[发明专利]一种磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法，具体地说，是涉及一种多元醇法制得的磁性四氧化三铁纳米粒子表面接枝2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的方法。

背景技术

磁性氧化铁纳米粒子具有优异的磁性能和良好的生物相容性，不仅可以用于体外生物分子与细胞的快速分离，还可用于体内高灵敏度核磁共振成像、靶向给药、肿瘤热疗、基因输送等前沿领域，在癌症和其他重大疾病的早期诊断及治疗上具有广阔的应用前景。然而，未经表面修饰的磁性纳米粒子不具备与血液成分的相容性，进入血液循环系统以后，会吸附大量血浆蛋白，并使其发生构象变化，激活巨噬细胞吞噬纳米粒子，被网状内皮系统迅速吸收，而无法到达靶向位置发挥其诊断与治疗作用。

通过表面修饰减小与血浆蛋白的相互作用，是抑制巨噬细胞吞噬的有效手段。磷酸胆碱是红血细胞膜外层卵磷脂的重要组成部分，具有电中性、高亲水性等特点，可有效降低生物分子的非特异性吸附。含有磷酸胆碱的共聚物具有与细胞膜表面类似的仿生结构，可显著地抑制蛋白吸附和细胞粘附，应用于冠脉支架、人工关节、隐形眼镜等，可显著增加这些材料的生物相容性。计剑等采用迈克尔加成的方法将2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)单体连接到氧化铁纳米粒子的表面。英国Sheffield大学的Armes等将预先聚合好的含有磷酸胆碱基团的聚合物通过Grafting to的方法连接到氧化铁纳米粒子的表面，由于聚合物空间位阻很大，降低了接枝效率，无法得到高接枝密度的表面修饰层。表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)是一种Grafting from方法，首先将引发基团固定在基体表面，然后进行原位原子转移自由基聚合，具有接枝密度高和接枝分子量及分布可控的优点，但是尚未有采用SI-ATRP方法制备MPC聚合物修饰磁性氧化铁纳米粒子的报导。

发明内容

本发明针对磁性纳米粒子进入血液循环系统以后，被网状内皮系统清除，无法维持有效的血液浓度和循环时间来到达靶向部位进行成像诊断的技术难题，提供一种磁性氧化铁纳米粒子表面接枝2-(甲基)丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的表面修饰方法。

该方法首先通过多元醇法制备出粒径小于10nm、尺寸均匀、表面带有大量羟基的水溶性磁性Fe₃O₄纳米粒子，与硅烷引发剂结合后使其带有特定的引发基团，然后采用表面引发原子转移自由基聚合反应(SI-ATRP)，得到表面接枝2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱聚合物的磁性Fe₃O₄纳米粒子。这种方法可显著提高磁性Fe₃O₄纳米粒子的生物相容性。利用本发明方法所得到的磷酸胆碱聚合物修饰后的磁性Fe₃O₄纳米粒子在体内靶向成像诊断上有着巨大的应用潜力。

本发明磁性氧化铁纳米粒子的表面修饰方法所采用的工艺步骤如下：

(1)将乙酰丙酮铁加入到三甘醇中，充分混合，得到混合液；

(2)在持续保护气氛和持续搅拌条件下，将上述混合液按0.5-4℃/min的升温速率缓慢升温至160-190℃后恒温反应10-15min，然后按5-10℃/min的升温速率快速升温至沸腾，沸腾反应0.5-3h后，停止反应，冷却至室温，得到胶体状的反应液；

(3)向反应液中加入一定数量弱极性或非极性溶剂使磁性纳米粒子絮凝沉淀，采用磁性分离的方法将沉淀从溶液分离，并用乙酸乙酯清洗数次除去杂质及副产物，得到粒径小于10nm、表面带羟基的磁性四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子沉淀物。

(4)用干燥甲苯清洗所述磁性四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子沉淀物，以除去磁性Fe₃O₄纳米粒子表面附着的乙酸乙酯；在持续保护气氛和持续超声条件下，将磁性Fe₃O₄纳米粒子分散到干燥甲苯中，加入2-(4-苯磺酰氯)三氯硅烷(CTCS)，继续超声1-12h后停止反应，得到反应液；将Fe₃O₄纳米粒子从反应液中磁性分离出来，用四氢呋喃(THF)、水和乙醇的混合溶液分别清洗后，得到带有磺酰氯引发基团的Fe₃O₄纳米粒子；