[发明专利]在生理缓冲液中能够高度溶解并稳定分散的生物相容性磁性纳米晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学、纳米科学及其生物医学领域，特别涉及利用“一锅”法在高沸点非极性或高沸点弱极性溶剂中制备高结晶度、能在生理缓冲液中高度溶解并稳定分散的生物相容性磁性纳米晶体。

背景技术

磁性纳米晶体广泛应用于生物医学领域，包括：核磁共振造影(MRI)、细胞分离与标记、DNA分离、肿瘤的磁热治疗以及靶向药物载体等。然而，磁性纳米微粒的磁响应特性、生物相容性以及在生理条件下的稳定性一直制约着磁性纳米晶体在上述领域中的应用。

目前，磁性纳米微粒的化学制备方法主要包括：共沉淀法、高温热分解法、微乳液法、超声化学法等。共沉淀法制备得到的纳米微粒尺寸分布宽，产物组成不够明确；微乳液法制备的纳米微粒结晶度差，磁响应弱；超声化学法在纳米微粒的尺寸和形貌控制方面较差。近年来兴起的高温热分解法则克服了上述制备方法的缺点。由于高温热分解法采用较高的反应温度，有利于控制纳米晶体的成核和生长过程，因此所得到的纳米晶体结晶度高，尺寸分布窄；另一方面，该法采用有机相反应，从而避免了与铁离子有着极强配位能力的水参与反应过程，因此采用高温热分解法制备得到的磁性纳米晶体组成明确。从文献报道看，热分解法制备磁性氧化铁纳米晶体一般要采用非极性溶解或弱极性溶剂作为反应介质，同时采用带有长烷基链的有机小分子，如：脂肪酸、脂肪胺或脂肪醇等，作稳定剂。例如：Alivisatos等人曾最早利用热分解方法，通过在三辛胺中热分解(300℃)预先溶于辛胺的FeCup₃(Cup＝C₆H₅N(NO)O^-)，得到了油溶性的高质量磁性γ-Fe₂O₃磁性纳米晶体(J.Am.Chem.Soc.1999，121，11595)；彭笑刚等人则通过直接在十八烯中分解油酸铁(300℃)的方法制备了高质量的油溶性磁性Fe₃O₄纳米晶体(Chem.Mater.2004，16，3931)；Taeghwan Hyeon等人在油酸存在的条件下通过在十八烯中热分解油酸铁的方法实现了高质量油溶性Fe₃O₄纳米晶体的大规模制备，当反应温度高于320℃的时候，还得到了单质铁纳米晶体(Nature Materials，2004，3，892)；Taeghwan Hyeon等人还报道了以五羰基铁为原料，以二辛醚为溶剂，以月桂酸为稳定剂，以三甲基氮氧化物为氧化剂，利用热分解方法制备了油溶性尺寸为13纳米的γ-Fe₂O₃磁性纳米晶体(J.Am.Chem.Soc.2001，123，12798)；Jinwoo Cheon等人同样利用五羰基铁为原料，以邻二氯苯为反应介质，以十二胺为表面稳定剂，在180℃下反应制备得到了12纳米的油溶性γ-Fe₂O₃磁性纳米晶体；Sun Shouheng等人通过以苯醚为溶剂，在油酸、油胺和1，2-十六烷二醇存在的条件下，通过分解乙酰丙酮铁实现了4～16纳米的磁性氧化铁纳米晶体的制备(J.Am.Chem.Soc.2002，124，8204)。上述研究工作奠定了高质量磁性纳米晶体的制备基础，然而采用上述方法得到的磁性纳米晶体，其表面只修饰有带长烷基链的小分子。这种修饰使得到的磁性纳米晶体只能溶解或分散在非极性或弱极性的有机介质中，因此，不能在单个微粒尺度上被用于生物医学领域。尽管通过复杂的后期配体置换可以使表面具有疏水结构的磁性纳米晶体具有水溶性，但该过程比较复杂，不利于实际应用。