專(zhuān)利名稱(chēng)：雙包覆水基磁流體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米科學(xué)技術(shù)及生物醫(yī)藥領(lǐng)域，涉及一種雙包覆水基磁流 體及其制備方法。 技術(shù)背景所謂磁流體又稱(chēng)磁性液體，是將吸附有表面活性劑的磁性納米顆粒在 載液中高度分散而形成的膠體體系，兼有納米固體材料的超順磁性和液體 的流動(dòng)性，是一種新型的液體功能納米材料，已廣泛用于密封、潤(rùn)滑、阻 尼、研磨、分離、印染印刷及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。近年來(lái)磁流體已經(jīng)擴(kuò)展到 生物醫(yī)藥領(lǐng)域的細(xì)胞分離、腫瘤熱療、核磁共振造影成像和靶向制劑等。由于非水基磁流體具有非生物相容性，所以生物醫(yī)藥領(lǐng)域主要是水基 磁流體。而用表面活性劑包覆的水基磁流體很難進(jìn)行表面功能化修飾，表 面活性不夠，因而限制了在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。生物醫(yī)藥領(lǐng)域使用的磁 流體需用親水性高分子對(duì)磁性納米顆粒進(jìn)行包覆修飾，可以提高磁性顆粒 的生物相容性，親水性髙分子上可以連接其他配體的活性基團(tuán)，能進(jìn)一步負(fù)載多種功能高分子，例如多肽、抗體、酶、DNA和RNA等，從而制備出具 有特殊功能的磁性顆粒載體材料。制備生物醫(yī)藥領(lǐng)域用磁流體的關(guān)鍵技術(shù)是磁性納米顆粒的合成和磁性 納米顆粒的表面改性。目前已有用水溶性淀粉見(jiàn)CN1822254A、殼聚糖的衍 生物見(jiàn)CN1702782A、葡聚糖見(jiàn)CN1750183A、聚酰胺基胺樹(shù)枝形聚合物見(jiàn) CN1913055A等包覆制備了生物醫(yī)藥用磁流體?，F(xiàn)有技術(shù)存在一些不足，一 是磁性納米顆粒的合成技術(shù)中，多數(shù)難以合成出完全符合尺寸要求的磁性 納米顆粒，如CN1702782A用離心分離的方法將不穩(wěn)定的顆粒除掉，從該專(zhuān)利申請(qǐng)的透射電鏡照片看，粒子的黏結(jié)現(xiàn)象明顯，說(shuō)明合成反應(yīng)的控制條 件和用高分子材料包覆的效果欠佳；二是磁性偏弱，例如CN1702782A提供 的水基磁流體的飽和磁化強(qiáng)度僅為1. 6 - 2. 5emu/g,所有實(shí)施例制備的水基 磁流體飽和磁化強(qiáng)度都小于1. Oemu/g。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的就是提供一種粒徑更小、分布更窄、強(qiáng)磁響應(yīng)、高穩(wěn)定性的雙包覆水基磁流體及其制備方法。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一是進(jìn)一步優(yōu)化了納米Fe30,顆粒的制備工藝，從 反應(yīng)物濃度、攪拌速度、溶液pH值、反應(yīng)溫度到反應(yīng)時(shí)間等，有效地控制 納米顆粒的成核速率和核生長(zhǎng)速率，納米顆粒的粒徑可以全部在超順磁性 尺度范圍，不用離心分離除掉不合格的大顆粒。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之二是選擇藥用瓊脂和聚乙二醇作為分散劑，納米 Fe304顆粒的合成與表面改性分步進(jìn)行的方式制備雙包覆水基磁流體，具有工藝簡(jiǎn)單、改性過(guò)程易控的特點(diǎn)。