專利名稱：超順磁性無(wú)機(jī)納米微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進(jìn)納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有 超順磁性無(wú)機(jī)納米微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，磁性納米微球由于其獨(dú)特的性質(zhì)在催化、環(huán)境工程、生 物醫(yī)藥、臨床診斷和信息儲(chǔ)存處理等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。而當(dāng)磁 性納米粒子的尺寸減小到一臨界值時(shí)，其便能夠具有的超順磁性，在 無(wú)外加磁場(chǎng)的作用下不表現(xiàn)出自身的磁化。這種性質(zhì)使得其在藥物負(fù)
載、細(xì)胞分離、磁共振成影等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。(Huh， Y,M. ; Jun， Y. ; Song， H. —T. ; Kim， S. J. ; Choi， J. —S. ; Lee, J. —H. ; Yoon， S.; Kim， K. -S. ; Shin， J. -S. ; Suh， J. _S, ; Cheon， J.,血C力棚.5oc. 2005， 7i7， 12387. Son, S. J. ; Reichel, J. ; He， B. ; Schuchman, M. ; Lee， S. B. J瓜O e瓜6bc 2005， 7iY， 7316. Weissleder， R. ; Moore， A. ; Mahmood， U. ; Bhorade， R. ; Benveniste， H.; Chiocca, E. A. ; Basil ion, J. P. Tfet. 2000，《351.)
但是現(xiàn)有的超順磁性納米粒子表面大多是疏水，很難在水中分 散。同時(shí)，由于磁性納米粒子要保持超順磁性，則其粒徑必須小于超 順磁轉(zhuǎn)化臨界值，而如此微小的尺寸使得單個(gè)納米粒子所具有的針對(duì) 外磁場(chǎng)的反應(yīng)力非常低，亦增加了應(yīng)用的難度。
為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，Li和其合作者通過(guò)使用表面活性劑十六烷 基溴化銨(CTAB)油水溶液中形成水包油體系，將疏水的磁性納米粒子包覆在油相中，通過(guò)溶劑揮發(fā)使得磁性納米粒子共組裝成為磁性納
米粒子簇；Kim等人亦通過(guò)使用雙嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丙烯酸 (PS-PAA)通過(guò)同樣的方法合成具有親水性的納米粒子簇；Yin和其 合作者通過(guò)高溫反應(yīng)在聚丙烯酸作為穩(wěn)定劑的情況下直接合成了具 有聚丙烯酸修飾的磁性納米粒子簇。然而，十六垸基溴化銨、聚苯乙 烯和聚丙烯酸都有很高的生物毒性，因此這些材料依然很難被應(yīng)用到 生物科技中去。(Bai， F. ; Wang， D. S. : Huo， Z. Y. ; Chen， W. ; Liu， L P. ; Liang, X. ; Chen， C. ; Wang, X. ; Peng， Q. ; Li， Y. D. C/ e瓜i>7t. 2007， 4《6650. Kim， B. —S. ; Qiu,丄; Wang， J. -P. ; Taton， T. A. #細(xì)2005， 5， 1987. Ge， J. P. ; Hu， Y. X. ; Biasini， M. ; Beyermann， W. P. ; Yin， Y. D. ; A^e『.C/ e瓜 M H 2007,鄰4342.)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種超順磁性無(wú)機(jī)納米微 球，具有較大粒徑的同時(shí)保持有超順磁性的特性，并且具有親水性的 表面，可以在水溶液中得到良好的分散。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種針對(duì)上述超順磁 性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是 一種超順磁性無(wú) 機(jī)納米微球，粒徑為80 410nm且具有親水表面，其中，所述的磁性 無(wú)機(jī)納米微球由粒徑為6 10nm的納米粒子堆積而成，該納米粒子為 Fe304、 Y-Fe203、 MnFe204、 NiFeA、 CuFe204中的一種或多種，且磁性 納米微球的表面為有機(jī)親水性小分子包覆，該親水性小分子為草酸、 檸檬酸、酒石酸、蘋(píng)果酸中的一種或多種。針對(duì)上述超順磁性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法，直接利用溶劑熱方 法在由醇溶劑的還原下直接合成，在醇溶劑中加入無(wú)機(jī)納米粒子前軀
體、穩(wěn)定劑和堿，溶解均勻后轉(zhuǎn)移至熱水釜中，在200 22(TC反應(yīng)6 24小時(shí)，冷卻，通過(guò)磁鐵將納米微球分離出，洗漆，制成由6 10nm 的納米粒子堆積成的粒徑大小連續(xù)可調(diào)的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球，納 米微球粒徑為80 410nm，其中，所述的前軀體為FeCl3，或MnCl2 、 NiCl2、 CoCl2中的一種或多種和FeCl3的組合，所述的穩(wěn)定劑為草酸、 檸檬酸三鈉、酒石酸鈉、蘋(píng)果酸中的一種或多種；所述的堿為乙酸鈉、 丙酸鈉、丁酸鈉中的一種或幾種。
