專利名稱：一種表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水基磁性液體，尤其是涉及一種表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體及其制備方法。
背景技術(shù)：
所謂水基磁性液體，是指吸附有穩(wěn)定劑的納米磁性顆粒在水中高度分散而形成的穩(wěn)定的膠體體系，主要由納米磁性顆粒、穩(wěn)定劑和水組成。水基磁性液體可廣泛應(yīng)用于磁靶向給藥系統(tǒng)和細(xì)胞內(nèi)磁性液體熱療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前的水基磁性液體根據(jù)其所用的穩(wěn)定劑類型不同主要可分為三類1、采用水溶性的有機(jī)小分子如氨基酸、檸檬酸、葉酸等為螯和劑和穩(wěn)定劑；2、利用表面活性劑在納米磁性顆粒表面形成雙層吸附模式制備水基磁性液體，所用的表面活性劑包括脂肪酸，N-?；被岬?；3、采用具有親水基團(tuán)的高分子為穩(wěn)定劑，目前所用的穩(wěn)定劑主要有多糖類、蛋白質(zhì)類、聚丙烯酸類、聚丙烯酰胺等線性高分子，可通過納米顆粒表面高分子活性基團(tuán)(如羧基、胺基等)與藥物(包括基因藥物)的化學(xué)鍵合或靜電相互作用實(shí)現(xiàn)與藥物的耦聯(lián)。以線性高分子為穩(wěn)定劑的納米磁性顆粒，做為藥物載體存在一些難以克服的缺點(diǎn)，包括1)表面高分子的吸附量較小，表面活性基團(tuán)相應(yīng)較少，載藥量受到一定限制。2)線性高分子的分子量及其分布范圍不易控制，造成制劑載藥和釋藥特性的穩(wěn)定性和重復(fù)性不夠好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種表面活性基團(tuán)豐富且數(shù)量可控的高穩(wěn)定性的水基磁性液體及其制備方法。
本發(fā)明所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體主要包括納米磁性四氧化三鐵顆粒、穩(wěn)定劑和水，其中穩(wěn)定劑為聚酰胺基胺樹枝形聚合物。該高穩(wěn)定性的水基磁性液體，是聚酰胺基胺樹枝形聚合物和改性納米磁性四氧化三鐵顆粒分散在水中形成的穩(wěn)定的膠體溶液。聚酰胺基胺樹枝形聚合物通過化學(xué)吸附或者物理吸附結(jié)合在納米四氧化三鐵顆粒表面，聚(酰胺基胺)樹枝形聚合物，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，如Dendritech Inc.公司生產(chǎn)的PAMAM Dendrimer。所說的聚(酰胺基胺)樹枝形聚合物含末端胺基(-NH2)，也可以包含陰離子末端基團(tuán)羧基，含末端胺基的樹枝形聚合物可通過靜電相互作用吸附在納米四氧化三鐵表面，含末端陰離子基團(tuán)的樹枝形聚合物可通過化學(xué)鍵吸附在納米四氧化三鐵顆粒表面。
優(yōu)選的是聚合度為2-10的聚(酰胺基胺)樹枝形聚合物，聚合度越大，末端基團(tuán)數(shù)越多，載藥量越高，但分子尺寸也越大，改性顆粒的飽和磁化強(qiáng)度越低，且聚合物的價(jià)格隨著聚合度的增大而增加，成本相對(duì)較高。綜合考慮成本、末端基團(tuán)數(shù)(或載藥量)、磁性能等因素，更優(yōu)選的是聚合度為3-8的聚(酰胺基胺)樹枝形聚合物。
納米四氧化三鐵的粒徑大小可以在5-20nm之間，磁性顆粒的粒徑越大，磁性越強(qiáng)，但穩(wěn)定性下降，優(yōu)選的是10-16n m，顆粒磁性強(qiáng)且穩(wěn)定性好。
為制備本發(fā)明所述的樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體，可采取以下所述的方法①納米四氧化三鐵溶膠的配制將新鮮合成的納米四氧化三鐵磁性顆粒用蒸餾水反復(fù)清洗，使?jié)舛葹?.3～1g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，然后超聲分散1～5分鐘，得到納米四氧化三鐵溶膠。
②納米四氧化三鐵顆粒表面改性及在水中的分散在濃度為0.3～1g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液中，按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為100∶1～10∶1加入樹枝形聚合物的水溶液，所述穩(wěn)定劑為聚酰胺基胺樹枝形聚合物，所述的聚酰胺基胺樹枝形聚合物可包含陰離子末端基團(tuán)羧基。調(diào)節(jié)該體系pH值至3～6(對(duì)于帶末端羧基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物)或7-9(對(duì)于末端為胺基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物)之間，連續(xù)攪拌10～60分鐘，反應(yīng)在20～80℃水浴中進(jìn)行；待反應(yīng)結(jié)束后，采用磁座沉降的方式用水反復(fù)洗滌多次，使反應(yīng)體系的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間，然后超聲分散1～5分鐘，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。
