CN105903013A - 一种Fe3O4纳米粒子聚集体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无机氧化物纳米功能材料制备领域，特别涉及一种既具有光热性能又具有超顺磁性的Fe₃O₄纳米聚集体的制备方法。先制备油酸、油胺修饰的Fe₃O₄纳米粒子，再以其为构筑单元，通过调控纳米粒子表面配体与溶剂间的相互作用构建尺寸可控、具有光热性能和超顺磁性的Fe₃O₄纳米聚集体。本发明制备方法操作简便，重复性好；纳米粒子聚集体尺寸易于调节，具有优于Fe₃O₄纳米粒子的超顺磁性和光热性能，稳定性好，易与生物分子作用，可用于肿瘤的靶向光热治疗等领域。

Description

一种Fe3O4纳米粒子聚集体及其制备方法

技术领域

本发明属于无机氧化物纳米功能材料制备技术领域，特别涉及一种具有光热性能和超顺磁性的Fe₃O₄纳米粒子聚集体及其制备方法。

背景技术

近年来，恶性肿瘤发病率越来越高，已成为仅次于脑疾病的第二大高发疾病。临床上治疗恶性肿瘤的常用方法主要是手术切除、放疗和化疗，但这些方法的毒副作用通常较大，在杀伤肿瘤细胞的同时，易造成肿瘤周边正常组织、器官的损伤，破坏免疫系统，治愈率普遍较低。光热治疗法是一种新兴肿瘤治疗技术，它主要借助光热转换剂，将聚焦在肿瘤部位的光能转换成热能，使肿瘤部位局部加热，进而有效杀伤肿瘤细胞。光热治疗过程简单、高效、可控，创面小，并发症少，恢复快，已引起了人们的广泛关注。很多种材料被证实具有良好的光热效应，可用于肿瘤光热治疗，如：吲哚菁绿，聚苯胺、聚吡咯等有机化合物，碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料，金、银、钯等贵金属纳米材料，Ge、CuS、CuSe等半导体纳米晶。然而，某些材料的光热稳定性还有待提高，某些材料的体内代谢途径和毒性还需系统研究，这些问题在一定程度上阻碍了它们在临床中的应用。研发一种适用于临床的、高效、低毒、无副作用的光热转化试剂，进而提高肿瘤治愈率，是非常重要而迫切的。

Fe₃O₄纳米粒子的生物安全性已被大家所认可，它是唯一被美国食品和药物监督管理局（FDA）批准应用于临床的磁性纳米材料，具有生物相容性好、磁场响应能力强、体内代谢途径清晰等优点，在生物分离、免疫检测、药物靶向输运、核磁共振成像等领域有着广泛的应用。最近研究者发现Fe₃O₄纳米粒子除了具有优异的超顺磁性外，还表现出一定的光热效应，在近红外光照射下能够靶向杀伤肿瘤细胞。但Fe₃O₄纳米粒子在近红外区附近的吸收一般都比较弱，要想获得理想的光热治疗效果，需使用大功率激光器或大注射剂量，使得相关副作用及风险性随之增加，难以满足临床应用需求。

发明内容

针对现有超顺磁性Fe₃O₄纳米光热转换剂的不足，本发明的目的在于设计并提供一种新型结构的Fe₃O₄纳米光热转换剂——Fe₃O₄纳米粒子聚集体的制备方法。该方法可操作性强，重复性好，所得到的产物尺寸可调，光热性能良好，超顺磁性强。

本发明的具有光热性能和超顺磁性的Fe₃O₄纳米粒子聚集体的制备方法是：1、利用高温热分解方法制备油酸、油胺修饰的Fe₃O₄纳米粒子；2、吸磁洗涤三遍，分散到15 mL氯仿中，得到20 mg/mL的Fe₃O₄纳米粒子的氯仿溶液；3、将65 mM 1 mL烷烃溴化铵加入到1 mL Fe₃O₄纳米粒子氯仿溶液中，利用疏溶剂相互作用制备尺寸可调的Fe₃O₄纳米粒子聚集体； 4、5000转离心15分钟，加入乙醇，吸磁洗涤三遍，分散到5 mL水中，获得Fe₃O₄纳米粒子聚集体水溶液。

所述的高温热分解法制备油酸、油胺修饰的Fe₃O₄纳米粒子的方法是，将油酸、油胺、乙酰丙酮铁、1, 2-十六烷二醇、二苄醚按照2:2:2:10:105的摩尔比混合，氮气氛围下加热至200℃，反应1小时，再升温至300℃，反应1小时，冷却至室温。

所述的烷烃溴化铵可选用十烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵或十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵等。

所述的利用疏溶剂相互作用制备尺寸可调的Fe₃O₄纳米粒子聚集体的方法是，将烷烃溴化铵的Fe₃O₄纳米粒子氯仿溶液置于40℃水浴中，通入氮气5分钟，加入2 mM 5 mL高分子乙二醇溶液，氮气保护下加热至80℃，搅拌6小时，冷却至室温。这里的高分子可以选择聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯亚胺或聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠等。

