CN104511029A - 水溶性MnPS3纳米片及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于医学材料技术领域，特别涉及一种水溶性MnPS₃纳米片及其制备方法和应用，制备方法为：在MnPS₃中加入正丁基锂溶液和无水正己烷，在65-70℃温度下回流45-50小时，冷却至室温；将反应产物用无水正己烷清洗1-3次，然后在不超过20℃下超声处理3-5小时，离心即可。所述MnPS₃、正丁基锂和无水正己烷的加入量配比为1-10mg：1-10mmol：1mL。所述水溶性MnPS₃纳米片弛豫率r₁为0.46Mm^-1s^-1，T₁成像效果好，可作为核磁共振T₁造影剂，该MnPS₃纳米片的毒性小，水溶性好，而且MnPS₃的片层比较薄。本发明的制备装置简单、原材料易得、价格低廉、操作简单。

Description

水溶性MnPS3纳米片及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于医学材料技术领域，特别涉及一种水溶性MnPS₃纳米片及其制备方法和在制备核磁共振T₁造影剂中的应用。

背景技术

片层纳米结构因为其独特的物理及化学性能而备受学术界的青睐，拥有大的比表面积，良好的电学性能及光学性能等，因此，在无机化学领域，纳米片是一类具有理论价值和实际应用的一类纳米材料。

有一些反应可以在低得多的温度下进行，或者仅在室温以上进行，而且还涉及到材料结构和形貌的改善，这些反应包括向化合物中插入或插层入离子或分子，但原来化合物保持原来结构不变，只是因为弱的范德华力被别的离子插入，或是材料中一种离子通过离子交换被另一种离子所代替。

MnPS₃是具有层状结构的无机化合物，具有非常独特的低维磁性性质。它的层与层间由范德华力所连接，我们考虑的是向其中插入小的碱金属离子，然后加水超声剥离，将其转化为结构不变的层状的纳米材料，从而实现处于纳米尺寸的特有的一些性质。现在，磁共振成像技术已被广泛应用于医学成像领域，磁性纳米粒子独特的物理性质，使它们成功的应用于MRI成像、医疗诊断和药物治疗方面，成为医学成像上有效的治疗工具。

如果对MnPS₃进行离子插入的研究，使其具有夹层化合层，从而具有MRI成像效果，可以作为磁共振造影剂并将发挥着重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种水溶性MnPS₃纳米片，该纳米片的片层薄，分散性和水溶性好，并具有良好的MRI成像效果。

本发明的另一个目的是提供上述水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，制备装置简单、原材料易得、价格低廉，环境无污染。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其步骤包括：

(1)在MnPS₃中加入正丁基锂溶液和无水正己烷，在65-70℃温度下回流45-50小时，冷却至室温；所述正丁基锂溶液的浓度为2-3mol/L。优选的，所述正丁基锂溶液的浓度为2.5mol/L。

(2)将步骤(1)中的反应产物用无水正己烷清洗1-3次，然后在不超过20℃条件下加水超声处理3-5小时，离心。选择合适的温度进行超声处理，可有效防止MnPS₃纳米片发生团聚。该材料中含有Mn元素，具有核磁共振成像效果，可以作为T₁成像的造影剂。

所述步骤(1)中，MnPS₃通过溶液法制备而得。所述MnPS₃、正丁基锂和无水正己烷的加入量配比为1-10mg：1-10mmol：1mL。优选的，所述MnPS₃、正丁基锂和无水正己烷的加入量配比为3-4mg：2-3mmol：1mL，合适的加入量配比决定了最终剥离的片层结构的大小及厚度，本发明的MnPS₃的片层比较薄，所以有利于进一步进行生物的应用。

优选的，所述步骤(1)中，回流温度为68℃，在正己烷的沸点温度下回流，不仅保证了较高的反应温度，而且此温度可以确保正己烷较快的回流速度，以提供稳定的正己烷环境。

所述水溶性MnPS₃纳米片可通过上述步骤(2)方法制备而得。

上述水溶性MnPS₃纳米片可应用在核磁共振T₁造影剂的制备中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)所述水溶性MnPS₃纳米片弛豫率r₁为0.46Mm^-1s^-1，T₁成像效果好，可作为核磁共振T₁造影剂，在医学材料领域具有很好的应用前景。

