表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米技術領域，尤其涉及一種表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米尺度的四氧化三鐵顆粒，由于其獨特的磁學性能和良好的生物相容性，使其在工業、環境工程，生物醫學及國防建設中有著廣泛的應用。特別是生物醫學領域中，由于四氧化三鐵本身性質穩定、生物相容性較好、強度較高，且無毒副作用等特點，更是被廣泛地應用，如磁共振成像、細胞和生物分子的磁分離、靶向藥物載體、腫瘤熱療技術、細胞標記，以及作為增強顯影劑、造影劑、視網膜脫離的修復手術等。在生物醫學的應用中，特別需要四氧化三鐵納米顆粒在水溶液中具有較好的分散穩定性，且表面具有高密度的活性基團，便于進一步同各種生物活性物質或藥物等聯結。如表面具有羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒，可通過羧基與各種抗原或抗體，或其他多肽或蛋白質等組分直接或間接聯結，而使其可用于細胞及蛋白質或抗體分離，也可用作各種免疫探針。
[0003]目前陰離子性四氧化三鐵納米顆粒其表面基團主要為羧基，羥基，巰基，磺酸基等陰性基團。其中表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒制備主要有兩大類。一類為在預先修飾或沒有修飾的四氧化三鐵分散溶液中加入帶有羧基的單體(如，丙烯酸，甲基丙烯酸，富馬酸，馬來酸等)，再以各種方式(如，紫外照射，其他射線照射，微波照射，或者加入引發劑等)引發單體聚合，從而形成表面帶羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒。這種方法制備的表面羧基化的陰離子性四氧化三鐵顆粒往往會有沒有反應完全的單體殘留物，給所制得的磁性顆粒帶來不必要的額外的毒性，同時單體的聚合方式可能對加入的藥物等活性物質造成一定的損傷，因此不利于含有藥物等活性物質的陰離子性磁性顆粒的制備。另一種方法是在預先修飾或者沒修飾的四氧化三鐵顆粒分散液中加入各種帶羧基的小分子物質(如檸檬酸，各類氨基酸等)或者事先聚合或改性好的帶有羧基的合成或天然高分子(如，羧基化的殼聚糖，羧基化的環糊精，羧基化纖維素，羧基化聚氨基酸，羧基化的葡聚糖，聚丙烯酸類均聚或共聚大分子等)，通過配體置換，靜電吸附，分子間力，化學鏈接后物理包覆的手段，一步或者多步或層層自組裝為表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒。這種方法所得的磁性顆粒，或者不能在制備的同時將藥物載進磁性顆粒(如檸檬酸)，或者所選用的聚合物多為天然高分子的改性物，其原料不可控因素太多，改性后羧基的含量也不可控，或者就是不可生物降解的聚合物，這都會給磁性顆粒的生物毒性及性能穩定性帶來不必要的隱患。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒的制備方法，旨在解決以目前的制備方法制備的表面羧基化的陰離子性四氧化三鐵顆粒往往會有沒有反應完全的單體殘留物，給所制得的磁性顆粒帶來不必要的額外的毒性，同時單體的聚合方式對加入的藥物等活性物質造成一定的損傷，而且不能在制備的同時將藥物載進磁性顆粒的問題。另外，本發明中所采用的含羧基的陰離子聚合物具有良好的生物相容性和可生物降解性，加上其自身的兩親性和乳化劑作用，不僅可以獲得生物毒性小的磁性功能化顆粒，還能增加磁性顆粒在水溶液環境中的穩定性。
[0005]本發明是這樣實現的，一種表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0006]分別稱取FeCl3.6H20和FeCl2.4H20，摩爾比為2: 1，在有氮氣或其他惰性氣體的保護或者沒有氮氣等惰性氣體的保護下分別或者共同混合攪拌1?30分鐘，溶于5-1000ml去離子水中，得到各自的或混合的鐵鹽水溶液；
[0007]加入氨水調節pH至9?13，攪拌0?30分鐘，再加入油酸1?100ml，0?90°C反應1?180分鐘，丙酮洗滌數次，室溫下真空干燥12?24小時；將黑色顆粒分散于1?100ml烷烴有機溶劑中待用；
[0008]取一定量的聚合物溶于1?50ml丙酮中，取上述四氧化三鐵的烷烴溶液1?10ml，濃度0.2?5mg/ml，攪拌混合，將混合溶液加入10?1000ml去離子水中，攪拌12?24小時；
[0009]反應結束后，磁分離的方式獲得表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒，并以去離子水清洗3-5遍后重新分散于去離子水中待用，或真空冷凍干燥12?72小時或真空室溫干燥12?24小時，得白色或黃棕色粉末待用。
[0010]進一步，其中端甲氧基聚乙二醇分子量為500?lOOOOg/mol，聚羧基己內酯分子量為 500 ?5000g/mol ；
