水性纳米颗粒溶解进入水相，经分离能够除去水性配体（儿茶酚羧酸衍生物）上附着的吡啶，达到清洗纳米粒子的作用，所用无机盐可以是弱碱性的水溶性盐，制成一定浓度的水溶液，并且避免引入其他离子，所以，一般可以选自例如碳酸钠、碳酸钾等弱碱性无机盐；将得到的溶液与无水乙醇混合，利于通过分离（例如离心分离）得到纳米级颗粒。该过程可以根据需要反复多次。最终分离得出的颗粒经室温真空烘干，即可成为所述水性四氧化三铁颗粒。

按照本发明反复得到的纳米颗粒，通过简单震荡，可以很好地被分散在水、磷酸缓冲溶液、培养基或胎牛血清中。

本发明还提供了一种四氧化三铁纳米材料，该四氧化三铁纳米材料可以是按照本发明所记载的方法得到，不仅具有较高的磁共振灵敏度，还具有良好的水分散性。

本发明四氧化三铁纳米材料的平均粒径优选为5-40nm。

本发明还提供了一种四氧化三铁纳米材料作为磁共振成像造影剂的应用。相比于现有技术的磁共振造影剂，本发明制备的磁共振造影剂具备T₁、T₂双模式造影特性，且两种模式的灵敏度均较高。

本发明的技术方案至少具有如下有益效果:

1、本发明提供了一种新型的制备工艺，通过将亲油性的四氧化三铁中的亲油性表面配体置换成亲水性的表面配体，从而制备得到的亲水性四氧化三铁纳米材料具有良好的水溶性，并表现出较高的磁共振灵敏度，可应用于磁共振成像、催化等领域。

2、按照本发明提出的方法制备具有亲水特性的四氧化三铁纳米材料，在得到具有较高饱和磁化强度（例如高于75emu·g^-1）的颗粒产品的同时，制备过程无需惰性气体保护下进行，具有操作简便，利于规模化生产等优点。

3、本发明采用的表面活性剂替换方法能够适用于修饰不同形貌（球形、三角片、立方块、棱锥状）、不同尺寸（粒径在5-40nm）的四氧化三铁纳米颗粒，具有较大的普适性。

4、相比于现有技术的磁共振造影剂只能采用T₁或T₂单一模式诊断的不足，本发明制备的四氧化三铁纳米材料应用在磁共振造影剂中具备T₁、T₂双模式造影特性，且两种模式的灵敏度均较高。

附图说明

图1是本发明实施例1中亲油性四氧化三铁的透射电镜图。

图2是本发明实施例1中亲水性四氧化三铁的透射电镜图。

图3中的a、b曲线分别是实施例1中亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁X射线衍射图。

图4是实施例1中亲水性四氧化三铁在水中的粒径分布图。

图5是实施例1中亲油性四氧化三铁（左）和亲水性四氧化三铁（右）的对外界磁场响应的照片。

图6是实施例1中亲油性四氧化三铁的磁化曲线，插图为±2kOe范围内磁化曲线。

图7是实施例1中亲水性四氧化三铁的磁化曲线，插图为±2kOe范围内磁化曲线。

图8中的a和b分别是亲水性四氧化三铁磁共振纵向弛豫率（r₁值）图和不同浓度下亲水性四氧化三铁溶液的T₁加权成像。

图9中的a和b分别是亲水性四氧化三铁磁共振横向弛豫率（r₂值）图和不同浓度下亲水性四氧化三铁溶液的T₂加权成像。

图10中的a和b分别是注射亲水性四氧化三铁前兔子的T₁加权图像，兔子耳静脉注射亲水性四氧化三铁后的T₁加权图像。

图11中的a是注射亲水性四氧化三铁前兔子的T₂加权图像；图11中的b、c、d分别是兔子耳静脉注射亲水性四氧化三铁3min、1h、24h后的T₂加权图像。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种四氧化三铁纳米材料的制备方法，具体步骤如下：

1）制备亲油性四氧化三铁

将0.35g（1mmol）乙酰丙酮铁、1.2mL油酸分散于20mL无水乙醇中，充分搅拌10min，随后将所形成的混合体系移至反应釜中，将反应釜置于180℃烘箱内保温12h，冷却至室温后离心分离收集反应得到亲油性四氧化三铁的粗产品，再将得到的粗产品溶解在正己烷中，加入无水乙醇洗涤，如此反复处理粗产品3次，在室温下真空烘干，得到亲油性四氧化三铁。