(2)所述水溶性MnPS₃纳米片的毒性小，水溶性好，而且MnPS₃的片层比较薄，所以有利于进一步进行生物的应用。

(3)本本发明以具有片层结构的MnPS₃本体材料为前驱体，在丁基锂存在的条件下，首先形成插锂的复合材料，再通过超声剥离形成水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，一步法就能实现，制备方法简单，反应条件温和、原材料易得、价格低廉、操作简单。

附图说明

图1为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片的透射电镜图。

图2为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片的原子力显微镜图。

图3为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片的水合半径图。

图4为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片的电动电位图。

图5为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片在剥离后的红外图谱。

图6为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片在水溶液中的MRI成像效果图。

图7为实施例1中制备的水溶性MnPS₃纳米片在水溶液中的MRI成像所对应的T1值以及弛豫率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步说明：

实施例1

采用溶液法制备得到MnPS₃，备用。

称取40mg的MnPS₃，放入干燥的三颈烧瓶中，加入10mL的正丁基锂溶液(2.5mol/L)和10mL的无水正己烷，在正己烷的沸点温度下(68.74℃)回流48h，反应过程中，反应液的颜色逐渐变为灰绿色，并且颜色越来越暗。反应结束，冷却至室温，用50mL的无水正己烷清洗两次，然后将产物移至超声机，加水进行超声处理4h，离心即可。

图1为本实施例中制备的水溶性MnPS₃纳米片的透射电镜图，从图中可看出MnPS₃的结构为片层状，且片层比较薄。

图2为本实施例中制备的水溶性MnPS₃纳米片的原子力显微镜图。

图3为本实施例中制备的水溶性MnPS₃纳米片的水合半径图，从图中可看出MnPS₃纳米片的大小约在400nm左右。

图4为本实施例中制备的水溶性MnPS₃纳米片的电动电位图从图中可看出MnPS₃纳米片呈现负电位。

图5为本实施例中制备的水溶性MnPS₃纳米片在剥离后的红外图谱。

MRI成像测试：

将本实施例中制备的水溶性MnPS₃纳米片配制不同浓度梯度的水溶液，用0.5T强度的核磁成像仪进行溶液层次的成像测试，具体如图6所示，由图中可见该水溶性MnPS₃纳米片有着非常好的MRI造影效果。对该材料进行T1值的测试，得到不同浓度材料的T₁值，然后进行ICP测试，得到不同浓度梯度材料的Mn的浓度值，得到弛豫率r₁为0.46Mm^-1s^-1，具体如图7所示。

实施例2

采用溶液法制备得到MnPS₃，备用。

称取40mg的MnPS₃，放入干燥的三颈烧瓶中，加入12mL的正丁基锂溶液(2.5mol/L)和10mL的无水正己烷，在正己烷的沸点温度下(68.74℃)回流48h，反应过程中，反应液的颜色逐渐变为灰绿色，并且颜色越来越暗。反应结束，冷却至室温，用50mL的无水正己烷清洗两次，然后将产物移至超声机，加水进行超声处理5h，离心即可。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其步骤包括：

(1)在MnPS₃中加入正丁基锂溶液和无水正己烷，在65-70℃温度下回流45-50小时，冷却至室温；

(2)将步骤(1)中的反应产物用无水正己烷清洗1-3次，然后在不超过20℃条件下加水超声处理3-5小时，离心。

2.根据权利要求1所述的水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，MnPS₃通过溶液法制备而得。

3.根据权利要求1所述的水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述MnPS₃、正丁基锂和无水正己烷的加入量配比为1-10mg：1-10mmol：1mL。

4.根据权利要求3所述的水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其特征在于：所述MnPS₃、正丁基锂和无水正己烷的加入量配比为3-4mg：2-3mmol：1mL。

5.根据权利要求1所述的水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其特征在于：所述正丁基锂溶液的浓度为2-3mol/L。

6.根据权利要求5所述的水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述正丁基锂溶液的浓度为2.5mol/L。

7.根据权利要求1所述的水溶性MnPS₃纳米片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，回流温度为68℃。

8.一种水溶性MnPS₃纳米片，其特征在于，通过权利要求1至7中任一项方法制备而得。

9.权利要求8所述的水溶性MnPS₃纳米片在制备核磁共振T₁造影剂中的应用。