本發(fā)明可以通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)雙包覆水基磁流體包括水、納米Fe304 顆粒和分散劑，其特征在于所述的納米FeA顆粒粒徑為l~16nm,納米 Fe304顆粒表面包覆的分散劑為藥用瓊脂和聚乙二醇4000 - 6000，納米Fe304 顆粒表面包覆的藥用瓊脂和聚乙二醇4000 ~ 6000得到的復(fù)合顆粒粒徑小于 45nm。用藥用瓊脂和聚乙二醇雙包覆的納米Fe30,顆粒均勻分散于水相中， 形成長(zhǎng)期穩(wěn)定存在的水基磁流體。藥用瓊脂和聚乙二醇雙包覆的納米Fe304 顆粒表面帶有大量功能集團(tuán)羧基和羥基等活性基團(tuán)，使雙包覆水基磁流 體具有良好磁響應(yīng)性、生物親和性、生物可降解性和懸浮穩(wěn)定性，可用于 作為特殊治療和診斷的藥物載體，進(jìn)一步拓寬磁流體在現(xiàn)代生物醫(yī)藥領(lǐng)域 的應(yīng)用范圍。雙包覆水基磁流體的制備方法用化學(xué)沉淀法，釆用化學(xué)共沉淀合成納 米Fe幾顆粒，納米Fe304顆粒的合成與表面改性分步進(jìn)行，包括以下步驟(1 )分別配制濃度為0. 1 ~ 0. 8mol/L的Fe"和Fe2+水溶液，按Fe"與Fe2+ 物質(zhì)的量之比為1.00 - 1. 75混合，得到混合液；(2)攪拌混合液，將質(zhì)量 濃度25%麗3 H20倒入混合液中，混合液與氨水的體積比為100 : 6 - 45, NH3.H20的加入可以滴加或分幾次倒入，攪拌速度500 - 3000r/min,溫度 25~45°C,溶液的pH值9 11,反應(yīng)時(shí)間30 120min,得到納米？6304顆粒；(3)取鐵總質(zhì)量的0. 0%藥用瓊脂放入蒸餾水中，藥用瓊脂與蒸餾水 質(zhì)量比為1 : 100，加熱80 95X:使之溶解，倒入步驟(2)中，撹拌速度 500 ~ 3000r/min，溫度50 65。C,溶液的pH值6 9，反應(yīng)60 120min， 得到藥用瓊脂包覆的納米Fe^顆粒；(4 )將含有瓊脂包覆的納米Fe^顆粒 的液體取出，用蒸餾水洗滌3 - 5次，調(diào)pH值4 ~ 5，用超聲波分散10 - 60min， 洗滌與超聲波分散可以間歇交替進(jìn)行；(5)取鐵總質(zhì)量的0. 1~1. 0%聚乙二醇放入蒸餾水中使之溶解，聚乙二醇與蒸餾水質(zhì)量比為i:ioo,倒入反應(yīng) 液中進(jìn)行第二次包覆，攪拌速度500 - 3000r/min，溫度50 65。C，反應(yīng)60-120min,得雙包覆水基磁流體。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1、 本發(fā)明的納米顆粒的粒徑全部在超順磁性尺度范圍，不用離心分離 除掉不合格的大顆粒，具有良好的磁響應(yīng)性、生物親和性、生物可降解性 和懸浮穩(wěn)定性，磁流體的飽和磁化強(qiáng)度為1.0-10. Oemu/g。2、 本發(fā)明選用的藥用瓊脂和聚乙二醇4000 - 6000是藥劑學(xué)中最常用 的囊材，原料易得，價(jià)格低廉，可以降低磁流體的成本；釆用雙包覆的水 基磁流體同時(shí)含有多種可以連接其他配體的活性基團(tuán)，便于與多種藥物、 蛋白質(zhì)、基因或細(xì)胞等進(jìn)行連接，藥用瓊脂和聚乙二醇對(duì)一些易水解的藥 物還有一定的穩(wěn)定作用，因而更適合用作磁性載體材料，并可用作磁靶向 藥物載體；聚乙二醇理化性質(zhì)穩(wěn)定，不但與水以及與多種有機(jī)溶劑有親和 性，擴(kuò)大了磁流體的應(yīng)用范圍，更廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。