所說的樹枝形聚合物溶液的加入量以樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比計(jì)，可按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為100∶1到10∶1加入樹枝形聚合物的水溶液，具體的數(shù)值取決于樹枝形聚合物的聚合度和納米四氧化三鐵顆粒的粒徑，樹枝形聚合物的聚合度越大、四氧化三鐵粒徑越小，樹枝形聚合物的加入量即樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比就越小。
反應(yīng)體系的pH值對(duì)聚合物在納米磁性顆粒表面的吸附量和改性顆粒的穩(wěn)定性有重要的影響，當(dāng)加入末端基團(tuán)為胺基的樹枝形聚合物時(shí)，反應(yīng)體系pH值應(yīng)大于四氧化三鐵顆粒的等電點(diǎn)(約為6.5)，這時(shí)四氧化三鐵顆粒表面帶負(fù)電荷，與帶正電荷的末端基團(tuán)為胺基的樹枝形聚合物通過靜電相互作用結(jié)合；當(dāng)加入含羧基末端基團(tuán)的樹枝形聚合物時(shí)，反應(yīng)體系pH值應(yīng)小于四氧化三鐵顆粒的等電點(diǎn)，這時(shí)四氧化三鐵顆粒表面帶正電荷，帶負(fù)電荷的含羧基末端基團(tuán)的樹枝形聚合物與四氧化三鐵顆粒通過化學(xué)鍵結(jié)合。
本發(fā)明同已有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明所制備的水基磁性液體以聚酰胺基胺樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑，納米顆粒表面聚合物的吸附量提高，活性基團(tuán)更加豐富，載藥量(如對(duì)順鉑的載藥量)提高。
2.本發(fā)明所制備的水基磁性液體以聚酰胺基胺樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑，由于聚酰胺基胺樹枝形聚合物具有一定尺寸(以乙二胺為核，聚合度為2-10的聚酰胺基胺樹枝形聚合物的直徑在2-12nm之間)，顆粒憑借位阻斥力和靜電斥力保持穩(wěn)定，穩(wěn)定分散性好。
樹枝形聚合物在納米四氧化三鐵顆粒表面的吸附量采用熱重法測(cè)定，對(duì)順鉑的載藥量采用鄰苯二胺比色法進(jìn)行。
本發(fā)明適用于作為磁靶向藥物載體、核磁共振對(duì)比顯像劑、或應(yīng)用于磁性液體細(xì)胞內(nèi)熱療、磁分離等技術(shù)領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明水基磁性液體中聚酰胺基胺樹枝形聚合物改性納米磁性四氧化三鐵顆粒的核殼層結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
實(shí)施例1①將新鮮合成的粒徑約為10nm的四氧化三鐵納米磁性顆粒用蒸餾水反復(fù)清洗(所說的納米磁性四氧化三鐵顆粒的制備方法已經(jīng)公開，參見中國(guó)發(fā)明專利ZL01107440.X)，使?jié)舛葹?.5g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，然后超聲分散2分鐘，得到納米四氧化三鐵溶膠。
②在濃度為0.5g/100m1的納米四氧化三鐵膠體溶液中，按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為45∶1加入Dendritech，Inc.公司的聚合度為6的末端基胺基聚酰胺基胺樹枝形聚合物水溶液，調(diào)節(jié)該體系pH值至8，連續(xù)攪拌30分鐘，反應(yīng)在50℃水浴中進(jìn)行；待反應(yīng)結(jié)束后，采用磁座沉降的方式用水反復(fù)洗滌多次，使反應(yīng)體系的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間，然后超聲分散2分鐘，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。磁性液體中樹枝形聚合物改性納米四氧化三鐵顆粒的結(jié)構(gòu)如圖1所示，納米四氧化三鐵顆粒表面聚合物的吸附量約為0.6g/g Fe3O4，顆?？稍谌玴H范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
實(shí)施例2
步驟①同實(shí)施例1，不同的是在步驟②中按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為45∶1加入Dendritech，Inc.公司的聚合度為6.5、包含末端羧基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物水溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值至4.5-5，其余步驟同實(shí)施例1，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。納米四氧化三鐵顆粒表面聚合物的吸附量約為0.6g/g Fe3O4，順鉑的載藥量約達(dá)到800摩爾/摩爾顆粒，顆粒可在pH5.5-10范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
