[发明专利]功能化碳包覆Fe3O4的多孔纳米复合材料及其制备和作为药物载体的应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种功能化碳包覆Fe₃O₄的多孔纳米复合材料（C/Fe₃O₄）及其制备方法；本发明同时还涉及功能化碳包覆Fe₃O₄的多孔纳米复合材料作为药物载体的应用。

背景技术

自从磁性材料载体作为靶向药物被用于治疗生物体内的肿瘤细胞以来，人们在靶向作用的药物材料上投入了大量的工作与精力。靶向作用的药物材料与传统药物相比，其主要优势是可以控制用药部位，药物可以被快速准确地运送到患处。也可以通过外加磁场来移除载体及剩余药物使其及时通过肾脏排出，从而缩减药物在体内其它部位的堆积时间，减小对人体的危险。采用具有磁响应性的纳米粒子作为药物载体，还可以用作核磁共振造影剂，进一步将复合材料推动向更安全、有效的肿瘤治疗应用方面。

利用性能非常稳定的碳来包覆比较容易氧化变质的Fe₃O₄制取复合材料，可以使材料的综合性能显著提高。目前，以碳包覆Fe₃O₄制备的纳米复合材料主要有：（1）利用葡萄糖作为碳源与Fe₃O₄混合碳化制备磁性核壳结构，但其缺点是多为球形颗粒堆积结构（2）以介孔二氧化硅为模板合成Fe₃O₄介孔碳复合材料。（3）以水热法合成包覆油酸的α- Fe₃O₄粒子为前驱体，再在氩气气氛下500℃煅烧1小时，得到Fe₃O₄/C纳米复合材料，其形状为纺锤形。（4）采用均匀沉淀方法制备活性炭／Fe₃O₄粒子和碳纳米管／Fe₃O₄粒子等复合材料。但是，这些碳包覆的Fe₃O₄纳米复合材料的共同特点是：比表面积低，孔隙率低，且材料表面没有经过进一步功能化来增加其官能团，因此使碳包覆的Fe₃O₄纳米复合材料的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种比表面积大，孔隙率高，并对外层碳进行功能化的Fe₃O₄的多孔纳米复合材料的制备方法；

本发明的另一目的是提供功能化碳包覆Fe₃O₄的多孔纳米复合材料作为药物载体的应用。

（一）功能化碳包覆Fe₃O₄的多孔纳米复合材料的制备

本发明功能化碳包覆Fe₃O₄的多孔纳米复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）Fe₃O₄纳米花状粒子的制备：将还原铁粉充分溶解于硝酸中，再在外加磁场作用下，通入氨气与空气的混合气体；当体系pH值到达9~12后，停止通入混合气体，并逐渐升温至70~85℃，保持2~5h；所得产物经洗涤、真空干燥，得Fe₃O₄纳米花状纳米粒子；

还原铁粉与硝酸的摩尔比为1:2~1:3；

外加磁场的强度为0.4~0.8T；

氨气与空气体积比为10:1~8:1；

（2）Fe₃O₄纳米花状粒子的碳化包覆：将Fe₃O₄纳米花状粒子充分分散在聚乙烯醇的水溶液中超声10~20min，加入对甲基苯磺酸和半乳糖，剧烈搅拌20~40min；然后将混合液转移至高压反应釜中，先在80~100℃反应0.5~1h，再逐渐升温至185~200℃，碳化反应8~10h；冷却后用磁铁提取产物，用去离子水、乙醇清洗，得到碳包覆的Fe₃O₄纳米花状粒子；

Fe₃O₄纳米花状粒子与聚乙烯醇的质量比为1:4~1:6；

Fe₃O₄纳米花状粒子与对甲基苯磺酸的质量比为1:25~1:50；