2）制备亲水性四氧化三铁

将0.4g原儿茶酸分散于1mL吡啶与3mL甲苯的混合溶剂中制成混合液，再将该混合液滴加到步骤1得到的100mg亲油性四氧化三铁的甲苯溶液中进行反应，可以观察到随着原儿茶酸的滴加，反应体系即可呈现浑浊，并开始形成沉淀，直至沉淀基本上不再继续形成，继续滴加0.4mL混合液，以确保置换过程完成。对沉淀出的反应产物离心分离收集反应得到的亲水性四氧化三铁粗产品，再将得到的粗产品溶解在质量分数为1%的碳酸钠溶液中，加入10mL无水乙醇，在离心速度为10000rpm下离心分离1min，收集颗粒产物。将所得到的产物再用去离子水洗涤3次，室温下真空烘干，得到亲水性四氧化三铁。

1、水分散性实验：通过简单震荡，所制成的四氧化三铁纳米颗粒可以很好地在水、磷酸缓冲溶液和胎牛血清中分散。

2、使用透射电镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）对本实施例制备的亲油性四氧化三铁（图1）和亲水性四氧化三铁（图2）进行微观形貌的表征：

如图1和图2所示：由TEM照片可以清晰的看出亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁均呈现约10-15nm的基本呈球形的规则颗粒状存在；

图1和图2的右下角插图示意了二种纳米粒子的溶解性实验结果。实验方法为分别取适量的四氧化三铁纳米粒子加入到由正己烷和水组成的体系中（上层液为正己烷，下层液为水），图1显示了亲油性四氧化三铁溶于正己烷而不溶于水的结果，图2显示了亲水性四氧化三铁溶于水而不溶于正己烷的结果。

3、图3显示了本实施例制备的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁的X射线衍射图谱，曲线a和b分别对应于亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁的结果，可以看到，无论是表面修饰了亲油性配体还是亲水性配体，所得到的纳米材料具有相同的相组成，即，二者的相组成没有变化，均为四氧化三铁。

4、图4为本实施例制备的亲水性四氧化三铁分散在水中时的粒径分布图。可以看到，分散在水中后，该亲水性四氧化三铁的粒径分布在11-18nm之间，相比于颗粒产物自身粒径变化不大，可以认为其在水中具有良好的分散性，基本未发生团聚现象。

5、图5为本实施例制备的亲油性四氧化三铁（左）和亲水性四氧化三铁（右）的对外界磁场响应的照片，在照片中，将装有亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁的二个瓶子分别放置于条形磁铁的两侧，可以看到，亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁在外界磁场作用下均体现出了良好的磁流体特性。

6、图6和图7分别为本实施例制备的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁的磁化曲线，其中，右下角的小插图为±2kOe范围内磁化曲线的放大图。可以看到，亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁均具有超顺磁性，并具有较高的饱和磁化强度。

实施例2

本实施例中亲油性四氧化三铁的制备过程与实施例1相同。

制备亲水性四氧化三铁：

将0.3g焦儿茶酸分散于1mL吡啶与3mL甲苯的混合溶剂中制成混合液，再将该混合液滴加到步骤1得到的100mg亲油性四氧化三铁的甲苯溶液中进行反应，可以观察到随着焦儿茶酸的滴加，反应体系逐渐呈现浑浊，并开始形成沉淀，直至沉淀基本上不再继续形成，继续滴加0.5mL混合液，以确保置换过程完成。对沉淀出的反应产物离心分离收集反应得到的亲水性四氧化三铁粗产品，再将得到的粗产品溶解在质量分数为1%的碳酸钠溶液中，加入10mL无水乙醇，在离心速度为10000rpm下离心分离1min，收集颗粒产物。将所得到的产物再用去离子水洗涤3次，室温下真空烘干，得到亲水性四氧化三铁。

水分散性实验：通过简单震荡，所制成的四氧化三铁纳米颗粒可以很好地在水、磷酸缓冲溶液和胎牛血清中分散。

对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁利用TEM进行表征，结果与实施例1相同。

进一步地，对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁二种纳米粒子的溶解性实验结果与实施例1相同。

进一步地，对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁二种纳米粒子的X射线衍射图谱分析结果与实施例1相同。

进一步地，在对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁的对外界磁场响应的测试，以及对二种纳米粒子磁化曲线的分析结果与实施例1相同。

