[发明专利]一种四氧化三铁为核的温度、CO2响应性星形杂化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料和生物医学工程领域，具体涉及一种四氧化三铁为核的温度、CO₂响应性星形杂化材料的制备方法。

背景技术

四氧化三铁可以通过共沉淀法、超声沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等手段制备，是一种常用的磁性纳米材料。四氧化三铁具有很好的顺磁性、较高的饱和磁场强度、生物相容性以及较强的磁响应性等优异的性能。四氧化三铁可以作为磁流体、磁记录材料、颜料以及电子材料等，同时，四氧化三铁还可用于医学中的磁共振成像，对肿瘤组织进行深入详细的观察，提供更多诊疗信息。纳米四氧化三铁在生命科学、化学、生物医药领域具有广泛的应用，在科学研究和工业应用中均受到了很大的关注。

环境响应性聚合物因在纳米科技、药物控释、纳米反应器等领域有很好的应用前景，近年来一直是人们研究的重点。当外界环境发生微小变化时，环境响应性聚合物会相应地迅速发生比较明显的物理或化学变化，在这一系列物理或化学变化中，研究最多的是其水溶液性质的变化，即在水溶液中，当温度、pH、光照等外部环境发生变化时，聚合物链之间或聚合物链与溶剂之间在分子水平上的相互作用会发生变化，进而经历从溶解到不溶的变化过程。近年来，环境响应性聚合物的研究也在不断深化。Zhao（Han D. H., Boissiere O., Kumar S., Tong X., Tremblay L., Zhao Y.. Macromolecules 2012, 45, 7440-7445）等通过将2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯与N,N-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯共聚，制备了具有温度和CO₂双重响应性的聚合物。研究表明，此类聚合物的温度和CO₂响应性可以通过改变聚合物组分中两种单体的比例进行调节、设计。

利用四氧化三铁自身的磁性和良好的生物相容性，结合原子转移自由基聚合，在四氧化三铁表面引入聚（2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯-co-N,N-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯）链段，制备四氧化三铁为核的具有温度和CO₂响应性的星形杂化材料，这在纳米科技、生物医学、纳米药物载体等领域将具有广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种四氧化三铁为核的温度、CO₂响应性星形杂化材料的制备方法。

本发明的目的是将具有温度和CO₂响应性的聚合物引入到四氧化三铁上，使所获得的星形杂化材料具有磁性、温度响应性和CO₂响应性。本发明以2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯和N,N-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯为单体，采用原子转移自由基聚合的方法，制备一系列以四氧化三铁为核的具有温度和CO₂响应性的星形杂化材料。

技术方案：本发明提出的四氧化三铁为核的温度、CO2响应性星形杂化材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将四氧化三铁分散于溶剂A中，按照四氧化三铁质量的0.1～3.0倍的量加入2-溴代异丁酸，体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为10～40^oC，反应时间为10～90小时，经沉淀剂B沉淀，离心、烘干，得到表面溴化的四氧化三铁；

(2)将表面溴化的四氧化三铁分散在溶剂C中，加入单体2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯和N,N-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯，单体2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯和N,N-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的摩尔比为：95:5～2:1，单体的总质量为引发剂质量的5～100倍。在催化剂D作用下，体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为25～120^oC，反应时间为4～60小时，除去催化剂D后，经沉淀剂E沉淀，将沉淀物过滤烘干至恒重，即得到四氧化三铁为核的温度、CO₂响应性星形杂化材料。

本发明中，所述溶剂A为正己烷、环己烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或苯甲醚中的一种或几种。

本发明中，所述沉淀剂B为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或几种。

本发明中，所述溶剂C为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、苯甲醚或二甲基亚砜中的一种或几种。