具體的，反應(yīng)溫度可以為200， 205， 210， 215或22(TC，反應(yīng)時(shí) 間可以為6， 8， 10， 12， 14， 16， 18， 20， 22或24小時(shí)。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的非水溶劑為乙醇、乙二醇、 一縮二 乙二醇，二縮三乙二醇，甘油中的一種或幾種。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的前軀體中，F(xiàn)eCl3與MnCl2、 NiCl2、 CoCl2中的一種或多種之和的摩爾比為l: 0.8 1.2。
具體的，F(xiàn)eCl3與MnCl2、 NiCl2、 CoCh中的一種或多種之和的摩 爾比可以為l: 0.8， 0.85， 0.9， 0.95， 1， 1.05， 1.1， 1. 15或1.2， 優(yōu)選l: 1。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述前軀體與穩(wěn)定劑的摩爾比為l: 0. 08
0.2。
具體的，前軀體與穩(wěn)定劑的摩爾比可以為l: 0.08， 0.085， 0.09， 0.1， 0.12， 0.13， 0.15， 0.16， 0.18， 0. 19或0.2。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述前軀體與堿的摩爾比為1 : 1. 5 7. 5。 具體的，前軀體與堿的摩爾比可以為1 : 1.5， 1.6， 1.65， 1.7， 1.75， 1.8， 2， 2.1， 2.2， 2.3， 2.35， 2.4， 2.5， 2.6， 2.65， 2.7，2.75， 2.8， 3， 3.1， 3.2， 3.3， 3.35， 3.4， 3.5， 3.6， 3.65， 3.7， 3.75, 3.8， 4， 4.2， 4.5， 4.8， 5， 5.2， 5.5， 5.8， 6, 6.2， 6.5， 6.8， 7， 7.2， 7. 3或7. 5。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球材料，具有較大的粒徑和極強(qiáng)的 外磁場(chǎng)響應(yīng)性，同時(shí)保持有超順磁性的特性，且由于它具有親水性的 表面，可以在水溶液中得到良好的分散。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，它具有非常 低的細(xì)胞毒性；
在本發(fā)明制備方法中充分利用了溶劑熱方法和磁性材料的特性， 反應(yīng)一步到位，采用磁鐵分離，具有原料易得、方法簡(jiǎn)單迅速、合成 材料純度高的特性，尤其適合于大規(guī)模生產(chǎn)，特別適合于包括細(xì)胞標(biāo) 記、分離和磁共振成影等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。


圖1至圖4為不同粒徑的超順磁性納米微球的掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
將前軀體FeCh(O. 65g， 4畫(huà)1)和穩(wěn)定劑檸檬酸三鈉(0. 20g， 0.68mmol)超聲溶解到20ml乙二醇中，然后加入醋酸鈉(L20g， 14.6mmo1)，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽，不銹鋼外套的 水熱釜中于20(TC下反應(yīng)8小時(shí)，然后冷卻到室溫，通過(guò)磁鐵將超順磁 性無(wú)機(jī)納米微球從溶液中分離出來(lái)，依次用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌。 圖1為超順磁性納米微球的掃描電子顯微鏡照片。實(shí)施例2
將前軀體FeCl3(0. 32g， 2,1)、 MnCl2 (0. 25g， 2mmo1)和檸檬 酸三鈉(0.20g， 0.68mmol)超聲溶解到20ml乙二醇中，然后加入醋酸 鈉(1.20g， 14.6訓(xùn)1)，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽， 不銹鋼外套的水熱釜中于20(TC下反應(yīng)8小時(shí)，然后冷卻到室溫，通 過(guò)磁鐵將超順磁性無(wú)機(jī)納米微球從溶液中分離出來(lái)，依次用乙醇和蒸 餾水反復(fù)洗滌。圖2為超順磁性納米微球的掃描電子顯微鏡照片。 實(shí)施例3
將前軀體FeCl3(0. 32 g， 2腸1)、 MnCl2 (0.25， 2畫(huà)1)和擰檬 酸三鈉(O. 20g， 0. 34mmol)超聲溶解到10mL乙二醇和10mL —縮二乙 二醇中，然后加入醋酸鈉(1.20g， 14.6咖o1)，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到 50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽，不銹鋼外套的水熱釜中于21(TC下反應(yīng)8小時(shí)， 然后冷卻到室溫，通過(guò)磁鐵將超順磁性無(wú)機(jī)納米微球從溶液中分離出 來(lái)，依次用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌。圖3為超順磁性納米微球的掃描 電子顯微鏡照片。 實(shí)施例4
將前軀體FeCl3(0. 65g， 4畫(huà)1)、檸檬酸三鈉(0. 10g， 0. 34聽(tīng)1) 和酒石酸鈉(0. 10g， 0.43咖o1)超聲溶解到20ml乙二醇中，然后加 入醋酸鈉(1.20g， 14.6mmo1)，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到50 ml聚四氟乙烯 內(nèi)膽，不銹鋼外套的水熱釜中于205'C下反應(yīng)8小時(shí)，然后冷卻到室溫， 通過(guò)磁鐵將超順磁性無(wú)機(jī)納米微球從溶液中分離出來(lái)，依次用乙醇和 蒸餾水反復(fù)洗滌。圖4為超順磁性納米微球的掃描電子顯微鏡照片。 實(shí)施例5