实施例3

本实施例中亲油性四氧化三铁的制备过程与实施例1相同。

制备亲水性四氧化三铁：

将0.2g3,4-二羟基苯乙酸分散于1mL吡啶与3mL甲苯的混合溶剂中制成混合液，再将该混合液滴加到步骤1得到的100mg亲油性四氧化三铁的甲苯溶液中进行反应，可以观察到随着3,4-二羟基苯乙酸的滴加，反应体系逐渐呈现浑浊，并开始形成沉淀，直至沉淀基本上不再继续形成，继续滴加0.8mL混合液，以确保置换过程完成。对沉淀出的反应产物离心分离收集反应得到的亲水性四氧化三铁粗产品，再将得到的粗产品溶解在质量分数为1%的碳酸钠溶液中，加入10mL无水乙醇，在离心速度为10000rpm下离心分离1min，收集颗粒产物。将所得到的产物再用去离子水洗涤3次，室温下真空烘干，得到亲水性四氧化三铁。

水分散性实验：通过简单震荡，所制成的四氧化三铁纳米颗粒可以很好地在水、磷酸缓冲溶液和胎牛血清中分散。

对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁利用TEM进行表征，结果与实施例1相同。

进一步地，对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁二种纳米粒子的溶解性实验结果与实施例1相同。

进一步地，对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁二种纳米粒子的X射线衍射图谱分析结果与实施例1相同。

进一步地，在对所得到的亲油性四氧化三铁和亲水性四氧化三铁的对外界磁场响应的测试，以及对二种纳米粒子磁化曲线的分析结果与实施例1相同。

实施例4

亲水性四氧化三铁的磁共振灵敏度的测定：

磁共振成像（MRI）信号强度与物理和化学参数相关，例如：质子密度、自旋-晶格弛豫时间（T₁）、自旋-自旋弛豫时间（T₂）。T₁和T₂参数控制了成像的对比强度。在软组织中，氢质子密度变化很小，因此在诊断中使用T₁加权成像（T₁WI）或T₂加权成像（T₂WI）。

MRI造影剂的效率可以通过其纵向弛豫率r₁和横向弛豫率r₂来评估。r₁和r₂分别反应了造影剂影响T₁和T₂的能力。r₂/r₁的比值越大，T₂类制剂的效率越高。

图8中的a和图9中的a为亲水性四氧化三铁磁共振纵向弛豫率和横向弛豫率图，其纵向弛豫率r₁=18.08mM^-1s^-1，横向弛豫率r₂=202.0mM^-1s^-1。结果显示其灵敏度高于现有技术中小分子改性四氧化三铁纳米粒子。

其测试方法如下：

亲水性四氧化三铁MRI的纵向及横向弛豫率测量是在SignaEXCITE HD1.5TTwinspeed system1.5T临床磁共振系统（制造商：通用电气公司，GE）上进行的。亲水性四氧化三铁被配成一系列浓度的溶液，装在1.5mL Ependoff管中，在室温下，以纯水作为对照进行测试。

纵向弛豫性能测试参数设置如下：脉冲重复间隔时间（TR）分别为300、350、400、450、500、550、600ms，自旋回波时间（TE）11ms，矩阵（matrix size）256×256，视场（Field of view）120×120mm²,层厚（slice thickness）2mm。

横向弛豫性能测试参数设置如下：脉冲重复间隔时间（TR）3000ms，自旋回波时间（TE）分别为0、30、60、80、100、120、140ms，矩阵（matrix size）256×256，视场（Field of view）120×120mm²,层厚（slicethickness）2mm。通过Functool后处理软件进行信号处理，选取同样尺寸的感兴趣区进行各个浓度样品信号强度的测量。分别由纵向及横向弛豫时间的倒数对铁离子浓度作图，将数据点拟合为直线，求其斜率得到纵向（r₁）及横向弛豫率（r₂）。

图8中的b和图9中的b为不同浓度下亲水性四氧化三铁溶液T₁加权成像和T₂加权成像图。

可以看到，随着Fe浓度的增加（即Fe₃O₄量的增加），T₁图像逐渐变亮，而T₂图像逐渐变暗。当Fe浓度分别为1.0mmol/L（T₁）和0.2mmol/L（T₂）时，图8中的b和图9中的b都与水有明显区别，由此可较大地提高对比效果，可以说明，亲水性四氧化三铁可以很好地开发为T₁、T₂双功能造影剂。

其测试方法如下：

水溶性四氧化三铁纳米颗粒的MRI扫描采用1.5T磁共振成像系统，使用头线圈发射和接受信号。T1WI采用自旋回波(SE)序列，TE11ms，TR500ms，层厚2mm，矩阵256×256，激励次数6次。T2WI采用快速自选回波(FSE)序列，TE100ms，TR3000ms，层厚2mm，矩阵256×256，激励次数6次。

