RU2738118C1 - Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием - Google Patents
Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738118C1 RU2738118C1 RU2020120056A RU2020120056A RU2738118C1 RU 2738118 C1 RU2738118 C1 RU 2738118C1 RU 2020120056 A RU2020120056 A RU 2020120056A RU 2020120056 A RU2020120056 A RU 2020120056A RU 2738118 C1 RU2738118 C1 RU 2738118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- nanoparticles
- precipitate
- gadolinium
- aqueous solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 title claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 36
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N dibenzyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims abstract description 17
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims abstract description 16
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 14
- WXMKPNITSTVMEF-UHFFFAOYSA-M sodium benzoate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 WXMKPNITSTVMEF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- 235000010234 sodium benzoate Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000004299 sodium benzoate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229920001992 poloxamer 407 Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- SXVCBXHAHBCOMV-UHFFFAOYSA-K trichlorogadolinium;hydrate Chemical compound O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Gd+3] SXVCBXHAHBCOMV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 7
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 abstract description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K gadolinium trichloride Chemical compound Cl[Gd](Cl)Cl MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 3
- 229910003317 GdCl3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 abstract 2
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 4
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 4
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- BTOOAFQCTJZDRC-UHFFFAOYSA-N 1,2-hexadecanediol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCC(O)CO BTOOAFQCTJZDRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- IQGAADOKZGEEQE-LNTINUHCSA-K gadolinium acetylacetonate Chemical class [Gd+3].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O IQGAADOKZGEEQE-LNTINUHCSA-K 0.000 description 1
- RJOJUSXNYCILHH-UHFFFAOYSA-N gadolinium(3+) Chemical compound [Gd+3] RJOJUSXNYCILHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AQBLLJNPHDIAPN-LNTINUHCSA-K iron(3+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical class [Fe+3].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O AQBLLJNPHDIAPN-LNTINUHCSA-K 0.000 description 1
- HOIQWTMREPWSJY-GNOQXXQHSA-K iron(3+);(z)-octadec-9-enoate Chemical compound [Fe+3].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O HOIQWTMREPWSJY-GNOQXXQHSA-K 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecene Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940049964 oleate Drugs 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием. Данные наночастиц могут быть использованы, например, в качестве двойных контрастных агентов для МРТ-диагностики. Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, включает смешение водного раствора, содержащего смесь FeCl2⋅4H2O и гидрата хлорида гадолиния, с водным раствором бензоата натрия, добавление в полученный раствор ацетонитрила, перемешивание смеси до образования осадка, отделение образовавшегося осадка от надосадочной жидкости, промывку осадка диэтиловым эфиром, сушку осадка на воздухе, его смешение с олеиламином, олеиновой кислотой и дибензиловым эфиром, нагрев полученной смеси до 110°С в атмосфере инертного газа с последующим повышением температуры до 310°С, охлаждение смеси до комнатной температуры в атмосфере инертного газа, добавление спирта, отделение частиц, их редиспергирование в гексане и обработку наночастиц органическим гидрофильным модификатором. В качестве гидрата хлорида гадолиния используют GdCl3⋅6Н2О, хлориды металлов берут в мольном соотношении FeCl2⋅4H2O: GdCl3⋅6Н2О = 2,5:1,2, нагрев смеси от 110°С до 310°С проводят со скоростью 2°/мин и смесь выдерживают при 310°С в течение 30 мин, а в качестве органического гидрофильного модификатора используют Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена. Технический результат заключается в увеличении намагниченности насыщения в 1,70 раз, показателя релаксивности r1 в 1,04 раза и показатель релаксивности r2 в 1,37 раз. 3 пр.
Description
Изобретение относится к области неорганической химии и касается способа получения наночастиц магнетита, легированных гадолинием и модифицированных органическим гидрофильным модификатором. Данные наночастиц могут быть использованы, например, в качестве двойных контрастных агентов для МРТ-диагностики.