將前軀體FeCl3(0. 65g， 4畫(huà)1)、檸檬酸三鈉(0. 20g， 0. 68隨1) 超聲溶解到20ml乙二醇中。然后加入醋酸鈉(0.60g， 7. 3畫(huà)1)的和丙酸鈉(0.60g， 6.25mmol)，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到50ml聚四氟乙烯內(nèi) 膽，不銹鋼外套的水熱釜中于22(TC下反應(yīng)6小時(shí)，然后冷卻到室溫， 通過(guò)磁鐵將超順磁性無(wú)機(jī)納米微球從溶液中分離出來(lái)，依次用乙醇和 蒸餾水反復(fù)洗滌。 實(shí)施例6
將前軀體FeCl3 (0. 325g， 2隱o1)、檸檬酸三鈉(0. 10g， 0. 34畫(huà)l) 超聲溶解到20ml乙二醇中。然后加入醋酸鈉(1.2g， 14.6mmo1)，攪 拌均勻后轉(zhuǎn)移到50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽，不銹鋼外套的水熱釜中于200 'C下反應(yīng)12小時(shí)，然后冷卻到室溫，通過(guò)磁鐵將超順磁性無(wú)機(jī)納米微 球從溶液中分離出來(lái)，依次用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌。
由本發(fā)明制得的不同粒徑的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球如圖1至圖4 所示。
權(quán)利要求
1、一種超順磁性無(wú)機(jī)納米微球，其特征在于所述的磁性無(wú)機(jī)納米微球的粒徑為80～410nm且具有親水表面，其中，所述的磁性無(wú)機(jī)納米微球由粒徑為6～10nm的納米粒子堆積而成，該納米粒子為Fe3O4、γ-Fe2O3、MnFe2O4、NiFe2O4、CuFe2O4中的一種或多種，且磁性納米微球的表面為有機(jī)親水性小分子包覆，該親水性小分子為草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋(píng)果酸中的一種或多種。
2、 針對(duì)權(quán)利要求l所述的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法，其特征 在于在醇溶劑中加入無(wú)機(jī)納米粒子前軀體、穩(wěn)定劑和堿，溶解均勻 后轉(zhuǎn)移至熱水釜中，在200 22(TC反應(yīng)6 24小時(shí)，冷卻，通過(guò)磁鐵 將納米微球分離出，洗滌，制成由6 10rnii的納米粒子堆積成的粒徑 大小連續(xù)可調(diào)的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球，納米微球粒徑為80 410nm， 其中，所述的前軀體為FeCl3，或?yàn)镸nCl2、 NiCl2、 CoCl2中的一種或 多種和FeCl3的組合物，所述的穩(wěn)定劑為草酸、檸檬酸三鈉、酒石酸 鈉、蘋(píng)果酸中的一種或多種；所述的堿為乙酸鈉、丙酸鈉、丁酸鈉中 的一種或幾種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法，其特征 在于所述的醇溶劑為乙醇、乙二醇、 一縮二乙二醇，二縮三乙二醇， 甘油中的一種或幾種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法，其特征 在于所述的前軀體中，F(xiàn)eCl3與MnCl2、 NiCl2、 CoCl沖的一種或多 種之和的摩爾比為l: 0.8 1.2。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法，其特征 在于所述前軀體與穩(wěn)定劑的摩爾比為l: 0.08 0.2。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超順磁性無(wú)機(jī)納米微球的制備方法，其特征在于所述前軀體與堿的摩爾比為1 : 1. 5 7. 5<
全文摘要
本發(fā)明屬于先進(jìn)納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有超順磁性無(wú)機(jī)納米微球及其制備方法。一種超順磁性無(wú)機(jī)納米微球，粒徑為80～410nm且具有親水表面，其中，所述的磁性無(wú)機(jī)納米微球由粒徑為6～10nm的納米粒子堆積而成，該納米粒子為Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、MnFe₂O₄、NiFe₂O₄、CuFe₂O₄中的一種或多種，且磁性納米微球的表面為有機(jī)親水性小分子包覆，該親水性小分子為草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋(píng)果酸中的一種或多種。本發(fā)明具有較大的粒徑和極強(qiáng)的外磁場(chǎng)響應(yīng)性，同時(shí)保持有超順磁性的特性，且由于它具有親水性的表面，可以在水溶液中得到良好的分散。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，它具有非常低的細(xì)胞毒性；特別適合于包括細(xì)胞標(biāo)記、分離和磁共振成影等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01F1/032GK101640089SQ20091005452
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者嘉 劉, 趙東元, 鄧勇輝 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)