[0011]進一步，所述聚合物加入量為0.01g?20g/ml ;所述攪拌速度為300?3000r/min0
[0012]進一步，所述FeCl3.6Η20可溶性三價鐵或采用Fe(S04)3.7H20、硫酸鐵、硝酸鐵、檸檬酸鐵中的一種替代。
[0013]進一步，所述FeCl2.4H20可溶性二價鐵或采用硫酸亞鐵、水合硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、檸檬酸亞鐵中的一種替代。
[0014]進一步，所述聚合物為端甲氧基聚乙二醇一聚羧基己內酯，端甲氧基聚乙二醇一聚羧基己內酯一端甲氧基聚乙二醇，聚羧基己內酯一聚乙二醇一聚羧基己內酯，端甲氧基聚乙二醇一聚羧基己內酯-聚己內酯，端甲氧基聚乙二醇一聚己內酯-聚羧基己內酯，端甲氧基聚乙二醇一聚羧基己內酯-聚己內酯-端甲氧基聚乙二醇，聚己內酯-聚羧基己內酯-聚乙二醇一聚羧基己內酯-聚己內酯，聚羧基己內酯-聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯-聚羧基己內酯中的一種。
[0015]進一步，所述丙酮溶劑或采用四氫呋喃，二甲亞砜，乙腈中的一種或幾種替代。
[0016]進一步，所述四氧化三鐵的烷烴溶劑或采用如正庚烷，正己烷，異戊烷，正戊烷等烷烴有機溶劑中的一種替代。
[0017]本發明所制備的四氧化三鐵納米顆粒，在水溶液中具有良好的分散性，晶粒尺寸為5?80nm(制備工藝可控制晶粒尺寸)，晶粒尺寸均勾，水合直徑為50?400nm，顆粒表面帶負電(小于等于-lmv，隨共聚物組成比及加入磁性顆粒量有所變化)。該顆粒具有較高飽和磁化強度10?70emu/g，具有超順磁性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明實施例提供的表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒的制備方法流程圖。
[0019]圖2是本發明實施例提供的表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒的TEM圖片(磷酸鎢負染)
[0020]圖3是本發明實施例提供的表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒在去離子水中的zeta電位分布圖。
[0021]圖4是本發明實施例提供的表面為羧基的陰離子性聚合物包覆的四氧化三鐵顆粒的水合粒徑分布圖。
[0022]圖5是本發明實施例提供的表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒的磁滯回線。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0024]本發明提供了一種制備表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒的方法，采用PEG與PCCL的兩嵌段和多嵌段共聚物為原料，以配體置換及疏水鏈段間作用，制備尺寸分布均勻，在水溶液中能穩定分散的具有高磁飽和強度的陰離子性四氧化三鐵納米顆粒。該顆粒制備條件溫和，便于生物活性藥物的裝載。
[0025]本發明采用兩步法制備。首先在水溶液中制備油酸修飾的四氧化三鐵納米顆粒，再加入PEG與PCCL的兩嵌段和多嵌段含羧基的陰離子聚合物在水溶液中以溶劑揮發法制備表面為羧基的陰離子性四氧化三鐵顆粒。這里的含羧基的陰離子聚合物由于在水溶液中具有兩親性，即是陰離子性試劑，又是系統的表面活性劑，還能保護裝載的藥物不被環境侵害。所制備的顆粒表面帶羧基，為負電性，且羧基密度和負電性強弱可根據PCCL片段的長度和聚合物的加入量來調節和控制，在水中能夠均勻穩定分散，其粒徑可控，磁飽和強度高。表面的羧基便于進一步與生物活性物質或其他藥物連接，聚合物的可生物降解性便于藥物的裝載和控制釋放系統的設計。
[0026]下面結合附圖對本發明的應用原理作進一步描述。
[0027]S101:分別稱取FeCl3.6H20和FeCl2.4H20，摩爾比為2: 1，在有氮氣或其他惰性氣體的保護或者沒有氮氣等惰性氣體的保護下分別或者共同混合攪拌1?30分鐘，溶于5-1000ml去離子水中，得到各自的或混合的鐵鹽水溶液；
[0028]S102:加入氨水調節pH至9?13，攪拌0?30分鐘，再加入油酸1?100ml，0?90°C反應1?180分鐘，丙酮洗滌數次，室溫下真空干燥12?24小時；將黑色顆粒分散于1?100ml烷烴有機溶劑中待用；
[0029]S103:取一定量的聚合物溶于1?50ml丙酮中，取上述四氧化三鐵的烷烴溶液1?10ml，濃度0.2?5mg/ml，攪拌混合，將混合溶液加入10?1000ml去離子水中，攪拌12?24小時；
[0030]S104:反應結束后，磁分離的方式獲得用含羧基的陰離子性聚合物包覆的四氧化三鐵顆粒，并以去離子水清洗