單分散Fe3O4納米顆粒的形貌調(diào)控及其PEG化研究.pdf

1、氧化鐵納米顆粒是納米材料的一個(gè)重要分支，它除了具有納米材料的一般共性，如表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)外，還具有其它納米材料所不具備的優(yōu)異磁性能和生物相容性，尤其是良好的生物相容性為其在臨床上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。因此，關(guān)于氧化鐵納米顆粒的研究，從制備、表面修飾、功能化到應(yīng)用一直都是納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 作為納米尺度的材料，氧化鐵納米顆粒的理化特性，包括形貌、尺寸、表面化學(xué)、表面電荷等對(duì)其性質(zhì)具有

2、重要的決定作用。研究氧化鐵納米顆粒表面特性對(duì)其性質(zhì)的影響對(duì)于揚(yáng)長(zhǎng)避短構(gòu)建具有優(yōu)異特性的納米結(jié)構(gòu)、進(jìn)一步優(yōu)化氧化鐵納米顆粒的應(yīng)用具有重大意義。目前，通過對(duì)制備過程中參數(shù)的調(diào)控，已經(jīng)能夠合成出多種形貌和尺寸的氧化鐵納米顆粒，然而針對(duì)顆粒形貌對(duì)其性質(zhì)的影響的研究則較少。此外，表面修飾是納米顆粒合成后、應(yīng)用前不可或缺的一步，然而不同的表面修飾方法對(duì)顆粒的影響有什么不同?本論文對(duì)以上兩個(gè)問題進(jìn)行了探討，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1、

3、以油酸為單一表面活性劑，在高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑十八烯中高溫?zé)峤馇膀?qū)體油酸鐵制備得到單分散Fe3O4納米顆粒，探討了油酸用量和回流時(shí)間對(duì)顆粒形貌和性質(zhì)的影響。研究表明，合適的油酸用量對(duì)于制備得到形貌均一的納米顆粒具有重要作用，適當(dāng)增加回流時(shí)間，納米顆粒尺寸也會(huì)相應(yīng)增加，并伴隨著顆粒磁性的增強(qiáng)。此外，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，提高回流溫度，制備得到的顆粒尺寸也會(huì)相應(yīng)增加。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，如適當(dāng)增加表面活性劑用量、延長(zhǎng)回流溫度和時(shí)間、增大反應(yīng)

4、體系濃度等，制備得到尺寸相近、形貌不同(準(zhǔn)方形、球形)的兩類Fe3O4樣品。使用配體交換的表面修飾方法，對(duì)制備得到的油溶性Fe3O4納米顆粒進(jìn)行表面DMSA(二巰基丁二酸)修飾。在此過程中，采用不同的配體交換時(shí)間(30 min，4 h)，并通過多種表征手段，如透射電子顯微鏡(TEM)，動(dòng)態(tài)光散射(DLS)，能量散射譜(EDS)等，探討了替換時(shí)間對(duì)顆粒形貌和表面理化性質(zhì)的影響。研究表明，配體交換30 min后，已能達(dá)到與4 h相似的替換效

5、果，表現(xiàn)為相似的水動(dòng)力尺寸和表面DMSA量，延長(zhǎng)配體交換時(shí)間反而導(dǎo)致顆粒形貌受到破壞，表現(xiàn)為準(zhǔn)方形顆粒在長(zhǎng)時(shí)替換作用下逐漸向球形轉(zhuǎn)變。
　　 2、磁性和類過氧化物酶活性是目前Fe3O4納米顆粒研究中備受矚目的兩類性質(zhì)?；谝陨贤ㄟ^高溫?zé)峤夥ㄖ苽?，后?jīng)表面修飾得到的Fe3O4@DMSA樣品形貌上的差異，通過振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、磁共振成像(MRI)弛豫率、交變磁場(chǎng)下升溫、催化實(shí)驗(yàn)等方法，探討了顆粒形貌對(duì)其磁性及類過氧化物酶活性

6、的影響。研究表明，準(zhǔn)方形納米顆粒具有比球形顆粒更強(qiáng)的磁性，這主要是由于準(zhǔn)方形顆粒具有更高的結(jié)晶度和更大的磁核體積。同時(shí)，相同條件下，準(zhǔn)方形顆粒還具有較球形顆粒高的類過氧化物酶活性，這主要是由于準(zhǔn)方形顆粒所暴露的晶面結(jié)構(gòu)更有利于其類過氧化物酶活性的發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)(4 h)替換得到的樣品具有比短時(shí)(30 min)替換得到的樣品較低的磁性和類過氧化物酶活性，原因在于長(zhǎng)時(shí)替換導(dǎo)致的形貌變化及顆粒氧化程度的增加直接導(dǎo)致顆粒性質(zhì)變?nèi)酢?br

7、>　　 3、以上實(shí)驗(yàn)表明配體交換的表面修飾方法對(duì)于顆粒形貌及性質(zhì)具有破壞和削弱作用，而相比之下，通過疏水相互作用在油相納米顆粒表面進(jìn)行PEG化修飾的方法更具優(yōu)勢(shì)。以兩親性DSPE-PEG2000為表面活性劑，大豆油為穩(wěn)定劑，通過簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌和后續(xù)超聲作用，制備得到Fe3O4@OA@PEG納米顆粒膠束，透射電鏡表征結(jié)果顯示PEG化修飾后的納米顆粒保持了原有的形貌和尺寸。以PEG化后樣品的水動(dòng)力尺寸為考察指標(biāo)，探討反應(yīng)參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響并

8、對(duì)Fe3O4@OA@PEG納米顆粒膠束穩(wěn)定性進(jìn)行考察。研究表明，減小大豆油用量、延長(zhǎng)超聲作用時(shí)間、增加Fe3O4@OA濃度等均能有效減小膠束的水動(dòng)力尺寸，且制備得到的Fe3O4@OA@PEG納米顆粒膠束在七周內(nèi)保持了良好的穩(wěn)定性。最后，對(duì)比了Fe3O4@OA@PEG與Fe3O4@DMSA兩類樣品在類過氧化物酶活性及細(xì)胞攝取上的差異。結(jié)果顯示，PEG化后的氧化鐵納米顆粒具有較低的類酶活性，并能有效躲避小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7的吞噬，有