實(shí)施例3步驟①同實(shí)施例1，不同的是在步驟②中按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為90∶1加入Dendritech，Inc.公司的聚合度為2.5、包含末端羧基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物水溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值至4.5-5，其余步驟同實(shí)施例1，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。納米四氧化三鐵顆粒表面聚合物的吸附量約為0.2g/g Fe3O4，順鉑的載藥量約達(dá)到300摩爾/摩爾顆粒，顆粒可在pH5.5-10范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
實(shí)施例4步驟①同實(shí)施例1，不同的是在步驟②中按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為15∶1加入Dendritech，Inc.公司的聚合度為8.5、包含末端羧基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物水溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值至4.5-5，其余步驟同實(shí)施例1，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。納米四氧化三鐵顆粒表面聚合物的吸附量為3.2g/g Fe3O4，順鉑的載藥量達(dá)到2500摩爾/摩爾顆粒，顆?？稍趐H5.5-10范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
實(shí)施例5①將新鮮合成的粒徑約為7nm的四氧化三鐵納米磁性顆粒用蒸餾水反復(fù)清洗，使?jié)舛葹?.5g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，然后超聲分散1分鐘，得到納米四氧化三鐵溶膠。
②在濃度為0.5g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液中，按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為20∶1加入Dendritech，Inc.公司的聚合度為6的末端基胺基聚酰胺基胺樹枝形聚合物水溶液，調(diào)節(jié)該體系pH值至8，連續(xù)攪拌40分鐘，反應(yīng)在50℃水浴中進(jìn)行；待反應(yīng)結(jié)束后，采用磁座沉降的方式用水反復(fù)洗滌多次，使反應(yīng)體系的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間，然后超聲分散2分鐘，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。納米四氧化三鐵顆粒表面聚合物的吸附量約為0.4g/g Fe3O4，表面帶正電，改性顆粒的水動(dòng)力學(xué)直徑約為20nm，顆?？稍谌玴H范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，磁性液體飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到8kA/m。
實(shí)施例6①將平均粒徑約為14nm的四氧化三鐵納米磁性顆粒用蒸餾水反復(fù)清洗，使?jié)舛葹?.5g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，然后超聲分散1分鐘，得到納米四氧化三鐵溶膠。
②在濃度為0.5g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液中，按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為45∶1加入Dendritech，Inc.公司的聚合度為6的末端基胺基聚酰胺基胺樹枝形聚合物水溶液，調(diào)節(jié)該體系pH值至8，連續(xù)攪拌40分鐘，反應(yīng)在50℃水浴中進(jìn)行；待反應(yīng)結(jié)束后，采用磁座沉降的方式用水反復(fù)洗滌多次，使反應(yīng)體系的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間，然后超聲分散3分鐘，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。納米四氧化三鐵顆粒表面聚合物的吸附量約為0.9g/g，顆?？