專利名稱：一種制備具有生物相容性的磁性納米微粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備具有生物相容性的磁性納米微粒的方法。
聚乙二醇及其衍生物已被廣泛地用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、化工等眾多領(lǐng)域。聚乙二醇具有優(yōu)異的生物相容性，能溶于體內(nèi)組織液中并能被機(jī)體迅速排除體外而不產(chǎn)生任何毒副作用。因此，在藥物工業(yè)中聚乙二醇被用作藥物輔料以改善藥物的分散性、成膜性、潤(rùn)滑性、緩釋性等，而在各種生物醫(yī)用新材料中(如聚乳酸、聚氨基酸等)，聚乙二醇賦予材料新的功能和特性，如親水性、柔性、抗凝血性、抗巨噬細(xì)胞吞噬性等。氨基酸是合成蛋白質(zhì)、多肽的原料，因此也具有優(yōu)異的生物相容性并被廣泛地用于藥物和生物醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。此外，聚乙二醇和氨基酸在高溫下較為穩(wěn)定，不易發(fā)生降解和分解。盡管聚乙二醇(及其衍生物)和氨基酸都被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)方面，而將其用于磁性納米微粒修飾方面還鮮見報(bào)道。
按照本發(fā)明的方法制備的生物相容性的磁性納米微粒直徑在1納米-100納米之間，在水及強(qiáng)極性溶劑中具有可分散性或溶解性，可再次分散到這些介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的磁流體。該磁性納米微粒為Fe、γ-Fe2O3、或Fe3O4的磁性納米微粒。
本發(fā)明提供了一種生物相容性磁性納米微粒的制備方法，包括在生物相容性分子存在下，在高沸點(diǎn)極性溶劑中加熱分解金屬有機(jī)鐵化合物，經(jīng)過沉淀、分離后得到生物相容性磁性納米微粒。
本發(fā)明是一步法制備具有生物相容性磁性納米微粒的方法，其主要內(nèi)容有以下兩點(diǎn)1)在高沸點(diǎn)極性溶劑中分解有機(jī)金屬鐵化合物制備粒徑均一、強(qiáng)磁性的磁性納米微粒。本發(fā)明中所采用的高沸點(diǎn)極性溶劑主要包括α-吡咯烷酮及其衍生物(N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮等)、N，N-二甲基-2-咪唑啉酮、γ-丁內(nèi)酯及其衍生物、六甲基磷酰胺、低分子量(M≤5000)聚乙二醇及其衍生物，各種高沸點(diǎn)極性溶劑的分子式見下圖 (α吡咯烷酮)(N-甲基2-吡咯烷酮)(N-乙基-2-吡咯烷酮)(N，N-二甲基-2-咪唑啉酮) (六甲基磷酰胺) (γ丁內(nèi)酯) (4-甲基丁內(nèi)酯)所采用的有機(jī)金屬鐵化合物主要有五羰基鐵(Fe(CO)5)、辛酸鐵、三乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)、二乙酰丙酮鐵(Fe(acac)2)、銅鐵試劑與鐵鹽的絡(luò)合物(如FeCup3，CupN-亞硝基N-苯基羥胺)、草酸鐵(Fe2(C2O4)3·5H2O，F(xiàn)eC2O4·2H2O)等；2)采用生物相容性分子修飾所得磁性納米微粒。本發(fā)明中所采用的生物相容性分子主要是氨基酸如甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、絡(luò)氨酸、色氨酸二十種人體所需的天然氨基酸、聚乙二醇(PEG)及其衍生物，如單功能基如羥基、羧基、胺基、巰基、醛基、酯基聚乙二醇、同(異)雙功能基遙爪聚乙二醇，聚乙二醇與聚丙烯酸共聚物(PEG-PAA)，聚乙二醇與聚甲基丙烯酸共聚物(PEG-PMA)，聚乙二醇與聚乙烯胺共聚物(PEG-PEI)，和聚乙二醇與聚乳酸共聚物(PEG-PLA)中的一種或多種，其中所述聚乙二醇的分子量為200～20000。各種生物相容性分子結(jié)構(gòu)式如下生物相容性分子(1)聚乙二醇及其衍生物 (2)含有聚乙二醇的共聚物 (3)氨基酸類 或 本發(fā)明的生物相容性分子若采用同雙功能基遙爪聚乙二醇、異雙功能基遙爪聚乙二醇、或具有雙官能團(tuán)的氨基酸如絲氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、絡(luò)氨酸、精氨酸，得到表面修飾有不同功能基團(tuán)的磁性納米微粒。具體步驟如下將有機(jī)金屬鐵化合物和生物相容性分子按一定比例(1∶0~1∶100，優(yōu)選1∶0~1∶50之間)溶于高沸點(diǎn)極性溶劑中，配制成0.001~2mol/L，優(yōu)選0.01~0.5mol/L之間的溶液，然后在100~350℃，優(yōu)選180~280℃加熱回流反應(yīng)10分鐘~10小時(shí)，優(yōu)選10分鐘~5小時(shí)之間。將所得納米微粒用大量的有機(jī)溶劑沉淀后，離心分離后烘干便可得到易于存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)拇判约{米微粒干粉，根據(jù)需要可配成不同濃度的穩(wěn)定磁流體。
