[发明专利]含有碳和铁磁性金属或合金的纳米粒子

说明书

本发明涉及纳米粒子，该纳米粒子包括与无定形碳或石墨碳中任意一种结合的金属铁磁性纳米晶体，在该纳米晶体中或在该纳米晶体上存在能在水溶液中分离的化学基团。根据本发明，提供包括至少一种铁磁性金属的金属粒子的纳米粒子，所述金属粒子至少部分地被石墨碳封装。本发明的纳米粒子制备如下：通过用至少一种铁磁性金属前体的水溶液浸渍含碳的本体，干燥浸渍过的所述本体，随后在惰性且基本无氧的气氛中加热浸渍过的本体，由此将金属化合物还原成对应的金属或金属合金。

本申请是2011年04月10日递交的申请号为201180028330.6，发明名称为“含有碳和铁磁性金属或合金的纳米粒子”的分案申请。

技术领域

本发明涉及纳米粒子，该纳米粒子包括与无定形碳或石墨碳中任意一种结合的金属铁磁性纳米晶体，在该纳米晶体中或在该纳米晶体上存在能在水溶液中分离的化学基团。因此，本发明的领域包括例如用于磁共振成像和荧光成像的造影剂，药物递送，细胞标记以及局部热疗法，诸如热疗。

背景技术

目前，铁磁性纳米粒子的最重要的应用之一是作为磁共振成像的造影剂。磁场中局部存在的不均匀性导致显著地缩短了磁共振中的弛豫时间T₁和T₂。因此，局部存在的铁磁性粒子导致了质子的磁共振影像中的暗斑。良好的解决方案需要足够高磁化强度的小的铁磁性粒子。

通常，采用铁磁性氧化物粒子用于磁共振成像。在大气中氧化性粒子相对稳定。最周知的铁磁性铁氧化物为磁铁矿，Fe₃O₄或Fe(II)Fe(III)₂O₄以及磁赤铁矿，γ-Fe₂O₃。与其他二价金属原子(例如钴或镍)的结合也提供了铁磁性氧化物，例如CoFe₂O₃和NiFe₂O₃。

通常，通过混合含有Fe(II)和Fe(III)的化合物的溶液来生产小的磁铁矿粒子。通过混合，该方法能产生小的团聚的磁铁矿粒子。生产用于被磁共振成像采用的铁磁性铁氧化物已知为SPIO(超顺磁性铁氧化物)，以及非常小的粒子如USPIO(超小的超顺磁性铁氧化物)。超顺磁性是指足够小的铁磁性粒子中的自旋在多畴中是无序的事实。磁性多畴的形成使得在没有外部磁场的情况下，磁性粒子不呈现出磁矩。足够小的铁磁性粒子并不形成多畴。因此，小的铁磁性粒子是单畴粒子，这表明存在于单个粒子中的磁性原子的磁矩在不同的畴中是无序的，但是该磁矩以相同方向取向。因此，同样在无外部磁场的情况下，单畴粒子显示出铁磁矩。当粒子在溶液中悬浮而未形成团聚物时，其可自由旋转。单个粒子的磁矩的取向能假定热力学平衡，该热力学平衡将取决于粒子的磁矩、外部磁场的强度以及热能(温度)。由于，与顺磁性材料相比，铁磁性粒子的磁矩包括成千上万个原子磁矩，顺磁性行为是指超顺磁性。因此，在液体中可或多或少地自由移动的磁性粒子不显示出剩磁；在没有外部磁场情况下，悬浮在液体中的单畴粒子的磁化是可忽略的。当铁磁性粒子的磁性各向异性能量是热能的阶kT，当粒子不能自身旋转时，单个粒子的磁矩的取向也能达到热力学平衡。

通常，悬浮在液体中的单畴粒子之间的磁性相互作用使得粒子形成团聚物，在团聚物中单个粒子的磁矩由此取向使得也不产生外部磁场。磁性粒子的团聚物的形成不适宜用于生物学应用。