[发明专利]一种表面修饰官能团的磁性纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多种表面官能团修饰的磁性纳米粒子的制备方法，属于无机先进纳米材料制备工艺技术领域。

技术背景

近十几年，磁性纳米材料受到了人们的极大关注，它在机械，电子，光学，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。通过在纳米磁性粒子表面接枝多种具备不同性质的功能化基团，使得纳米材料在实现多功能化同时具备易分离、可识别等优点。因此，磁性纳米粒子的制备及表面修饰在当前纳米科学研究中占据重要的地位，其关键技术是控制磁性粒子的尺寸和表面性质。目前存在的制备方法中，对尺寸控制并不困难，但表面官能团修饰及表面电性控制技术仍待改进。通过对纳米磁性粒子进行表面修饰，既可以改善其生物相容性，又赋予它各种特殊功能。通常可经过共聚、接枝或表面改性，使磁性粒子表面带有羟基、羧基、氨基等功能基团，然后再与蛋白质、抗体、抗原等连接，应用于细胞分离、靶向药物、磁共振成像和免疫分析等方面。目前，磁性纳米微粒表面修饰及电性控制是化学和生物医学的一个热门研究课题。

有研究报道了一些表面官能团修饰的磁性纳米粒子的制备与应用，他们分别是在特定制备条件下得到了某种表面修饰磁性粒子(Chem.Eur.J.2006，12，6341-6347；Chem.Mater.2004，16，2344-2354；Bioch.Eng.J.2008，40，408-414；Adv.Drug Delivery Rev.2010，62，284-304；Mater.Sci Eng.C.2010，30，484-490；J.Am.Chem Soc.2005，127，7316-7317)，制备方法不具备普适性。目前未见通过一步溶剂热法在简易、通用条件下制备具备不同表面性质的磁性纳米粒子的相关报道。因此发展新的便捷、普适制备方法，获得具有特定尺寸、表面有机官能团修饰、表面电性可控、粒径分布较窄等特点的磁性纳米粒子，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过一步溶剂热法控制合成不同表面性质的磁性纳米粒子的方法。

本发明为一种表面修饰的磁性纳米粒子的制备方法，磁性纳米粒子产物的直径为30-300nm，粒径均一，分散度良好，磁学性能良好，表面官能团丰富，表面电性可控，所述制备方法便捷、高效，并具备普适性、可控性的优点。通过所述的制备方法，根据需求将多种具有不同活性基团的有机分子接在磁性粒子表面，使得纳米磁性粒子上修饰有丰富的有机官能团，如氨基、亚氨基、羟基及羧基等，提高其环境的适配性，使其具备更高的实际应用价值。本发明提及的制备方法没有采用有机分子连接的常见方法，而是将官能团直接嵌入纳米磁性微球，使得产品的官能团修饰牢固，具有较好的稳定性。此外，通过控制表面修饰剂的加入量能够定量控制磁性微球表面电性的正负及强弱，使其在生物医药及生物分离等领域具有更宽的应用范围。

本发明的技术方案如下：一种通过一步溶剂热法控制合成表面官能团修饰的磁性纳米粒子的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a.将三价铁的可溶性盐和醋酸钠或醋酸钾溶于乙二醇制得均一透明混合溶液，三价铁的可溶性盐在乙二醇溶液中的浓度范围为：0.05-0.50mol/L，醋酸钠或醋酸钾在乙二醇溶液中的浓度范围为：0.50-1.50mol/L；

b.将具备特征官能团的表面修饰剂(如乙二胺EDA，聚乙烯亚胺PEI，聚乙二醇PEG，葡萄糖酸钠SG，聚丙烯酸等)加入步骤a所得溶液中，搅拌、超声得到均一悬浊液，特征官能团为如氨基、亚氨基、羟基及羧基等；

c.将步骤b所得溶液移入有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜进行溶剂热反应，温度范围为150-220℃，反应时间为6-96小时，保持反应体系压力在2-8个大气压范围内，反应结束自然冷却至室温；

d.反应釜中下层沉淀即为目标产物，用去离子水或无水乙醇离心洗涤，去掉产物中溶剂，室温干燥后即可得到表面官能团(如氨基、亚氨基、羟基和羧基等)修饰的磁性纳米粒子。

三价铁盐与醋酸钠或醋酸钾摩尔比范围为：1∶3-1∶9，最佳比例为1∶6；三价铁盐与乙二胺摩尔比范围为：1∶4.1-1∶40.5，最佳比例为：1∶21；三价铁盐与聚乙烯亚胺(M.W＝70,000，50％水溶液)的摩尔比范围为：1∶0.001-1∶0.005，最佳比例为：1∶0.0029；三价铁盐与聚乙二醇(M.W＝1000)的摩尔比范围为：1∶0.14-1∶1.4，最佳比例为1∶0.56；三价铁盐与葡萄糖酸钠的摩尔比范围为：1∶0.62-1∶6.18，最佳比例为：1∶2.48。