[发明专利]一种亲水性的掺锌磁性纳米材料及其制备方法和在生物医学方面的应用

说明书

本发明公开一种亲水性的掺锌磁性纳米材料及其制备方法和在生物医学方面的应用；本发明所提供的水溶性掺锌磁性纳米材料具有较高的饱和磁化强度，对外界磁场具有很强的磁响应性，从而为磁致机械力调控癌细胞的命运提供更精准和更可靠的有力工具。

技术领域

本发明属于医疗生物材料领域，尤其是涉及一种亲水性的掺锌磁性纳米材料及其制备方法和在生物医学方面的应用。

背景技术

磁性纳米粒子(MNPs)在过去的半个世纪中得到了广泛的研究，从合成独特纳米粒子形状和复合结构的新方法到大量的MNPs表征技术，最后将其应用于许多生物医学和纳米技术的应用中，如生物成像，肿瘤治疗和生物传感等领域。调整MNPs的各项参数(如粒径、形貌、过渡金属掺杂量等)将使我们能够为特定的应用定制具有最佳性能的MNPs，从而提高它们的有效性。一些深入的研究已表明，磁性纳米材料由于其独特的磁响应性，可将外加磁场的能量转化为机械能和热能。此外，磁性纳米粒子介导的物理信号依赖于MNPs本身的磁学性能及磁场的参数，可定量输出作用于不同类型的细胞，进而调控细胞命运。

MNPs本身含有的Fe²⁺引发的芬顿反应可上调化学信号(ROS)，用于肿瘤治疗；在超低频磁场(＜1Hz)下产生的机械力可以有效的诱导干细胞分化和巨噬细胞极化等过程，可用于再生医学领域；在低频磁场(1-100Hz)下产生的机械力可通过直接物理破坏或间接接触产生信号通路，引起肿瘤细胞死亡；在高频磁场(100KHz-1MHz)下产生的热则可以破坏肿瘤细胞，在神经元信号转导领域也取得了一定的突破。

研究MNPs介导的化学、物理、生物信号引起的细胞生物学效应对MNPs的设计和磁场的选择具有重要指导意义，尤其是中等强度极低旋转磁场(1T,20Hz以下)，因为在该磁场对小鼠和人体均无明显伤害，并且可能对肿瘤等疾病的治疗产生一定的效果。

发明内容

为了克服现有技术上存在的不足，提供一种亲水性的掺锌磁性纳米材料及其制备方法和在生物医学方面的应用。

本发明的第一目的可通过下列技术方案来实现：一种亲水性的掺锌磁性纳米材料，其特征在于：包括掺锌磁性纳米粒子；包覆于所述磁性纳米粒子上的亲水聚合物层；包覆有亲水聚合物层的磁性纳米材料的粒径范围为100nm-2μm。

优选的，所述亲水层聚合物含有羧基或羟基,可以是聚乙二醇磷酸酯、聚乙二醇-多巴胺、葡聚糖、聚乳酸-羟基乙酸共聚物中的任意一种。

优选的，所述掺锌磁性纳米粒子为Zn_0.2Fe_2.8O₄。

本发明的第二个目的可以通过下列技术方案实现，一种亲水性的掺锌磁性纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1：将含有铁元素的金属盐和含有锌元素的金属盐混入三元混合融合剂体系中进行反应，制备出二价过渡金属掺杂的磁性纳米材料，粒径范围为1nm-10nm。

步骤2：将二价过渡金属掺杂的磁性纳米材料在三元溶剂体系中通过快速配体交换法，制备出包覆有亲水聚合物的磁性纳米材料。

优选的，所述步骤1包括如下步骤：

S1.1：将含有铁的金属盐和含有锌元素的金属盐融入到去离子水中，制得前驱体铁盐和锌盐的混合液；

S1.2：将前驱体铁盐和锌盐的混合液混入三元混合溶剂体系中；

S1.3：将混有前驱体铁盐和锌盐的混合液的三元混合溶剂体系进行高温水热加热；

S1.4：将高温水热反应后的产物洗涤数次，进行沉淀离心；

S1.5:将所得到的沉淀保存于溶剂中，进而制得二价过渡金属掺杂的磁性纳米颗粒。

优选的，所述步骤2包括如下步骤：