[发明专利]一种离子液体辅助微波辐射法合成超小磁性纳米簇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，尤其是涉及一种离子液体辅助微波辐射法合成超小磁性纳米簇的方法。

背景技术

我国是发现磁现象最早的国家，而且很早就将磁性物质引入疾病的治疗领域，在传统中医中就有磁石可“潜阳纳气，镇惊安神”的理论。随着近现代医学技术和磁性理论的发展，磁性材料在医学中的应用也进入了一个新的发展时期。尤其是当前人们对纳米材料在生物医学中应用的研究不断加深，在靶向给药、成像检测、肿瘤热疗等领域纳米磁性材料都有着广泛的应用前景。

制备磁性纳米材料目前有多种方法，包括物理制备方法，如高能机械球磨法、物理气相沉积法；化学制备方法，如微乳液法、高温分解法等。但制得的磁性纳米粒子，在尺寸、均一性、水溶性等方面仍然很难做到尽如人意。为了改善磁性纳米粒子的水溶性，并充分发挥其在生物医学领域的应用潜力，一般需要在磁性纳米粒子表面引入羧基(-COOH)、氨基(-NH₂)、巯基(-SH)等功能基团。携带不同功能基团磁性纳米粒子通过与不同的生物大分子等生物活性物质结合，便可展现出各异的功能特性。例如，抗体蛋白质分子中含有大量的氨基，在一定的条件下氨基和羧基可以发生偶联反应。因此表面携带羧基的磁性纳米粒子便可通过羧基氨基的偶联反应与抗体结合在一起，构成免疫磁珠，应用在免疫层析检测中可大幅度提高检测技术的灵敏性。

抗坏血酸又称维生素C，是人体等其他许多动物必不可少的营养素，在生物体内主要起到一种抗氧化的作用。将抗坏血酸引入反应体系，在微波辅助加热下，抗坏血酸起到抗氧化的作用，保护部分Fe²⁺离子不被氧化为Fe³⁺离子，有助于四氧化三铁磁性纳米粒子的形成；同时还通过化学键合使得磁性纳米粒子表面连接上羧基，增强了磁性纳米粒子的水溶性和功能性。

目前，大尺度地制备超小磁性粒子仍然面临一些困难，如：合成步骤复杂、合成成本高、需要合成油相转水相的两亲性聚合物、生物相容性差等。

中国专利ZL200810041462.2公开了一种微波制备粒径可调纳米四氧化三铁微球的方法，其步骤为：第一步，将铁盐溶于多元醇中，再加入无机盐和表面活性剂，以及加入助溶剂，混合后搅拌，得到制备四氧化三铁的前体液体，其中:多元醇与铁盐的质量比5～100∶1，无机盐与铁盐的质量比1～6∶1，表面活性剂与铁盐的质量比0～5∶1，助溶剂与多元醇的体积比0～1∶1；第二步，将四氧化三铁的前体液体置于微波用的玻璃管中，在微波反应器中进行微波加热反应，反应后得到黑色的磁性四氧化三铁纳米粒子。

综合已报道的方法，得知极难高效合成具有T1造影效应的超小四氧化三铁纳米粒子的核心科学问题是反应过程中成核和生长速率过快，不能按照晶体结构习性抑制材料的生长，且不能一步法实现四氧化三铁纳米粒子功能化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种离子液体辅助微波辐射法合成超小磁性纳米簇的方法，以超纯水为溶剂，采用生物-离子液体辅助微波辐射法高效合成出超小四氧化三铁纳米簇。本发明专利实质性特点和创新性是：微波辅助合成工艺具有节能高效、工艺简单、合成尺度大等优点，可显著提升纳米材料的性能，广泛应用于生物医学、催化材料、光电子学等领域。同时，生物-离子液体的加入可抑制四氧化三铁晶体的长大，并使得纳米粒子表面功能化。通过该技术路线合成的超小磁性纳米簇具有优良的T1造影效果，具有临床应用前景，为探索材料微观形貌与应用性质之间的内在关系奠定了技术基础。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种离子液体辅助微波辐射法合成超小磁性纳米簇的方法，包括以下步骤：

(1)称取有机铁盐和无机亚铁盐，分别溶于水，配成溶液；

(2)将步骤(1)制得的两份溶液混合，再加入抗坏血酸，搅拌，得到混合溶液；

(3)继续往步骤(2)得到的混合溶液中加入生物离子液体，得到前驱体溶液，所述的生物离子液体为胆汁素-羧酸盐阴离子液体或PEG化咪唑二烃基磷酸盐离子液体；

(4)将前驱体溶液转移到微波反应器中，反应；

(5)将步骤(4)所得反应产物转移，分离，即得到所述超小磁性纳米簇。

步骤(1)中所述的有机铁盐为柠檬酸铁、乙酰丙酮铁或右旋糖酐铁中的至少一种；

所述的无机亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁中的至少一种；

加入的有机铁盐与无机亚铁盐的量满足Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比1:1～4。