與傳統(tǒng)的制備方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)通過該法制備所得的磁性納米微粒粒徑均一可控、結(jié)晶度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)可調(diào)、磁學(xué)性質(zhì)也可調(diào)節(jié)、水溶性及分散性好、具有優(yōu)異的生物相容性；2)采用不同的生物相容性分子如雙羧基遙爪聚乙二醇、異端基遙爪聚乙二醇、含雙功能基的氨基酸(如絲氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷胺酰胺等)修飾時(shí)可得到表面帶有不同功能基團(tuán)(羥基、胺基、羧基、巰基等)的磁性納米微粒。這為磁性納米微粒與生物分子耦聯(lián)提供了巨大的方便；3)該法一步合成具有生物相容性的磁性納米微粒，不需要對(duì)微粒再次進(jìn)行表面修飾或包覆；4)通過該法所得的磁性納米微粒干粉具有良好的可溶性或可分散性，能形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的磁流體，這為儲(chǔ)存和運(yùn)輸磁性納米微粒提供巨大的方便?？傊?，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)便，所得微粒優(yōu)點(diǎn)突出，適于規(guī)模化和商業(yè)化生產(chǎn)，這將進(jìn)一步加快和拓寬磁性納米微粒在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。
附圖2按實(shí)施例1-4的制備方法所得到的生物相容性磁性納米微粒的X-射線衍射(XRD)圖。
附圖3生物相容性磁性納米微粒干粉溶于水形成穩(wěn)定磁流體后在外磁場(chǎng)作用下的示意圖。
實(shí)施例1稱取0.32g辛酸鐵和0.72g雙羥基聚乙二醇(HO-PEG-OH，M＝4000)溶于50mlα-吡咯烷酮中，在240℃加熱回流反應(yīng)40分鐘，冷至室溫，用大量的甲醇沉淀反應(yīng)所得溶液，經(jīng)離心分離、烘干后即可得到易于存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)拇判约{米微粒干粉。附

圖1(A)為所得微粒的透射電鏡(TEM)照片，由圖可知微粒的平均直徑為4nm，粒度分布窄。附圖2(A)是所得微粒的X-射線衍射(XRD)圖，由圖可知所得微粒為γ-Fe2O3，但微粒的結(jié)晶度較低。
實(shí)施例2稱取0.30g草酸鐵和0.42g精氨酸溶于80ml N-甲基-2-吡咯烷酮中，在210℃加熱回流反應(yīng)50分鐘，其余操作均同實(shí)施例1。附圖1(B)為所得微粒的透射電鏡(TEM)照片，由圖可知微粒的平均直徑為6nm，粒度分布窄。附圖2(B)是所得微粒的X-射線衍射(XRD)圖，由圖可知所得微粒為γ-Fe2O3，但微粒的結(jié)晶度較低。
實(shí)施例3稱取0.32g乙酰丙酮鐵和0.32g天冬氨酸溶于90mlα-吡咯烷酮中，在230℃加熱回流反應(yīng)30分鐘，冷至室溫用大量的丙酮沉淀，其余操作均同實(shí)施例1。附圖1(C)為所得微粒的透射電鏡(TEM)照片，由圖可知微粒的平均直徑為8nm，粒度分布窄。附圖2(C)是所得微粒的X-射線衍射(XRD)圖，由圖可知所得微粒為Fe3O4，微粒的結(jié)晶度較高。
實(shí)施例4
稱取0.40g鐵鹽的銅鐵試劑絡(luò)合物(FeCup3)和0.76g雙羧基聚乙二醇(HOOC-PEG-COOH，M＝4000)溶于100ml聚乙二醇單甲醚(M＝200)，在280℃加熱回流反應(yīng)60分鐘，其余操作均同實(shí)施例1。附圖1(D)為所得微粒的透射電鏡(TEM)照片，由圖可知微粒的平均直徑為11nm，粒度分布窄。附圖2(D)是所得微粒的X-射線衍射(XRD)圖，由圖可知所得微粒為Fe3O4，微粒的結(jié)晶度較高。
實(shí)施例5量取0.31g五羰基鐵(Fe(CO)5)和0.58g甘氨酸溶于60ml N，N-二甲基-2-咪唑啉酮中，在100℃加熱反應(yīng)60分鐘，其余操作均同實(shí)施例1。附圖1(E)為所得微粒的透射電鏡(TEM)照片，由圖可知微粒的平均直徑為6nm，粒度分布窄。X-射線衍射表明所得微粒為Fe納米微粒，微粒的結(jié)晶度較高。
