[發明專利]磁性氧化硅球及其合成方法

有效

• 申請號: 200910212916.2
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101789297A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 陳名海;李清文;陳同來
• 申請（專利權）人: 蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01F1/01
• 分類號: H01F1/01;C01B33/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種納米材料及其合成制備方法，尤其涉及一種廣泛應用于生 物需要研究的磁性氧化硅球及其合成方法。

背景技術

隨著納米生物醫藥研究領域的興起，磁性納米顆粒成為近年來研究的熱 點，廣泛應用于靶向藥物疏運、細胞分離、核磁共振成像以及癌癥磁熱治療 等。在這些磁性納米顆粒中，Fe₃O₄納米顆粒備受矚目。常規制備方法包括共 沉淀法、微乳液/反相膠束法、超聲化學法、水熱/溶劑熱法和高溫分解法等。 水相共沉淀法獲得Fe₃O₄納米顆粒結晶差，微乳液法制備產率低；高溫分解法 是近年發展起來的一種制備方法，使用含鐵化合物在有機油相中高溫分解氧化 獲得Fe₃O₄納米顆粒，能夠實現精確控制納米顆粒尺寸，制備高質量的磁性納 米顆粒。但是納米顆粒的使用領域大部分要求良好的親水性，而磁性納米顆粒 的表面改性本身就是一項艱巨的工作，因此限制了磁性納米顆粒的應用。研究 人員期望能直接獲得良好結晶的單分散磁性納米顆粒。

在實際應用中，由于磁性顆粒易于團聚，且具有較差的化學和物理穩定性 等缺點，往往需要在表面修飾一層過渡層進行保護，提高其生物相容性，如氧 化硅、聚苯乙烯、共聚物、以及其他大分子有機物等。其中氧化硅是一種理想 的修飾包裹材料，成熟的硅烷化學能夠實現對氧化硅良好的功能化修飾。要獲 得磁性氧化硅球，常規使用的方法包括聚集法和吸附法。聚集法是在形成氧化 硅的同時將磁性顆粒包裹在形成的氧化硅基體中。雖然Stober工藝被大量使用 在制備各種核/殼納米結構，但是要獲得單分散的尺寸形狀可控制的磁性氧化 硅球并不是一件容易的事情。微乳液法能夠獲得尺寸形狀分布均勻的磁性氧化 硅球，但產率低，并大量使用有機溶劑，難以去除。總之，聚集法在產物形狀 尺寸可控性上不夠理想，磁性顆粒在基體中的位置也無法控制。相比之下，吸 附法使用現成的膠體球作為模板，通過靜電組裝或者配位作用將磁性納米顆粒 吸附組裝在膠體球表面形成核/殼結構，產物尺寸由膠體球模板控制。在這過 程中，首先往往需要對膠體球表面進行表面功能化修飾，使之與磁性納米顆粒 具有良好的吸附作用。如采用Layer-by-layer法的靜電組裝機制，或者硅烷修 飾后嫁接-SH基或-NH₂基形成的配位機制。為了保持該類核/殼結構的穩定 性，最后還需要再包裹一層保護層。由此可見現有吸附法合成磁性氧化硅球都 存在多步反應，迄今鮮有一步合成磁性氧化硅球的報道。

發明內容

有鑒于上述現有合成方法的缺陷，本發明的目的在于：提供一種磁性氧化 硅球及其合成方法，以便于更好地控制最終磁性氧化硅球的尺寸，或更好的尺 寸分布，簡化制備工藝，提高產率。

實現本發明第一個目的的技術方案是：

一種磁性氧化硅球，其特征在于：磁性氧化硅球為三層核殼結構，最內層 為氧化硅球，中間為帶正電的磁性納米顆粒，通過電荷差異自組裝于氧化硅球 表面，最外層為氧化硅殼層，將磁性納米顆粒完全包覆。該磁性氧化硅球尺寸 的調控范圍介于50nm～5μm。

本發明第二個目的，將通過如下技術方案得以實現：

磁性氧化硅球的合成方法：其特征在于：將預制的帶正電的磁性納米顆粒 酸化，并依次加入體積比為40∶8∶1的蒸餾水、預制的氧化硅球乙醇懸浮液、 氨水及足量的正硅酸乙酯室溫攪拌，經產物過濾、收集并真空干燥獲得磁性氧 化硅球。

進一步地，前述的磁性氧化硅球的合成方法，其中該帶正電的磁性納米顆 粒通過多元醇溶劑熱法制備得到；該氧化硅球采用正硅酸乙酯在乙醇和氨水混 合溶液中水解制備得到。

本發明提供了一種三層核殼結構的磁性氧化硅球及其合成方法，能夠實現 一步合成磁性氧化硅球，且具有產物尺寸可控性好，產率高的優點；外層氧化 硅不僅作為保護層，通過簡單的硅烷修飾和功能化，能夠賦予磁性氧化硅球更 廣泛的功能性，是一種磁性多功能平臺。

附圖說明

圖1是本發明合成方法實施例1制備磁性納米顆粒的XRD圖譜；

圖2a是本發明合成方法實施例1制備磁性納米顆粒的TEM照片；

圖2b是圖2a的選區電子衍射照片；

圖3是本發明合成方法實施例1不同階段產物的TEM照片，其中：