稍谌玴H范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體，包括納米磁性四氧化三鐵顆粒、穩(wěn)定劑和水，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為聚酰胺基胺樹枝形聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體，其特征在于，所述的聚酰胺基胺樹枝形聚合物的聚合度為2-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體，其特征在于，所述的聚酰胺基胺樹枝形聚合物的聚合度為3-8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體，其特征在于，所述的聚酰胺基胺樹枝形聚合物包含陰離子末端基團(tuán)羧基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體，其特征在于，所述納米磁性四氧化三鐵顆粒粒徑范圍為5-20nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體，其特征在于，所述納米磁性四氧化三鐵顆粒粒徑范圍為10-16nm。
7.一種制備如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的水基磁性液體的方法，其特征在于，將聚酰胺基胺樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵溶膠混合反應(yīng)，得到以聚酰胺基胺樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的制備方法，其特征是包括以下步驟①納米四氧化三鐵溶膠的配制將新鮮合成的納米四氧化三鐵磁性顆粒用蒸餾水反復(fù)清洗，使?jié)舛葹?.3～1g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，然后超聲分散，得到納米四氧化三鐵溶膠。②納米四氧化三鐵顆粒表面改性及在水中的分散在濃度為0.3～1g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液中，按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為100∶1～10∶1加入末端為羧基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物的水溶液，調(diào)節(jié)該體系pH值至3～6之間，連續(xù)攪拌10～60分鐘，反應(yīng)在20～80℃水浴中進(jìn)行；待反應(yīng)結(jié)束后，采用磁座沉降的方式用水反復(fù)洗滌多次，使反應(yīng)體系的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間，然后超聲分散1～5分鐘，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面基團(tuán)豐富、高穩(wěn)定性的制備方法，其特征是包括以下步驟①納米四氧化三鐵溶膠的配制將新鮮合成的納米四氧化三鐵磁性顆粒用蒸餾水反復(fù)清洗，使?jié)舛葹?.3～1g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，然后超聲分散，得到納米四氧化三鐵溶膠。②納米四氧化三鐵顆粒表面改性及在水中的分散在濃度為0.3～1g/100ml的納米四氧化三鐵膠體溶液中，按樹枝形聚合物與納米四氧化三鐵顆粒的摩爾比為100∶1～10∶1加入末端為胺基的聚酰胺基胺樹枝形聚合物的水溶液，調(diào)節(jié)該體系pH值至7～9之間，連續(xù)攪拌10～60分鐘，反應(yīng)在20～80℃水浴中進(jìn)行；待反應(yīng)結(jié)束后，采用磁座沉降的方式用水反復(fù)洗滌多次，使反應(yīng)體系的電導(dǎo)率降低至小于100μs/cm，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間，然后超聲分散1～5分鐘，制得樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑的水基磁性液體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種表面活性基團(tuán)豐富且數(shù)量可控的高穩(wěn)定性的水基磁性液體及其制備方法。本發(fā)明水基磁性液體包括納米磁性四氧化三鐵顆粒、穩(wěn)定劑和水，采用聚酰胺基胺樹枝形聚合物為穩(wěn)定劑。聚酰胺基胺樹枝形聚合物和改性納米磁性四氧化三鐵顆粒分散在水中形成穩(wěn)定的膠體溶液。本發(fā)明制備方法包括以下步驟①納米四氧化三鐵溶膠的配制；②納米四氧化三鐵顆粒表面改性及在水中的分散。本發(fā)明同已有技術(shù)相比，納米顆粒表面聚合物的吸附量提高，活性基團(tuán)更加豐富，載藥量(如對(duì)順鉑的載藥量)提高，穩(wěn)定分散性好。適用于作為磁靶向藥物載體、核磁共振對(duì)比顯像劑、或應(yīng)用于磁性液體細(xì)胞內(nèi)熱療、磁分離等技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F41/00GK1913055SQ200610036839
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者徐雪青, 徐剛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所