Известен способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, путем смешения солей ацетилацетоната железа (III) и ацетилацетоната гадолиния (III) с 1,2-гексадекандиолом в дифениловом эфире, перемешивания смеси в течение 20 минут при комнатной температуре, нагрева полученной смеси до 100°С в атмосфере инертного газа до образования оранжевого раствора, добавления в смесь олеиновой кислоты и олеиламина с последующим повышением температуры до 260°С и выдерживания при данной температуре 22 часа, охлаждения до комнатной температуры, добавления спирта, отделения наночастиц, их редиспергирования в неполярном растворителе (Channa R. De Silva, Steve Smith, Inbo Shim, Jeffrey Pyun, Timothy Gutu, Jun Jiao and Zhiping Zheng. Lanthanide (III)-Doped Magnetite Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society (JACS), 2009, vol. 131, pp. 6336-6337. DOI: 10.1021/ja9014277).
Данный способ имеет существенные признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого технического решения такие, как смешение солей, содержащих железо и гадолиний в своем составе, с олеиламином, олеиновой кислотой и эфиром, нагрев полученной смеси, последующее повышение температуры, охлаждение смеси до комнатной температуры в атмосфере инертного газа, добавление спирта, отделение частиц, их редиспергирование в неполярном растворителе.
Недостатком данного способа является то, что полученные модифицированные наночастицы магнетита, легированные гадолинием, обладают относительно невысокой намагниченностью насыщения у наночастиц и относительно низкими параметрами релаксивности наночастиц r1 и r2, что затрудняет проведение эффективной МРТ-диагностики.
Известен способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, путем смешения олеата железа (III) и олеата гадолиния (III) с олеиновой кислотой в октадецене, нагрева смеси до температуры кипения в атмосфере инертного газа со скоростью 5°С/мин, выдерживания при данной температуре 2 часа, охлаждения до комнатной температуры, добавления спирта, отделения наночастиц, их редиспергирования в неполярном растворителе и обработка наночастиц органическим гидрофильным модификатором (Zijian Zhou, Dengtong Huang, Jianfeng Bao, Qiaoli Chen, Gang Liu, Zhong Chen, Xiaoyuan Chen, and Jinhao Gao. A Synergistically Enchanced T1-T2 Dual-Modal Contrast Agent. Advanced Materials, 2012, vol. 24, 6223-6228. DOI: 10.1002/adma.201203169).
Данный способ имеет существенные признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого технического решения такие, как смешение прекурсоров, содержащих железо и гадолиний в своем составе, с олеиновой кислотой, последующее повышение температуры, охлаждение смеси до комнатной температуры в атмосфере инертного газа, добавление спирта, отделение частиц, их редиспергирование в неполярном растворителе и обработка наночастиц органическим гидрофильным модификатором.
Недостатком данного способа является то, что полученные модифицированные наночастицы магнетита, легированные гадолинием, обладают относительно низкими параметрами релаксивности наночастиц r1 и r2, равными 69,5 мМ-1*с-1 и 146,5 мM-1*с-1 соответственно, что затрудняет проведение эффективной МРТ-диагностики.
Наиболее близким к заявляемому является известный способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, путем смешения водного раствора, содержащего смесь FeCl2⋅4H2O и гидрата хлорида гадолиния, с водным раствором бензоата натрия, добавления в полученный раствор ацетонитрила, перемешивания смеси, отделения образовавшегося осадка от надосадочной жидкости, промывки осадка диэтиловым эфиром, сушки осадка на воздухе, его смешения с олеиламином, олеиновой кислотой и дибензиловым эфиром, нагрева полученной смеси до 110°С в атмосфере инертного газа с последующим повышением температуры до 310°С, охлаждения смеси до комнатной температуры, добавления спирта, отделения частиц, их редиспергирования в гексане и обработки наночастиц органическим гидрофильным модификатором (F.J. Douglas, D. A.MacLaren, N. Maclean, I. Andreu, F.J. Kettles, F. Tuna, С.C. Berry, M. Castro and M. Murrie. Gadolinium-doped magnetite nanoperticles from a single-source precursor. Royal Society of Chemistry, 2016, vol. 6, 74500-74505. DOI: 10.1039/c6ra18095g).
