[发明专利]一种阳离子性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米颗粒制备方法技术领域，尤其涉及一种阳离子性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法。

背景技术

纳米尺度的四氧化三铁颗粒，由于其独特的磁学性能和良好的生物相容性使其在工业、环境工程，生物医学及国防建设中有着广泛的应用。特别是生物医学领域中，由于四氧化三铁本身性质稳定、生物相容性较好、强度较高,且无毒副作用等特点,更是被广泛地应用,如磁共振成像、细胞和生物分子的磁分离、靶向药物载体、肿瘤热疗技术、细胞标记,以及用于增强显影剂、造影剂、视网膜脱离的修复手术等。在生物医学的应用中，特别需要四氧化三铁纳米颗粒在水溶液中具有较好的分散稳定性，且表面具有高密度的活性基团，便于进一步同各种生物活性物质或药物等联结。如表面阳离子化的四氧化三铁纳米颗粒，就可以直接与核酸物质或者其他阴电性物质通过静电作用发生连接，也可以与蛋白质的羧基发生化学的及物理的连接，还可以与其他分子通过其表面大量的阳离子基团如氨基以化学方式或物理方式结合在一起。

阳离子性四氧化三铁纳米颗粒的制备目前大体分三类。一类方法是在有机溶剂中采用热分解法，溶剂热法或微乳液法等制备出均匀的表面为疏水性的四氧化三铁纳米颗粒，再用配体交换的方法将具有阳离子基团的分子置换到磁性颗粒的表面。这种制备方法手续繁杂，纯化困难，不适宜大规模生产。如专利CN 101819871 A所述。另一类是用铁盐与氨基被保护的化合物在有机溶剂中通过溶剂热法制备表面被化合物包覆的四氧化三铁纳米颗粒后，再通过脱去氨基保护而得到阳离子性的四氧化三铁纳米颗粒，如专利CN 101697303 A所述。这种方法制备步骤繁琐，且整个过程大量使用有机溶剂，同样不利于大批量生产。现有的制备方法中，共沉淀法是最简单且便于大量生产的方法。全过程在水溶液中进行，符合绿色生产的要求。在目前共沉淀法制备阳离子四氧化三铁纳米颗粒的方法中，一般使用氢氧化钠、氢氧化钾溶液或者氨水，也有使用尿素或水合肼等需要分解的碱性物质作为沉淀剂，得到四氧化三铁颗粒后再加入各种阳离子化合物对其进行表面修饰。如专利CN 1775694 A及大量文献等所述。这样条件下制备的阳离子性四氧化三铁纳米颗粒在尺寸、形状及磁饱和强度的均匀性上较难控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳离子性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，旨在解决在保留原有共沉淀法可大量制备和能进行绿色生产的优点的同时，使制备过程进一步简化，生产周期缩短，且能获得尺寸分布均匀，在水溶液中能稳定分散的具有较高磁饱和强度的阳离子性四氧化三铁纳米颗粒的问题。

本发明是这样实现的，一种阳离子性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，该制备方法包括：

分别称取FeC1₃·6H₂O和FeC1₂·4H₂O，三价铁与二价铁摩尔比为2:1在有氮气或其他惰性气体的保护或者没有氮气等惰性气体的保护下分别或者共同混合溶于5-1000ml去离子水中，得到各自的或混合的铁盐水溶液；

取由PEI中氮原子同混合铁元素的摩尔比决定的一定量的聚乙烯亚胺溶于去离子水或0.01M盐酸溶液中；

继续在氮气或其它惰性气体保护或未保护情况下，将PEI溶液加入混合好的盐溶液中，以PEI中氮原子数计，PEI与盐溶液中二价与三价的铁元素总和的摩尔比例分别为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1；

反应在室温-100℃的反应温度范围内反应0-180分钟；

反应结束后，产物以离心分离或者磁分离的方式获得，并以去离子水与乙醇清洗，产物重新分散于去离子水中待用，或真空冷冻干燥或真空室温干燥各12-24小时，得黑色固体粉末待用。

进一步，所述称取FeC1₃·6H₂O可溶性三价铁物质或采用Fe(SO₄)₃·7H₂O、硫酸铁、硝酸铁、柠檬酸铁中的一种代替FeC1₃·6H₂O。

进一步，所述称取FeC1₂·4H₂O可溶性二价铁物质或采用硫酸亚铁、水合硫酸亚铁、硝酸亚铁、柠檬酸亚铁中的一种。