3、 本發(fā)明通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)共沉淀法合成工藝，有效地控制了納米 顆粒的成核速率和核生長(zhǎng)速率，使Fe304顆粒粒徑細(xì)小而且均勻；通過(guò)優(yōu)化改性工藝和用瓊脂、聚乙二醇雙包覆，包覆得更緊密，具有包覆效杲更好、 納米顆粒單分散性良好、懸浮穩(wěn)定和存在時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的雙包覆水基磁流體放大20萬(wàn)倍的TEM照片。 圖2為本發(fā)明的雙包覆水基磁流體的磁光效應(yīng)照片。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。 實(shí)施例一(1) 稱(chēng)取27. 029gFeCl3 6H20加入煮沸的二次蒸餾水中，攪拌溶解， 冷卻至室溫后，滴入3 5mL稀鹽酸，然后加入11. 361gFeCl2 4H20,攪拌 溶解，混合溶液總體積lOOOmL,混合液中Fe'+和Fe2+按物質(zhì)的量之比為1. 75;(2) 將混合液置于反應(yīng)器中預(yù)熱并撹拌使之充分混合，量取85. OmL 濃度為25%的NH3 PW)倒入反應(yīng)器中，NH3 H20的加入也可以滴加或分幾次 倒入，攪拌速度由1000 r/min逐步提高到2500r/min,溫度控制在35'C, 溶液的pH值10,恒溫反應(yīng)60min,得到納米？6304顆粒；說(shuō) (3 )稱(chēng)取0. 06g藥用瓊脂放入6mL蒸餾水中，加熱9(TC使之溶解，倒 入步驟(2)中，攪拌速度由1000 r/min逐步提高到2S00r/min，溫度55 °C,溶液pH值7 8,反應(yīng)60min,得到瓊脂包覆的納米Fe304顆粒；(4) 將含有瓊脂包覆的納米FeA顆粒的液體取出用二次蒸餾水洗滌 3~5次，再用稀鹽酸調(diào)整其pH值至5,用超聲波分散20min;(5) 稱(chēng)取0. 05g的聚乙二醇4000投于5mL 二次蒸餾水中使之溶解， 倒入反應(yīng)液中進(jìn)行第二次包覆，攪拌速度由1000 r/min逐步提高到2500 r/min，溫度55。C,反應(yīng)60min，得雙包覆水基磁流體。本發(fā)明的雙包覆的磁性納米顆粒的形狀為近似球形，含鐵量8.792 mg/mL，飽和磁化強(qiáng)度為2. Oemu/g。本發(fā)明的磁流體經(jīng)粒徑分析報(bào)告測(cè)試， 2~15nm,約87. 0%; 5. 1 ~ 10nm,約13. 0%，粒徑在2 10nm。實(shí)施例二(1) 稱(chēng)取108. 116gFeCl3'6&0加到煮沸的二次蒸餾水中，攪拌溶解， 冷卻至室溫后，滴入3 5mLHCl，然后加入45. 444g FeCl2 4H20,攪拌溶 解，混合溶液總體積1000mL，混合液中Fe3+和Fe"按物質(zhì)的量之比為1.75;(2) 將混合液置于反應(yīng)器中預(yù)熱并攪拌使之充分混合，取325mL濃度 為25%的NH3 , H20倒入反應(yīng)器中，攪拌速度由1000 r/min逐步提高到3000 r/min，溫度35。C，溶液pH值lO，恒溫反應(yīng)60min。得到納米？6304顆粒；(3) 稱(chēng)取0. 24g藥用瓊脂放入24mL蒸餾水中，加熱9(TC使之溶解， 倒入步驟(2)中，攪拌速度由1000 r/min逐步提高到2500r/min,溫度 55°C,溶液pH值7 8，反應(yīng)60min,得到瓊脂包覆的納米？6304顆粒；(4) 將含有瓊脂包覆的納米FeA顆粒的液體取出用二次蒸餾水洗滌 3~5次，再用稀鹽酸調(diào)整其pH值至5，用超聲波分散25min;(5 )稱(chēng)取0. 20g的聚乙二醇6000投于20mL 二次蒸餾水中使之溶解， 倒入反應(yīng)液中進(jìn)行第二次包覆，攪拌速度由1000 r/min逐步提高到 2500r/min，溫度55。C，反應(yīng)60min,得雙包覆水基磁流體。該磁流體中，雙包覆的磁性納米顆粒的形狀為近似球形，粒徑在2~ 15nm,含鐵量35. 168mg/mL，飽和磁化強(qiáng)度為3. 7emu/g。