Данный способ имеет существенные признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого технического решения такие, как смешение водного раствора, содержащего смесь FeCl2⋅4H2O и гидрата хлорида гадолиния, с водным раствором бензоата натрия, добавление в полученный раствор ацетонитрила, перемешивание смеси, отделение образовавшегося осадка от надосадочной жидкости, промывка осадка диэтиловым эфиром, сушка осадка на воздухе, его смешение с олеиламином, олеиновой кислотой и дибензиловым эфиром, нагрев полученной смеси до 110°С в атмосфере инертного газа с последующим повышением температуры до 310°С, охлаждение смеси до комнатной температуры, добавление спирта, отделение частиц, их редиспергирование в гексане и обработка наночастиц органическим гидрофильным модификатором.
Недостатками известного способа является то, что он дает возможность получать модифицированные наночастицы магнетита, легированные гадолинием, с относительно невысокой намагниченностью насыщения у наночастиц.
Техническая проблема изобретения заключается в разработке способа получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, лишенного вышеуказанных недостатков.
Технический результат изобретения состоит в увеличении намагниченности
Были проведены предварительные эксперименты с различными способами получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, которые показали, что указанный технический результат достигается в том случае, когда в способе получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, путем смешения водного раствора, содержащего смесь FeCl2⋅4H2O и гидрата хлорида гадолиния, с водным раствором бензоата натрия, добавления в полученный раствор ацетонитрила, перемешивания смеси, отделения образовавшегося осадка от надосадочной жидкости, промывки осадка диэтиловым эфиром, сушки осадка на воздухе, его смешения с олеиламином, олеиновой кислотой и дибензиловым эфиром, нагрева полученной смеси до 110°С в атмосфере инертного газа с последующим повышением температуры до 310°С, охлаждения смеси до комнатной температуры, добавления спирта, отделения частиц, их редиспергирования в гексане и обработки наночастиц органическим гидрофильным модификатором. В качестве гидрата хлорида гадолиния используют GdCl3⋅6Н2О, хлориды металлов берут в мольном соотношении FeCl2⋅4H2O : GdCl3⋅6Н2О = 2,5:1,2, нагрев смеси от 110°С до 310°С проводят со скоростью 2°/мин и смесь выдерживают при 310°С в течение 30 мин, а в качестве органического гидрофильного модификатора используют Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена.
Предложенный способ является новым и не описан в патентной и научно-технической литературе.
Все используемые в предлагаемом способе хлориды металлов FeCl2⋅4H2O и GdCl3⋅6Н2О, а также органические соединения, такие, как бензоат натрия, ацетонитрил, диэтиловый эфир, олеиламин, олеиновая кислота, дибензиловый эфир и Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена, коммерчески доступны.
В предлагаемом способе концентрация водных растворов хлоридов металлов может варьироваться и составлять, например, 0,02-0,40 моль/л. Концентрация водного раствора бензоата натрия, а также соотношение используемых объемов водного раствора хлоридов металлов и водного раствора бензоата натрия и количество вводимого в полученную смесь ацетонитрила, так же могут быть различны.
В предлагаемом способе после введения в реакционную систему ацетонитрила, перемешивание полученной смеси можно осуществлять в течение различного времени, например, в течение 8-24 ч.
Отделение образовавшегося осадка от надосадочной жидкости в предлагаемом способе можно осуществлять с использованием известных технических приемов, например, таких как фильтрация, центрифугирование и т.д.
После отделения образовавшегося осадка от надосадочной жидкости в предлагаемом способе, так же, как и в прототипе, осадок промывают диэтиловым эфиром и сушат на воздухе, затем смешивают с олеиламином, олеиновой кислотой и дибензиловым эфиром. При этом количество вводимых олеиламина, олеиновой кислоты и дибензилового эфира могут варьироваться, однако смесь вышеуказанных органических соединений должна кипеть при температуре не ниже 310°С.
