[发明专利]亲水性单分散羧基超顺磁微球的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机化学领域的合成方法，具体涉及一种亲水性单分散羧基超顺磁微球的合成方法。

技术背景

纳米超顺磁性材料以其优越的性能被广泛的应用于磁记录材料、电磁感应器件等工业领域。由于纳米超顺磁性铁氧体材料具有无毒，体内可代谢、磁场下操控性能好等优点，近年来在生物医学领域也得到了广泛应用，如用于生物分离与纯化、肿瘤磁热疗、靶向载药以及磁共振成像等领域。一般来说，适于生物医学领域的纳米超顺磁材料必须具备表面亲水性、水相中分散稳定、生物相容性好、表面功能基团化、磁响应速度快等特点。

纳米超顺磁材料指的是常温下无矫顽力和剩磁，具有超顺磁性的材料。目前在生物医学领域应用的纳米超顺磁材料主要有两类，即纳米超顺磁性颗粒材料和超顺磁性微球，其中纳米超顺磁性颗粒材料为单晶或多晶超顺磁颗粒，粒径一般为5～100nm；超顺磁性微球则是由许多超顺磁颗粒组合而成，粒径从几十纳米至几微米不等。相对于纳米超顺磁性颗粒材料，超顺磁性微球因磁性物质含量高，在磁场下的响应速度更快，可操控性能也更佳，具有很好的应用前景。

经对现有技术文献的检索发现，目前超顺磁性微球的制备方法可分为物理法和化学法，由于化学法具有能耗低，产率高，制备条件温和，产物粒径均一等优点，被广泛的用于合成超顺磁性微球。在申请号为200410009788.9，发明名称为“一种合成系列单分散铁酸盐纳米磁珠的方法”的中国专利申请中提出以水合氯化铁为铁源，以乙二醇为溶剂，在密闭反应器中通过高温溶剂热方法制备超顺磁性微球的方法，该方法操作简便，但由于该反应体系中碱性弱，铁盐水解缓慢，因此微球制备时间长，需要8～72小时反应才能完成。而且所得微球表面为乙二醇吸附，在水相中的分散稳定性不佳，表面未实现功能化，也不利于下游的生物医学应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种亲水性单分散羧基超顺磁微球的合成方法。该方法以尿素作为均相沉淀剂，羧酸或羧酸盐作为表面修饰剂，通过高温下的多醇还原反应得到粒径在50nm～500nm的单分散磁性微球。尿素作为均相沉淀剂提供碱性环境，促进铁盐的水解和相转化，合成反应时间减少为6～10小时；羧酸或羧酸盐作为表面修饰剂，使合成的羧基磁性微球具有很好的亲水性，能在较宽pH范围的水溶液中分散稳定，表面的羧基有利于与各种生物分子进行耦联；而且通过调节反应参数可方便的调控微球理化性质。该制备方法所采用原料价廉易得，对环境友好，操作简便，对设备要求低，适于大规模工业化生产。

本发明是通过以下技术方案实现的：

可溶性的铁盐、尿素、水以及羧酸或羧酸盐溶于乙二醇中，然后将其置于密闭容器中，在160-300℃条件下进行多醇还原反应，加热时间为6～10小时；所得产物先用乙醇清洗，再用去离子水清洗，在40-80℃烘干，制得单分散羧基化纳米Fe₃O₄超顺磁微球。

所述的可溶性铁盐的量为：20mL的乙二醇中加入1mmol到10mmol的可溶性的铁盐。

所述的尿素的量为：20mL的乙二醇中加入8mmol到40mmol的尿素。

所述的水的量为：20mL的乙二醇中加入60微升到500微升的水。

所述的羧酸盐的量为：20mL的乙二醇中加入0.03mmol到3mmol的羧酸或羧酸盐。

所述的可溶性铁盐为：氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁；

所述的羧酸为：脂肪族二元羧酸、脂肪族多元羧酸、聚多酸或者它们的衍生物，其中脂肪族二元羧酸为丁二酸、苹果酸、酒石酸、衣康酸、天冬氨酸或者它们的衍生物；脂肪族多元羧酸为柠檬酸、环己烷三羧酸、环己烷六羧酸、乙烯基二胺四乙酸、乙二胺四乙酸或者它们的衍生物；聚多酸为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、海藻酸或者它们的衍生物。

本方法以可溶性的铁盐或亚铁盐为铁源，以二元或多元羧酸为表面功能基团和分散稳定基团，使合成的亲水性单分散羧基化超顺磁微球能在较宽pH范围的水溶液中分散稳定，而且微球表面的羧基密度可控，方便与各种生物活性分子的耦联，以均相沉淀剂尿素提供碱性环境，促进铁盐在多醇溶剂中的水解，反应时间缩短为6～10小时，产物粒径均一；微球粒径可调控范围大，而且其磁物理特性也可通过改变反应参数方便地进行调控。采用的原料价廉易得，产物质量稳定，合成过程对设备要求低，制备工艺简便，有利于工业化生产，是一种对环境无污染的绿色合成方法，具有广阔的应用前景。在该磁珠的基础上，可方便的进行无机或高分子表面包覆，拓展该磁珠在生物医药领域的应用。

附图说明