權(quán)利要求
1、一種雙包覆水基磁硫體，包括水、納米Fe3O4顆粒和分散劑，其特征在于所述的納米Fe3O4顆粒粒徑為1～16nm，納米Fe3O4顆粒表面包覆的分散劑為藥用瓊脂和聚乙二醇4000～6000，納米Fe3O4顆粒表面包覆的藥用瓊脂和聚乙二醇得到的復(fù)合顆粒粒徑小于45nm。
2、 一種雙包覆水基磁流體的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1 )分別配制濃度為0. 1 ~ 0. 8mol/L的Fe"和Fe2+水溶液，按Fe'+與 Fe1勿質(zhì)的量之比為1.00~1.75混合，得到混合液；(2) 攪拌混合液，將質(zhì)量濃度25% NH3 H20倒入混合液中，混合液與 氨水的體積比為100 : 6 - 45，攪拌速度500 ~ 3000r/min，溫度25 45。C， 溶液的pH值9 11，反應(yīng)時(shí)間30 - 120niin，得到納米？6304顆粒；(3) 取鐵總質(zhì)量的Q. 1~1. 0%藥用瓊脂放入蒸餾水中，藥用瓊脂與蒸 餾水質(zhì)量比為1 : 100，加熱80 95X:使之溶解，倒入步驟(2)中，攪拌 速度500 ~ 3000r/min，溫度50~ 65。C，溶液的pH值6 ~ 9，反應(yīng)60~ 120min， 得到藥用瓊脂包覆的納米Fe304顆粒；(4 )將含有藥用瓊脂包覆的納米Fe304顆粒的液體取出，用蒸餾水洗滌 3~5次，調(diào)pH值4 5，用超聲波分散10-60min;(5 )取鐵總質(zhì)量的0. 1 ~ 1. 0°/。聚乙二醇4000 ~ 6000放入蒸餾水中使之 溶解，聚乙二醇與蒸餾水質(zhì)量比為1 : 100,倒入反應(yīng)液中進(jìn)行第二次包覆， 攪拌速度500 ~ 3000r/min，溫度50 65。C,反應(yīng)60 - 120min,得到雙包覆 水基磁流體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述制備雙包覆水基磁流體的方法，其特征在于步 驟(2 )中NH3 H20的加入可以滴加或分幾次倒入。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述制備雙包覆水基磁流體的方法，其特征在于步 驟(4)中洗滌與超聲波分散可以間歇交替進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙包覆水基磁流體及其制備方法，磁流體包括水、納米Fe₃O₄顆粒和分散劑，其特征在于納米Fe₃O₄顆粒粒徑為1～16nm，納米Fe₃O₄顆粒表面包覆的分散劑為藥用瓊脂和聚乙二醇，納米Fe₃O₄顆粒表面包覆藥用瓊脂和聚乙二醇得到的復(fù)合顆粒粒徑小于45nm；選擇藥用瓊脂和聚乙二醇作為分散劑，納米Fe₃O₄顆粒的合成與表面改性分步進(jìn)行的方式制備雙包覆水基磁流體，其表面帶有功能集團(tuán)羧基和羥基等活性基團(tuán)，使雙包覆水基磁流體具有良好磁響應(yīng)性、生物親和性、生物可降解性和懸浮穩(wěn)定性，磁流體的飽和磁化強(qiáng)度為1.0～10.0emu/g，用于作為特殊治療和診斷的藥物載體等生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F1/44GK101256870SQ20071003274
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者苑星海 申請(qǐng)人:嘉應(yīng)學(xué)院