В предлагаемом способе, так же, как и в прототипе, после смешения ранее полученного осадка с вышеуказанными органическими соединениями, полученную смесь вначале нагревают до 110°С в атмосфере инертного газа, в качестве которого можно использовать, например, легко доступные азот и аргон, затем, путем повторного нагрева повышают температуру до 310°С.
Экспериментально было показано, что оптимальная скорость нагрева смеси от 110°С до 310°С должна составлять 2°С/мин и после достижения температуры в 310°С нагретую смесь необходимо выдерживать при этой температуре в течение 25-40 мин. в атмосфере инертного газа, необходимого для предотвращения окисления полученных наночастиц.
В предлагаемом способе, так же, как и в прототипе, нагретую смесь охлаждают до комнатной температуры в атмосфере инертного газа, затем в охлажденную смесь вводят органический осадитель, в качестве которого можно использовать, например, алифатические спирты, например, такие как этанол, изопропанол и т.д. При этом количество вводимого осадителя может быть различным и составлять, например, смесь олеиламина, олеиновой кислоты и дибензилового эфира: осадитель 1:2 по объему.
После добавления спирта немодифицированные наночастицы отделяют от жидких компонентов реакционной системы с использованием известных технических приемов, таких как центрифугирование и магнитная декантация.
В предлагаемом техническом решении, так же, как и в прототипе, после отделения наночастицы редиспергируют в гексане. При этом для ускорения этого процесса можно использовать ультразвук.
В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, в качестве органического гидрофильного модификатора используют Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена, что позволяет уменьшить гидродинамический радиус полученных модифицированных наночастиц, увеличить стабильность модифицированных наночастиц в воде и повысить степень перевода наночастиц в водную коллоидную фазу.
Полученный коллоидный раствор модифицированных наночастиц целесообразно хранить в холодильнике при температуре 3-8°С. В этих условиях продолжительность хранения коллоидного раствора без ухудшения эксплуатационных свойств наночастиц не менее 6 месяцев.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные наночастицы монодисперсны и имеют кубическую форму с размером грани куба 30±5 нм.
Намагниченность насыщения полученных наночастиц определяли традиционным методом на приборе PPMS (Physical Property Measurement System). Параметры релаксивности наночастиц r1 и r2 определяли с использованием МРТ-томографа (ClinScan 7Т MRI).
Преимущества предлагаемого способа иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1.
В плоскодонную колбу при комнатной температуре вводят 130 мл водного раствора, содержащего смесь 0,50 г FeCl2⋅4H2O и 0,46 г GdCl3⋅6Н2О, 20 мл водного раствора бензоата натрия, содержащего 1,88 г бензоата натрия, 25 мл ацетонитрила, перемешивают смесь в течение 24 ч до образования осадка, отделяют образовавшийся осадок от надосадочной жидкости центрифугированием, промывают осадок 30 мл диэтилового эфира, сушат осадок на воздухе до постоянной массы. Получают 0,40 г осадка. В трехгорлую колбу, помещенную в масляную баню и снабженную обратным холодильником, высокотемпературным термометром и системой подачи инертного газа, при комнатной температуре вводят 0,30 г полученного ранее осадка, 5,6 мл олеиламина, 4,5 мл олеиновой кислоты и 5 мл дибензилового эфира, нагревают полученную смесь до 110°С в атмосфере аргона, повышают температуру до 310°С со скоростью 2°С/мин с постепенным увеличением мощности плитки. Колбу выдерживают при 310°С в течение 25 минут, затем извлекают из масляной бани и оставляют остывать до комнатной температуры в атмосфере аргона. Затем в колбу вводят 30 мл изопропанола, отделяют наночастицы от надосадочной жидкости магнитной декантацией, редиспергируют в гексане и обрабатывают органическим гидрофильным модификатором Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные наночастицы монодисперсны и имеют кубическую форму с размером грани куба 27 нм. С помощью прибора PPMS было показано, что у полученных наночастиц намагниченность насыщения равна 66 А*м2/кг Параметры релаксивности полученных наночастиц, определенные методом МРТ-томографии, составляют 203 мМ-1*c-1 для r2 и 70,3 мМ-1*c-1 для r1.
