[發明專利]一種四氧化三鐵納米粒子及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201310279131.3
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103303981A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 熊曉鵬;王用
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;A61K49/06
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及納米粒子，尤其是涉及一種四氧化三鐵納米粒子及其制備方法和用途。

背景技術

四氧化三鐵(Fe₃O₄)稱磁性氧化鐵，是磁鐵礦中的主要成分，是一種古老又新穎的磁性材料。它富含于天然磁鐵礦中，分布廣泛，價格低廉，因此它成為了世界上應用最早的非金屬磁性材料。當今，如何制備出具有特殊性能的磁性Fe₃O₄納米粒子己引起了科研人員的極大興趣。由于它的諸多優點和特殊的性質，使得其在磁流體、磁記錄、磁制冷、催化劑、醫藥、顏料等領域有著廣闊的應用前景。因此，Fe₃O₄納米粒子的制備技術、工業化進程和應用領域的開發就成為未來鐵磁體材料的研究熱點和發展方向。

磁性納米材料的特性不同于常規的磁性材料，其原因是關聯于與磁相關的特征物理長度恰好處于納米量級，例如：磁單疇尺寸，超順磁性臨界尺寸，交換作用長度，以及電子平均自由路程等大致處于1～100nm量級，當磁性體的尺寸與這些特征物理長度相當時，就會呈現反常的磁學性質。磁性納米粒子在外加局部磁場的作用下能夠到使粒子到達特定組織，在組織中聚集并產生作用。在治療結束以后撤去外加磁場，粒子也能隨之被人體清除。良好的生物相容性是磁性納米粒子能夠應于醫療領域的重要特點。現在使用最多的磁性納米粒子是氧化鐵系的納米粒子，分為順磁體和超順磁體兩種類型。超順磁體的粒子直徑在20nm左右。一般情況下，超順磁體Fe₂O₃和Fe₃O₄多被應用于體外試驗，超順磁體粒子本身不產生磁性，只有在外加磁場的情況下才帶有磁性。順磁體材料正好相反，該材料因自身所帶磁場的作用聚集在一起，不能達到有效擴散的目的。通常使用靜脈注射的方法使磁性納米粒子進入血液，隨著血液循環進入炎癥部位或腫瘤發生部位，被血漿蛋白包被的磁性納米粒子還以進入肝臟和一些免疫系統的器官。還可以通過直接注射的方法把磁性納米粒子懸液注射到病灶區。以上兩種方法都要求納米粒子懸液有良好的穩定性和分散性，不能凝聚在一起影響擴散效果。

近年來，包括γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄在內的鐵磁氧化物研究報道激增，已有多種制備方法。例如，Yang等（Dapeng?Yang,Feng?Gao,Daxiang?Cui,Mo?Yang,Microwave?Rapid?Synthesis?of?Nanoporous?Fe₃O₄Magnetic?Microspheres[J].Curr.Nanosci.,2009,4(5):485-488.）通過微波輔助水熱法合成多孔的尺寸為100nm左右磁微球。Lu等（Jian?Lu,Shuli?Ma,Jiayu?Sun,et?al.Manganese?ferrite?nanoparticle?micellar?nanocomposites?as?MRI?contrast?agent?for?liver?imaging[J].Biomaterials,2009,30(15)2919–2928.）在有機相中合成錳摻雜的超磁順性的鐵氧納米粒子，并在嵌段共聚物mPEG-b-PCL的輔助下在水中自組裝成尺寸為80nm的膠束，這種膠束作為顯影劑顯著增強MR圖象對比度。Xu等（Shuai?Xu,Chuanyu?Sun,Jia?Guo,Ke?Xu,Changchun?Wang,Biopolymer-directed?synthesis?of?high-surface-area?magnetite?colloidal?nanocrystal?clusters?for?dual?drug?delivery?in?prostate?cancer[J].J.Mater.Chem.,2012,22,19067）分別采用大豆蛋白、酪蛋白、聚γ-谷氨酸、殼聚糖、瓊脂糖五種天然高分子作為穩定劑，在200℃的乙二醇水溶液中水解還原FeCl₃制備磁凝膠膠束。研究發現，大豆蛋白穩定的磁凝膠展現出海綿狀、具有高的比表面積207m²g^-1、內孔直徑為6nm；其它幾種磁凝膠具有較低的比表面積為100m²g^-1，但具有較高的磁強度60emu?g^-1。Zhang等（Dunpu?Zhang,Chunhua?Lu,Yaru?Ni,Zhongzi?Xu,Wenbin?Zhang,Effect?of?Water?on?Size-Controllable?Synthesis?of?Mesoporous?Fe₃O₄Microspheres?and?Their?Applications?in?Waste?Water?Treatment[J].CrystEngComm,2013,DOI：10.1039/c0xx00000x）等通過水熱法合成了微孔的Fe₃O₄微球，可以調節乙二醇與水混合比使微球尺寸在63～553nm中變化。提出了新穎的準晶反相乳液法機理，微球有效的應用于吸附廢水中的剛果紅。Luo等(Bin?Luo,Shuai?Xu,Wanfu?Ma,Wenrui?Wang,Shilong?Wang,Jia?Guo,Wuli?Yang,Jianhua?Hu,Changchun?Wang,Fabrication?of?magnetite?hollow?porous?nanocrystal?shells?as?a?drug?carrier?for?paclitaxel[J].J.Mater.Chem.,2010,20,7107-7113.)通過水熱反應合成單分散的磁納米粒子，通過調節反應時間可以實現粒子到中空微球的轉變，不同的反應時間的微球具有不同的磁飽和強度。中空微球可以應用疏水性抗腫瘤藥物MTT的目標運輸及釋放。Dorniani等（Dena?Dorniani,Mohd?Zobir?Bin?Hussein,Aminu?Umar?Kura,Sharida?Fakurazi,Abdul?Halim?Shaari,Zalinah?Ahmad,Preparation?of?Fe₃O₄magnetic?nanoparticles?coated?with?gallic?acid?for?drug?delivery[J].Int?J?Nanomedicine,2012,7,5745–5756.）利用聲化學法合成表面五倍子酸改性的Fe₃O₄納米粒子，粒子尺寸為11nm，增強了熱穩定性、減少了細胞毒性。總的來說，目前這些Fe₃O₄納米粒子的制備方法主要存在采用高溫、高壓的條件下使用昂貴設備、工藝步驟繁瑣、不利于工業化生產等難點，或者尺寸較大、粒子毒性，從而限制了其應用。