实施例5

动物实验：

实验用动物：兔，来源：日本白兔（Japanese White Rabbit），北京疾病预防控制中心购得；

特征说明：每只兔子约体重2kg，在SPF动物房饲养，12h光照，12h黑暗；

扫描仪器为Philips3T MR成像系统，环形表面线圈（即C3线圈）。T₂加权成像（T₂WI）采用快速自选回波(FSE)序列，扫描参数为脉冲重复间隔时间（TR）1000ms,自旋回波时间（TE）80ms,视野（Field of view）239mm2,层厚（slice thickness）3.0mm，矩阵（matrix size）256×256，激励次数4次。T₁加权成像（T₁WI）采用自旋回波(SE)序列，扫描参数为脉冲重复间隔时间（TR）4ms,自旋回波时间（TE）2ms,视野（Fieldof view）325mm²，层厚（slice thickness）1.6mm，矩阵（matrix size）256×256，激励次数6次。

兔子MRI检查步骤如下

1)每只兔子均先行平扫，即注射亲水性四氧化三铁之前扫描作为基线扫描；

2)经兔耳静脉注射亲水性四氧化三铁，注射剂量1mg Fe/kg；

3)注药后进行不同时点的MRI扫描。扫描时点的选择为注射后即刻（用st表示，指注药后3min以内）、1h、4h及24h，共4个不同的扫描时间点；

4)MIR扫描完成后，将数据传至后处理工作站，进行后续的MRI图像分析。

如图10所示，与兔耳静脉注射亲水性四氧化三铁前相比，注射亲水性四氧化三铁3min后，兔子的心脏、血管明显变亮，可以说明：水溶性的四氧化三铁可用作为较好的心脏、血管的T₁MRI造影剂。

如图11所示，与兔耳静脉注射亲水性四氧化三铁前相比，注射亲水性四氧化三铁3min后，兔子肝脏的T₂磁共振信号减弱（变黑），1h后信号依旧很弱，直至24h后肝脏的T₂磁共振图像仍为黑色。可以说明：水溶性的四氧化三铁可用作较好的肝脏T₂MRI造影剂。

综上所述，水溶性四氧化三铁可作为MRI造影剂用于人体和动物不同脏器的疾病检测。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种四氧化三铁纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

将含有式I结构的儿茶酚羧酸衍生物、吡啶和甲苯的混合液加入到亲油性四氧化三铁的甲苯液中进行反应，收集该反应体系生成的沉淀，经洗涤和干燥处理，得到亲水性四氧化三铁；

其中，式I中的n=0-5，且向亲油性四氧化三铁的甲苯液中加入所述混合液的量足以使反应体系不再继续产生沉淀。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合液为在每毫升吡啶与甲苯的混合溶剂中分散0.05-0.5g儿茶酚羧酸衍生物而制成。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，向亲油性四氧化三铁的甲苯液中滴加所述混合液直至反应体系不再继续产生沉淀。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲油性四氧化三铁为被具有不少于C18烷基链的表面配体化合物进行修饰后的亲油性产物。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，还包括制备所述亲油性四氧化三铁的过程：

将乙酰丙酮铁、具有不少于C18烷基链的表面配体化合物和无水乙醇组成的混合体系升温至150-200℃，保温10-14h后，对反应产物分离、洗涤和干燥处理，得到亲油性四氧化三铁；

其中，所述混合体系为在每毫升具有不少于C18烷基链的表面配体化合物与无水乙醇的混合溶剂中分散1mmol乙酰丙酮铁而制成。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述具有不小于C18烷基链的表面配体包括油酸或油胺。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中，吡啶与甲苯的体积比为1:1-1:10。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对该反应体系生成的沉淀进行洗涤和干燥的过程包括：用水或弱碱性无机盐水溶液溶解沉淀，使用无水乙醇析出沉淀，收集形成的沉淀物，再进行干燥。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述儿茶酚羧酸衍生物包括原儿茶酸、焦儿茶酸、高原儿茶酸或3,4-二羟基苯基丙酸。

10.一种四氧化三铁纳米材料，其特征在于，是按照如权利要求1-9任一项所述方法制备得到的。

11.根据权利要求10所述的四氧化三铁纳米材料，其特征在于，该四氧化三铁纳米材料的平均粒径为5-40nm。

12.一种如权利要求10或11所述的四氧化三铁纳米材料作为磁共振成像造影剂的应用。

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