Полученный коллоидный раствор модифицированных наночастиц сохраняет свои свойства в течение 6 месяцев.
Пример 2.
В плоскодонную колбу при комнатной температуре вводят 40 мл водного раствора, содержащего смесь 1,00 г FeCl2⋅4H2O и 0,89 . GdCl2⋅6Н2О, 110 мл водного раствора бензоата натрия, содержащего 3,76 г бензоата натрия, 70 мл ацетонитрила, перемешивают смесь в течение 16 ч. до образования осадка, отделяют образовавшийся осадок от надосадочной жидкости центрифугированием, промывают осадок 30 мл диэтилового эфира, сушат осадок на воздухе до постоянной массы. Получают 0,80 г осадка. В трехгорлую колбу, помещенную в масляную баню и снабженную обратным холодильником, высокотемпературным термометром и системой подачи инертного газа, при комнатной температуре вводят 0,70 г полученного ранее осадка, 15 мл олеиламина, 9 мл олеиновой кислоты и 7,5 мл дибензилового эфира, нагревают полученную смесь до 110°С в атмосфере аргона, повышают температуру до 310°С со скоростью 2°С/мин с постепенным увеличением мощности плитки. Колбу выдерживают при 310°С в течение 40 минут, затем извлекают из масляной бани и оставляют остывать до комнатной температуры в атмосфере аргона. Затем в колбу вводят 63 мл изопропанола, отделяют наночастицы от надосадочной жидкости магнитной декантацией, редиспергируют в гексане и обрабатывают органическим гидрофильным модификатором Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные наночастицы монодисперсны и имеют кубическую форму с размером грани куба 25 нм. С помощью прибора PPMS было показано, что у полученных наночастиц намагниченность насыщения равна 70 А*м2/кг. Параметры релаксивности полученных наночастиц, определенные методом МРТ-томографии, составляют 207 мМ-1*с-1 для r2 и 72 мМ-1*с-1 для r1.
Полученный коллоидный раствор модифицированных наночастиц сохраняет свои свойства в течение 6 месяцев.
Пример 3.
В плоскодонную колбу при комнатной температуре вводят 3 мл водного раствора, содержащего смесь 0,16 г FeCl2⋅4H2O и 0,14 г GdCl2⋅6H2O, 147 мл водного раствора бензоата натрия, содержащего 0,60 г бензоата натрия, 15 мл ацетонитрила, перемешивают смесь в течение 8 ч до образования осадка, отделяют образовавшийся осадок от надосадочной жидкости центрифугированием, промывают осадок 30 мл диэтилового эфира, сушат осадок на воздухе до постоянной массы. Получают 0,15 г осадка. В трехгорлую колбу, помещенную в масляную баню и снабженную обратным холодильником, высокотемпературным термометром и системой подачи инертного газа, при комнатной температуре вводят 0,15 г полученного ранее осадка, 4,5 мл олеиламина, 3,1 мл олеиновой кислоты и 2,5 мл дибензилового эфира, нагревают полученную смесь до 110°С в атмосфере аргона, повышают температуру до 310°С со скоростью 2°С/мин с постепенным увеличением мощности плитки. Колбу выдерживают при 310°С в течение 30 минут, затем извлекают из масляной бани и оставляют остывать до комнатной температуры в атмосфере аргона. Затем в колбу вводят 21 м изопропанола, отделяют наночастицы от надосадочной жидкости магнитной декантацией, редиспергируют в гексане и обрабатывают органическим гидрофильным модификатором Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена.
Методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что полученные наночастицы монодисперсны и имеют кубическую форму с размером грани куба 33 нм. С помощью прибора PPMS было показано, что у полученных наночастиц намагниченность насыщения равна 56 А*м2/кг. Параметры релаксивности полученных наночастиц, определенные методом МРТ-томографии, составляют 194 мМ-1*с-1 для r2 и 70 мМ-1*с-1 для r1.