所述的尺寸可调是，通过改变烷烃溴化铵的碳链长度，来实现Fe₃O₄纳米粒子聚集体尺寸的调控，烷烃溴化铵由十烷基三甲基溴化铵变至十六烷基三甲基溴化铵时，纳米粒子聚集体尺寸由450 nm减小至181 nm。

本发明方法具有以下优点：

1、制备方法操作简便，重复性好，通过改变烷烃溴化铵的碳链长度即可实现Fe₃O₄纳米粒子聚集体尺寸的有效调节。

2、制备的Fe₃O₄纳米粒子聚集体表面用高分子包覆，不仅提高了纳米粒子聚集体的稳定性，同时也具有大量的表面功能基团，可与多种生物物质静电吸附或化学偶联，有利于生物医学应用。

3、制备的Fe₃O₄纳米粒子聚集体具有优于Fe₃O₄纳米粒子的光热性能，这是因为Fe₃O₄的近红外吸收主要源自于价间电荷转移，将Fe₃O₄纳米粒子组装成聚集体，其界面间铁离子相互作用增强，近红外吸收增加，同时，纳米粒子聚集体结构引发的布里渊区折叠效应也可使某些被选择定则禁阻的子带跃迁得以解禁，增强Fe₃O₄的近红外吸收，提升其光热性能。

4、制备的Fe₃O₄纳米粒子聚集体磁含量高，超顺磁性强。

附图说明

图1为利用十二烷基三甲基溴化铵制备的Fe₃O₄纳米粒子聚集体的透射电镜照片。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面通过实例来对本发明的技术方案做进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实例1：

将2 mmol油酸、2 mmol油胺、2 mmol乙酰丙酮铁、10 mmol 1, 2-十六烷二醇加入到20 mL二苄醚中，在氮气保护下，搅拌均匀，加热至200℃，反应1小时，再升温至300℃，反应1小时，冷却至室温，吸磁洗涤三遍，分散到15 mL氯仿中，溶液浓度约为20 mg/mL。取1 mLFe₃O₄纳米粒子溶液，加入65 mM 1 mL十烷基三甲基溴化铵水溶液，40℃水浴条件下通入氮气5分钟，加入2 mM 5 mL聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液，氮气保护下加热至80℃，搅拌6小时，冷却至室温，5000转离心15分钟，加乙醇分散，吸磁洗涤三遍，最后分散到5 mL水中，即得到尺寸约为450 nm的Fe₃O₄纳米粒子聚集体溶液。

实例2：

将实施例1中的十烷基三甲基溴化铵换成十二烷基三甲基溴化铵，其余反应过程和反应条件不变，可获得尺寸约为388 nm的Fe₃O₄纳米粒子聚集体溶液。

实例3：

将实施例1中的十烷基三甲基溴化铵换成十四烷基三甲基溴化铵，其余反应过程和反应条件不变，可获得尺寸约为329 nm的Fe₃O₄纳米粒子聚集体溶液。

实例4：

将实施例1中的十烷基三甲基溴化铵换成十六烷基三甲基溴化铵，其余反应过程和反应条件不变，可获得尺寸约为181 nm的Fe₃O₄纳米粒子聚集体溶液。

实例5：

将实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮换成聚乙烯亚胺，其余反应过程和反应条件不变。

实例6：

将实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮换成聚丙烯酸，其余反应过程和反应条件不变。

实例7：

将实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮换成聚苯乙烯磺酸钠，其余反应过程和反应条件不变。

Claims (4)

1.一种Fe₃O₄纳米粒子聚集体的制备方法，其特征在于：

（1）、利用高温热分解方法制备油酸、油胺修饰的Fe₃O₄纳米粒子：

将油酸、油胺、乙酰丙酮铁、1, 2-十六烷二醇、二苄醚按照2:2:2:10:105的摩尔比混合，氮气氛围下加热至200℃，反应1小时，再升温至300℃，反应1小时，冷却至室温；

（2）、吸磁洗涤三遍，分散到15 mL氯仿中，得到20 mg/mL的Fe₃O₄纳米粒子的氯仿溶液；

（3）、利用疏溶剂相互作用制备尺寸可调的Fe₃O₄纳米粒子聚集体：

将65 mM 1 mL烷烃溴化铵加入到1 mL Fe₃O₄纳米粒子氯仿溶液中，40℃水浴条件下通入氮气5分钟，加入2 mM 5 mL高分子的乙二醇溶液，氮气保护下加热至80℃，搅拌6小时，冷却至室温；

（4）、5000转离心15分钟，加入乙醇，吸磁洗涤三遍，分散到5 mL水中，获得Fe₃O₄纳米粒子聚集体水溶液。

2.按照权利要求1的Fe₃O₄纳米粒子聚集体的制备方法，其特征在于：所述的烷烃溴化铵选用十烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵或十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。

3.按照权利要求1的Fe₃O₄纳米粒子聚集体的制备方法，其特征在于：所述的高分子选用聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯亚胺或聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠。

4.按照权利要求1所述的方法制备的Fe₃O₄纳米粒子聚集体。