實(shí)施例6稱取0.36g乙酰丙酮鐵和0.76g端羧基聚乙二醇單甲醚(CH3O-PEG-COOH，M＝1100)溶于20ml α-吡咯烷酮中，在250℃加熱回流反應(yīng)30分鐘，冷至室溫用大量的丙酮沉淀，其余操作均同實(shí)施例1。附圖1(F)為所得微粒的透射電鏡(TEM)照片，由圖可知微粒的平均直徑為20nm，粒度分布窄。X-射線衍射(XRD)分析表明所得微粒為Fe3O4，微粒的結(jié)晶度較高。
權(quán)利要求
1.一種生物相容性磁性納米微粒的制備方法，包括在生物相容性分子存在條件下，在高沸點(diǎn)極性溶劑中加熱分解金屬有機(jī)鐵化合物，然后經(jīng)過沉淀、分離后得到生物相容性磁性納米微粒。
2.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中所述生物相容性分子為人體所需的天然氨基酸。
3.按照權(quán)利要求2的制備方法，其中所述天然氨基酸為甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、絡(luò)氨酸、色氨酸。
4.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中所述生物相容性分子選自聚乙二醇及其衍生物如單功能基如羥基、羧基、胺基、巰基、醛基、酯基聚乙二醇、同(異)雙功能基遙爪聚乙二醇，聚乙二醇與聚丙烯酸共聚物，聚乙二醇與聚甲基丙烯酸共聚物，聚乙二醇與聚乙烯胺共聚物，和聚乙二醇與聚乳酸共聚物中的一種或多種，其中所述聚乙二醇的分子量為200～20000。
5.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中所述金屬有機(jī)鐵化合物選自五羰基鐵、二乙酰丙酮鐵、三乙酰丙酮鐵、銅鐵試劑與鐵鹽的絡(luò)合物如FeCup3，CupN-亞硝基N-苯基羥胺、辛酸鐵、草酸鐵。
6.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中所述高沸點(diǎn)極性溶劑選自下組中的一種或多種N，N-二甲基-2-咪唑啉酮、α-吡咯烷酮及其衍生物、γ-丁內(nèi)酯及其衍生物、六甲基磷酰胺、低分子量如M≤5000的聚乙二醇及其衍生物。
7.按照權(quán)利要求6的制備方法，其中所述α-吡咯烷酮衍生物為N-甲基-2-吡咯烷酮或N-乙基-2-吡咯烷酮。
8.按照權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于采用同雙功能基如羥基、羧基、胺基、醛基、巰基、酯基遙爪聚乙二醇、異雙功能基遙爪聚乙二醇、或具有雙官能團(tuán)氨基酸的生物相容性分子包覆微粒，得到表面帶有不同功能基團(tuán)的磁性納米微粒。
9.按照權(quán)利要求8的制備方法，其中所述雙官能團(tuán)氨基酸選自絲氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺。
10.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中的反應(yīng)溫度控制在100～350℃之間，優(yōu)選180～280℃。
11.按照權(quán)利要求1的制備方法，有機(jī)金屬鐵化合物與生物相容性分子的比例在1∶0～1∶100，優(yōu)選1∶0～1∶50之間。
12.按照權(quán)利要求1的制備方法，反應(yīng)物濃度控制在0.001～2mol/L之間，優(yōu)選0.01～0.5mol/L之間。
13.按照權(quán)利要求1的制備方法，反應(yīng)時(shí)間控制在10分鐘～10小時(shí)，優(yōu)選10分鐘～5小時(shí)之間。
14.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中所述磁性納米微粒為Fe、Fe2O3、或Fe3O4的磁性納米微粒。
15.按照權(quán)利要求1的制備方法，其中得到的所述磁性納米微?？稍俅稳芙饣蚍稚⒌剿?，形成穩(wěn)定的磁流體。
全文摘要
一種生物相容性磁性納米微粒的制備方法，包括在生物相容性分子存在下，在高沸點(diǎn)極性溶劑中加熱分解金屬有機(jī)鐵化合物，然后經(jīng)過沉淀、分離后得到生物相容性磁性納米微粒。采用含有雙功能基的生物相容性分子(如雙功能基聚乙二醇及其衍生物、雙功能基氨基酸)修飾可得到表面帶有不同功能基的磁性納米微粒，采用不同的鐵原料可以得到不同類型(Fe，γ－Fe
文檔編號(hào)A61K9/51GK1461020SQ0313627
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月15日
發(fā)明者高明遠(yuǎn), 李楨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所