[发明专利]在水相具有高分散稳定性的Fe3O4纳米颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在水相具有高分散稳定性的Fe₃O₄纳米颗粒及其制备方法，尤其涉及一种在水相具有高分散稳定性的多羧基修饰Fe₃O₄纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

近年来，Fe₃O₄磁性纳米粒子(MNPs)因其独特的磁响应性、超顺磁性和良好的生物相容性，在生物分离、磁热疗、靶向给药、磁共振造影(MRI)等生物领域都有着广泛的应用。在上述这些生物应用中，磁性纳米粒子不仅要具备优异的磁性能和均一的粒径及较窄的粒径分布，更要在生物环境下具有良好的分散性、稳定性和特定的表面化学性能。然而，由于MNPs的纳米尺度和大的表面能，使其在生物环境下容易聚集和沉降，从而导致其理化性能的改变，甚至在体内应用时易造成血管的堵塞。因此，为了更好地应用于生物领域，需要对MNPs进行表面修饰，以使其在水相或其他生物溶剂中具有高分散稳定性。

目前对MNPs进行修饰的常用方法有以下两种：1)直接法：在制备MNPs过程中引入亲水性表面活性剂直接制得亲水性的MNPs；2)配体交换法：对制备的油溶性MNPs进行配体交换或包被使其表面连接亲水性分子而具有良好的亲水性。其中，配体交换法是选用可与MNPs偶联的水溶性配体，在一定条件下置换由油相热分解法制备的MNPs表面的油酸配体，从而得到可分散于水体系中的MNPs。这种方法具备灵活、便利的特点，从而成为制备可水相分散的MNPs的主要方法之一。为了使MNPs更好的应用到生物领域，表面修饰剂不仅需要能够易与MNPs上的Fe原子相偶联的能力，更需要具备良好的生物相容性和易与其他生物大分子相结合的能力。带多羧基的亲水性小分子如柠檬酸、腐殖酸和二巯基丁二酸等，因其易与Fe原子相偶联且具有良好的生物相容性，是一类很好的MNPs表面修饰剂。并且由于其多羧基的特点，所得MNPs有望在很宽的pH范围内具备良好的水体系分散稳定性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种在水相具有高分散稳定性的亲水性Fe₃O₄纳米颗粒。

为实现上述目的，本发明提供了一种通过配体交换法制备在水相具有高分散稳定性的多羧基修饰的Fe₃O₄纳米颗粒。

本发明以高沸点有机溶剂为溶剂，油酸为配体，先通过高温热分解的方法制备单分散的油溶性磁性纳米粒子，再用配体交换法得到在水相具有高分散稳定性的多羧基配体修饰的亲水性Fe₃O₄纳米颗粒。

具体地，本发明的在水相具有高分散稳定性的多羧基配体修饰的Fe₃O₄纳米颗粒以单分散油溶性Fe₃O₄纳米颗粒为核，首先以高沸点有机溶剂为溶剂，高温热分解油酸铁得到单分散、粒径均一的油溶性Fe₃O₄纳米颗粒；其次，油溶性Fe₃O₄纳米颗粒通过配体交换后其表面偶联上多羧基配体；由于多羧基配体具有优异的亲水性，因此，经过表面修饰后得到的多羧基修饰Fe₃O₄纳米颗粒在水相具有高分散稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的：

一方面，本发明提供了一种在水相具有高分散稳定性的Fe₃O₄纳米颗粒。

在本发明中，Fe₃O₄纳米颗粒的表面由亲水性的多羧基配体修饰。由于Fe₃O₄纳米颗粒表面的配体水解后得到羧酸离子，因此，所述Fe₃O₄纳米颗粒的颗粒表面是带负电荷。其中，所述亲水性的多羧基配体为含有三个及三个以上羧基的多羧基有机分子。

在本发明的较佳实施方式中，多羧基有机分子为柠檬酸、丁烷四羧酸、N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐等有机分子。

另一方面，本发明提供了一种制备如上所述在水相具有高分散稳定性的水溶性Fe₃O₄纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

步骤一、以油酸钠和氯化铁为反应物，正己烷、无水乙醇和去离子水为混合溶剂，制备油酸铁前驱体；