Полученный коллоидный раствор модифицированных наночастиц сохраняет свои свойства в течение 6 месяцев.
Таким образом, из приведенных примеров видно, что предложенный способ по сравнению с прототипом действительно увеличивает намагниченность насыщения в 1,70 раз, показатель релаксивности r1 в 1,04 раза и показатель релаксивности r2 в 1,37 раз.
Claims (1)
- Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием, включающий смешение водного раствора, содержащего смесь FeCl2⋅4H2O и гидрата хлорида гадолиния, с водным раствором бензоата натрия, добавление в полученный раствор ацетонитрила, перемешивание смеси до образования осадка, отделение образовавшегося осадка от надосадочной жидкости, промывку осадка диэтиловым эфиром, сушку осадка на воздухе, его смешение с олеиламином, олеиновой кислотой и дибензиловым эфиром, нагрев полученной смеси до 110°С в атмосфере инертного газа с последующим повышением температуры до 310°С, охлаждение смеси до комнатной температуры в атмосфере инертного газа, добавление спирта, отделение частиц, их редиспергирование в гексане и обработку наночастиц органическим гидрофильным модификатором, отличающийся тем, что в качестве гидрата хлорида гадолиния используют GdCl3⋅6Н2О, хлориды металлов берут в мольном соотношении FeCl2⋅4H2O:GdCl3⋅6Н2О=2,5:1,2, нагрев смеси от 110°С до 310°С проводят со скоростью 2°/мин и смесь выдерживают при 310°С в течение 30 мин, а в качестве органического гидрофильного модификатора используют Pluronic F-127, представляющий собой блок-сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120056A RU2738118C1 (ru) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120056A RU2738118C1 (ru) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738118C1 true RU2738118C1 (ru) | 2020-12-08 |
Family
ID=73792449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020120056A RU2738118C1 (ru) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738118C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113558217A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-10-29 | 温州快鹿集团公司 | 一种味精的精制工艺 |
RU2778928C1 (ru) * | 2021-07-27 | 2022-08-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) | Нанокомпозиты на основе гадолинийсодержащих соединений для диагностики, терапии и тераностики онкологических заболеваний головного мозга и способы их получения |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2419454C1 (ru) * | 2009-10-23 | 2011-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный медицинский университет Федерального агенства по здравоохранению и социальному развитию" (ГОУ ВПО РГМУ Росздрава) | Магнитно-резонансное и рентгеновское контрастное средство на основе сложного оксида железа и способ его получения |
RU2540472C2 (ru) * | 2010-08-05 | 2015-02-10 | Ханвха Кемикал Корпорейшн | Получение крайне малых и однородных по размеру парамагнитных или псевдопарамагнитных наночастиц на основе оксида железа и, с их использованием, контрастных веществ для т1-режима мрт |
JP2020078293A (ja) * | 2018-10-02 | 2020-05-28 | ナノバクテリー | 高純度酸化鉄ナノ粒子の細胞での生産 |
-
2020
- 2020-06-17 RU RU2020120056A patent/RU2738118C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2419454C1 (ru) * | 2009-10-23 | 2011-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный медицинский университет Федерального агенства по здравоохранению и социальному развитию" (ГОУ ВПО РГМУ Росздрава) | Магнитно-резонансное и рентгеновское контрастное средство на основе сложного оксида железа и способ его получения |
RU2540472C2 (ru) * | 2010-08-05 | 2015-02-10 | Ханвха Кемикал Корпорейшн | Получение крайне малых и однородных по размеру парамагнитных или псевдопарамагнитных наночастиц на основе оксида железа и, с их использованием, контрастных веществ для т1-режима мрт |
JP2020078293A (ja) * | 2018-10-02 | 2020-05-28 | ナノバクテリー | 高純度酸化鉄ナノ粒子の細胞での生産 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
