[发明专利]一种超小氧化铁纳米颗粒及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种超小氧化铁纳米颗粒，所述超小磁性氧化铁纳米颗粒为由内部自旋有序的铁磁核及表面自旋无序的顺磁壳层组成的M_xFe_3‑xO₄@M_xN_yFe_3‑x‑yO₄核‑壳结构且组分可调。本发明还提供了上述超小氧化铁纳米颗粒的制备方法，将两种金属前驱体、表面活性剂按照比例溶于有机溶剂中形成均匀的反应体系，在惰性气体氛围内加热到200‑280℃后，冷却降温，离心洗涤分散于四氢呋喃溶液中，之后加入金属盐溶液，惰性气体氛围内加热到50‑70℃后，离心洗涤即可。本发明属于磁性氧化铁技术领域，本发明提供的超小氧化铁纳米颗粒可同时调控铁磁内核以及顺磁表面的组分，可实现弛豫率的协同增强，可更好的应用于磁共振成像领域。

技术领域

本发明属于磁性氧化铁技术领域，具体是指一种超小氧化铁纳米颗粒及其制备方法及应用。

背景技术

近年来，超小磁性氧化铁纳米颗粒由于其优异的造影性能，良好的生物安全性，有望取代现有临床钆基造影剂成为新一代磁共振T₁造影剂。为了制备高度单分散，造影性能优异的磁性氧化铁纳米颗粒，韩国首尔大学Taeghwan Hyeon课题组发表的J.Am.Chem.Soc.2011,133,12624，中国发明专利(CN103153348B)；中国科学院化学所高明远课题组发表的Nanotechnology.2011,22,245604；Li,Z.Adv.Funct.Mater.2012,22,2387；Adv.Heathcare.Mater.2013,2,958.等文件都公开报道了制备尺寸形貌均匀的超小氧化铁、铁氧体纳米颗粒。

虽然通过以上方法制备的超小氧化铁纳米颗粒尺寸形貌均一，可以作为磁共振成像T₁造影剂，但是这些超小氧化铁纳米颗粒作为磁共振成像T₁造影剂依然存在着成像灵敏度不足的问题。为提高超小氧化铁纳米颗粒的T₁造影性能，有报道将含钆的物质掺杂到超小氧化铁内部(ACS Nano.2013,7,3287)从而诱导内部产生自旋倾斜效应，提高其T₁造影性能，但由于钆从纳米颗粒中的泄露容易造成患者肾源系统纤维化甚至肾衰竭，并在体内长期滞留在中枢神经系统，对人体构成潜在风险。因此，也有人采用其他金属离子掺杂的报道，如利用Zn²⁺的掺杂，提高氧化铁纳米颗粒的饱和磁化强度(Angew Chem Int Ed,2009,48,1234；Chem Commun,2008,19,2224)，进而提高提高其造影性能，如其中15nm的Zn_0.4Fe_2.6O₄纳米颗粒在4.5T下的r₂值高达860mM^-1s^-1，是Fe₃O₄纳米颗粒的2.5倍。最近，厦门大学高锦豪课题组通过Mn²⁺掺杂增加可提高氧化铁纳米颗粒T₁弛豫率，报道了不同形貌，不同大小纳米颗粒作为磁共振T₁造影剂(J Mater Chem B,2018,6,401,Nanoscale,2014,6,10404)。锰铁氧体立方块的r₁值在0.5T下为57.8mM^-1s^-1，是相同尺寸的氧化铁纳米颗粒3.5倍，以上研究表明均匀掺杂金属离子的方法能够提高超小氧化铁纳米颗粒的T1造影性能。