[发明专利]一种核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料的快速制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料与技术领域，具体的说涉及一种核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料的快速制备方法。

背景技术

磁性纳米粒子因其具有较好的生物相容性、毒副作用小以及独特的磁学性质等优点，在磁共振成像、免疫检测、靶向药物载体和细胞及生物分子分离等生物医学领域具有良好的应用前景而备受人们青睐。同时，介孔氧化硅纳米材料因其具有高比表面积、高孔容、均一孔径、良好的生物相容性以及表面易于修饰等优点，成为基因治疗、药物输送以及医学成像等领域的理想载体。其中，核壳式磁性介孔二氧化硅(Fe₃O₄SiO₂)纳米复合材料作为研究的焦点，具有良好的生物相容性及独特的磁性能，使其在医药、催化及化工等领域具有广阔的应用前景。因此，合成粒径均匀、化学性质稳定、以及分散性良好的磁性介孔二氧化硅复合纳米材料已成为纳米复合材料学领域的研究热点。

近年来，人们在磁性介孔二氧化硅复合纳米材料的合成和应用方面的研究取得了不少进展，但是仍然存在一些问题：核壳结构的磁性纳米粒子的尺寸均匀性难以控制，不易达到适用于高分散性的纳米粒子的要求，特别是经过表面功能化后，粒子的形貌、尺寸均匀度、分散度难以控制；而且传统的磁性介孔二氧化硅复合纳米材料的合成时间均超过3小时，不易大量生产。因此，目前需要开发新的快速简便的磁性介孔二氧化硅复合纳米材料的合成方法。

不同于之前报道的耗时的磁性介孔二氧化硅复合纳米材料的合成方法，本发明所报道的合成方法中仅利用水作为溶剂，在极短时间内合成出磁性介孔二氧化硅复合纳米材料。具备原料易得，反应简单迅速，合成材料纯度高的特性，适合大规模生产，在吸附分离，催化和药物载体领域具有重要应用前景。同时，我们将核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料担载化疗药物杀伤肿瘤，提高了化疗药物的治疗效果，降低了其毒副作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料的快速制备方法，以克服现有技术中的缺陷。该方法具备耗时极短，反应条件为纯水相的优点，可在短时间内制备大量的核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料。

本发明还提供了核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料在肿瘤的诊断和治疗方面的应用。

本发明的技术方案为：采用碱水解法制备球状磁性铁氧体纳米粒子，以球状磁性铁氧体纳米粒子作为种子颗粒，利用水溶液中表面活性剂与无机硅源的自组装行为，在磁性铁氧体纳米粒子表面快速包覆一层具有介观结构的二氧化硅复合材料，即得到核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料。

其具体制备步骤如下：

1)、球状磁性铁氧体纳米粒子的制备：首先在反应容器A中加入二甘醇(DEG)溶液，后加入氢氧化钠(NaOH)，得到浓度为0.1g/mL氢氧化钠(NaOH)二甘醇溶液，在氮气保护下加热至80℃备用；在反应容器B中加入34mL二甘醇(DEG)溶液，以100～1000rpm速度搅拌加入0.576g(8mmol)聚丙烯酸(PAA)和0.13g(0.8mmol)三氯化铁(FeCl₃)，在氮气的保护下搅拌加热至220℃继续搅拌30分钟，然后向反应容器B中加入1.9～5.7mL反应容器A中的氢氧化钠(NaOH)二甘醇溶液，搅拌反应1小时得反应产物，将反应产物磁吸分离、水洗、干燥，制得球状磁性铁氧体纳米粒子(Fe₃O₄)。

2)、核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料的制备：将步骤1)制备得到的10mg球状磁性铁氧体纳米粒子(Fe₃O₄)分散在10ml去离子水中超声处理10分钟，然后加入100-500mg阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，超声处理40分钟后加入0.1～1mL氨水，搅拌加热至40℃，最后缓慢滴加5-50μl正硅酸乙酯(TEOS),搅拌反应3分钟后制得反应产物；将反应产物磁吸分离、水洗、干燥，制备出核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料，所述搅拌速度为100～1000rpm。

本发明制备的核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料在肿瘤的诊断和治疗方面的应用：

1)、核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料的表面功能化处理：将核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料在反应溶剂中超声分散后，加入功能化有机硅源，搅拌均匀后加入去离子水、盐酸或者氨水；搅拌反应，将反应产物磁吸分离、水洗、干燥后得到表面功能化的核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料；