F.J.DOUGLAS et al., "Gadolinium-doped magnetite nanoperticles from a single-source precursor", Royal Society of Chemistry, 2016, vol. 6, pages 74500-74505. * |
JINGJIING LI et al, "Activatable molecular MRI nanoprobe for tumor cell imaging based on gadolinium oxide and iron oxide nanoparticle", Biosensors and BioelectronicsVolume 86, 15 December 2016, pages 1047-1053. BYUNG HYO KIM et al, "Large-Scale Synthesis of Uniform and Extremely Small-Sized Iron Oxide Nanoparticles for High-Resolution T1 Magnetic Resonance Imaging Contrast Agents", Journal of the American Chemical Society, Volume 133, Issue 32, August 17, 2011, pages 12624-12631. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778928C1 (ru) * | 2021-07-27 | 2022-08-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) | Нанокомпозиты на основе гадолинийсодержащих соединений для диагностики, терапии и тераностики онкологических заболеваний головного мозга и способы их получения |
CN113558217A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-10-29 | 温州快鹿集团公司 | 一种味精的精制工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Swadźba-Kwaśny et al. | Facile in situ synthesis of nanofluids based on ionic liquids and copper oxide clusters and nanoparticles | |
Nuñez et al. | Surface modified Eu: GdVO 4 nanocrystals for optical and MRI imaging | |
Manikandan et al. | Structural, optical and magnetic properties of Fe3O4 nanoparticles prepared by a facile microwave combustion method | |
Cai et al. | Interfacially synthesized Fe-soc-MOF nanoparticles combined with ICG for photothermal/photodynamic therapy | |
Kim et al. | Application of ferro-cobalt magnetic fluid for oil sealing | |
Besenhard et al. | Small iron oxide nanoparticles as MRI T 1 contrast agent: scalable inexpensive water-based synthesis using a flow reactor | |
EP2184262B1 (en) | Process for production of surface-coated inorganic particles | |
US20100119429A1 (en) | Methods of making metal oxide nanoparticles | |
EP2834195B1 (en) | A process for preparing ferrite nanocrystals | |
RU2738118C1 (ru) | Способ получения модифицированных наночастиц магнетита, легированных гадолинием | |
JP2019536716A (ja) | 生体適合的な交流磁場における巨大自己発熱可能なアルカリ金属またはアルカリ土類金属がドーピングされた酸化鉄ナノ粒子及びその製造方法 | |
Dang et al. | Sonochemical coating of magnetite nanoparticles with silica | |
Khalfaoui et al. | Cinnamic acid derivative rare-earth dinuclear complexes and one-dimensional architectures: synthesis, characterization and magnetic properties | |
Wang et al. | Rapid synthesis of aqueous‐phase magnetite nanoparticles by atmospheric pressure non‐thermal microplasma and their application in magnetic resonance imaging | |
CN106830096A (zh) | 一种磁性纳米氧化铁的制备方法 | |
KR101480169B1 (ko) | 초고압 균질기를 이용한 단분산 산화철 나노입자의 제조방법 및 이에 따라 제조된 단분산 산화철 나노입자 | |
AbuTalib et al. | Shape controlled iron oxide nanoparticles: inducing branching and controlling particle crystallinity | |
Cheah et al. | Continuous growth phenomenon for direct synthesis of monodisperse water-soluble iron oxide nanoparticles with extraordinarily high relaxivity | |
Avolio et al. | Elongated magnetic nanoparticles with high-aspect ratio: a nuclear relaxation and specific absorption rate investigation | |
Yang et al. | Synthesis of water well-dispersed PEGylated iron oxide nanoparticles for MR/optical lymph node imaging | |
JP2008110889A (ja) | 酸化鉄粒子の製造方法 | |
Rajan et al. | Water-to-PEG variation: morphology and hyperthermic behaviour of iron oxide | |
Yan et al. | Oxidation of wüstite rich iron oxide nanoparticles via post-synthesis annealing | |
Wei et al. | Molecular mechanisms for delicately tuning the morphology and properties of Fe 3 O 4 nanoparticle clusters | |
RU2656667C1 (ru) | Способ получения модифицированных кристаллов магнетита |