[发明专利]一种磁性纳米氧化铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性纳米氧化铁的制备方法，具体涉及交变磁场诱导的水冷磁致内热共沉淀法制备磁性纳米氧化铁。

背景技术

磁性纳米氧化铁是一种在生物医学领域应用广泛的纳米材料，在体内磁共振成像和体外磁性分离等方面都发挥巨大作用。目前其制备方法主要包括高温热解法，水热法，溶胶-凝胶法及化学共沉淀法等，这些技术各有优缺点。高温热解法和水热法均采用高温或高压的条件，得到的磁性氧化铁纳米颗粒形貌分布均一、磁学性能优良，但不易放大生产，重复性也较差。溶胶-凝胶法与气溶胶/蒸汽法分别需要高温环境与激光技术，条件也非常苛刻。以上这些方法的最大问题是仅适于实验室制备，难以进行工业放大生产。共沉淀法是目前唯一可应用于医药产业的技术，过程易调控，使用的原料绿色环保，产品生物相容性高，利于工业放大生产，但是产品的晶体结构缺陷与分散性较差，磁学性能较低。

目前在国内外已批准上市使用或进入临床试验的磁性纳米氧化铁药物均是采用共沉淀法生产的，如Feridex和Ferumoxytol。Feridex是右旋糖酐包裹的超顺磁性氧化铁纳米粒，氧化铁尺寸为20nm，水合粒径为60nm，作为T2造影剂应用于临床磁共振成像研究。Ferumoxytol是改性的右旋糖酐包裹的超顺磁性氧化铁纳米药物，尺寸为30nm，于2009年被FDA批准上市用于静脉补铁，同时也在开展磁共振成像等的临床试验。尽管这些超顺磁性氧化铁纳米药物生物相容性很高，但由于晶体结构存在较大缺陷以及磁学性能较差，其生物医用应用也往往受限。

因此，开发能够提高这些磁性氧化铁纳米药物磁学性能并降低其晶体缺陷的新技术具有重要意义。本发明基于传统的化学共沉淀原理，借助外部交变磁场与低温循环调控反应温度，制备出具有良好晶体结构和磁学性能的磁性氧化铁纳米药物。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种磁性纳米氧化铁的制备方法，使用外部交变磁场(由高频感应加热设备的线圈产生)磁致内热与外部低温循环，保证氧化铁核在冷溶剂中缓慢生长，从而形成晶体结构优良、磁学性能增强的氧化铁纳米颗粒，在生物医学领域中的具有良好的应用价值。

技术方案：本发明的磁性纳米氧化铁是由生物相容性好的经改性的高分子聚合物包裹的纳米氧化铁药物。高分子聚合物为右旋糖酐，或壳聚糖，或羧甲基淀粉，或海藻酸钠，或聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚。氧化铁结构为Fe₃O₄或γ-Fe₂O₃。磁性纳米氧化铁的制备方法包括以下步骤：

步骤a：将高分子聚合物与铁盐分别溶于超纯水，二者充分混匀得到均一的混合溶液，并处于-5至5摄氏度的低温环境中；

步骤b：滴加碱于步骤a所述的混合溶液中，开启高频感应加热设备，产生交变磁场，调节外部循环温度为-5至15摄氏度，使溶液温度保持在-5至10摄氏度；

步骤c：调节高频感应加热设备，调节外部循环温度为5至15摄氏度，使反应溶液的温度在30至60分钟内升至80℃，关闭交变磁场与外部循环，反应溶液经透析、超滤及过滤后，表征制备的磁性纳米氧化铁的各项性质：水合粒径，铁核尺寸，铁核晶体结构，饱和磁化强度和磁化率。

其中：

所述步骤a的高分子聚合物为右旋糖酐、壳聚糖、羧甲基淀粉、纤维素、透明质酸、海藻酸钠或聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚；铁盐为氯化铁和氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁、或硝酸铁和硝酸亚铁。

所述步骤b或步骤c中选择的高频感应加热设备的输出频率为50千赫兹至1100千赫兹。

所述步骤b或步骤c中的高频感应加热设备调节的输出电流为5安培至30安培。

所述步骤b中使溶液的温度保持在-5至10摄氏度的反应时间为10分钟至60分钟。

有益效果：相比传统方法制备的磁性纳米氧化铁，水合粒径与铁核尺寸基本一致，但是铁核晶体更加致密，结晶度更加良好，饱和磁化强度由55emu/g Fe提升至97emu/g Fe，磁化率由26000×10^-6c.g.s./g Fe提升至36000×10^-6c.g.s./g Fe。

附图说明

图1是磁性纳米氧化铁的制备路线示意图，

图2是磁性纳米氧化铁的透射电子显微镜照片，

图3是磁性纳米氧化铁的磁滞回线。

具体实施方式