[发明专利]一种制备磁性氧化铁纳米粒子的方法

说明书

技术领域：

本发明所属技术领域为材料化学、纳米科学、生物材料领域，特别涉及由铁的羰基化合物汽化—分解—氧化合成磁性氧化铁纳米晶粒及其修饰一体化制备方法。

背景技术：

伽玛氧化铁或四氧化三铁纳米粒子具有顺磁性(较大粒径)或超顺磁性(粒径在50纳米以下超细纳米粒子)。稳定分散于溶剂中的磁性氧化铁纳米粒子具有造影剂、催化剂、润滑剂用途。例如磁性氧化铁纳米晶粒通过表面化学修饰成为具有良好生物相容性的纳米粒子，可以进一步联接特殊的蛋白或酶而具有吸收特异性。因为其低毒性而被用于体内和体外生物医学研究，如磁共振成像、细胞分离与标记、DNA分离、肿瘤的检测、磁热治疗及靶向药物载体，是具有很好应用前景的生物材料。

氧化铁纳米粒子的表面修饰直接决定其应用领域及效果，常用的氧化铁粒子修饰剂有葡聚糖及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物高分子、柠檬酸、四甲基氢氧化胺小分子、SiO₂、CdS、Au、Pt无机物。目前修饰以葡聚糖的Ferumoxide及修饰以羧基葡聚糖的Ferucarbotran两种磁性氧化铁纳米粒子静脉注射产品已经商品化。羧基聚乙二醇修饰的氧化铁纳米粒子具有更长的血液半衰期。作为造影增强剂，氧化铁纳米粒子的尺寸及表面修饰剂决定了其被生物体内吞噬细胞发现和吞噬的几率，也就决定了其分布特异性或选择性。特殊表面修饰的超细粒径的氧化铁纳米粒子能够较长时间保留在血液中进行循环，可用于大脑皮层、心肌及肾的研究。

常用的氧化铁纳米晶粒制备方法有共沉淀法、微乳液法、超声空化法。共沉淀法是将摩尔比2∶1的Fe³⁺与Fe²⁺盐在水溶液中同时水解沉淀，或Fe²⁺盐在氧化剂存在条件下部分氧化沉淀实现Fe₃O₄纳米晶体的合成，共沉淀法具有方法简单、成本低廉的优点。但是共沉淀方法存在粒度分布宽、易团聚的缺点，而且由于氧化铁与水之间反应较为复杂，可生成多种化合物，因此产物中常混入其它相杂质，而不能充分发挥纳米氧化铁在生物体系中的作用。经过改进的微乳液法及超声空化法制备的纳米氧化铁，普遍存在结晶度差、磁性能低，及其粒度、形貌难以控制的缺点。

采用铁的羰基化合物制备氧化铁纳米粒子是近年发展的一个成功的合成方法。五羰基铁Fe(CO)₅是最常见的铁羰基化合物，羰基铁在较低温度下就可分解。在常压下，Fe(CO)₅的沸点为103.6℃，在160℃以上明显分解，低温分解物常是原子量级，适合制备纳米粒子。目前采用铁的羰基化合物制备氧化铁纳米粒子方法分为两类。第一类是铁羰基化合物在高沸点有机溶剂中180～300℃分解及氧化生成Fe₃O₄或γ-Fe₂O₃纳米晶体；第二类是将五羰基铁溶于有机溶剂的溶液雾化后在火焰、电加热管或激光加热条件下气相分解-氧化生成γ-Fe₂O₃纳米晶体。