多功能磁性納米材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、隨著納米生物技術(shù)的發(fā)展，功能性納米材料正廣泛受到人們的關(guān)注，特別是對(duì)磁性納米材料的探索，使納米材料在生物標(biāo)記、生物分子的分離、磁共振成像和藥物靶向釋放等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。磁性氧化鐵納米粒子具有制備工藝簡單、價(jià)格低廉、飽和磁性強(qiáng)度高等特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)人體不產(chǎn)生毒副作用，無免疫原性，可隨代謝排出體外，已成為超順磁性納米粒子中的研究熱點(diǎn)。大分子聚合物包覆的超順磁性氧化鐵納米粒子既能防止其聚集一使其在載液中穩(wěn)定存在，又能利用聚合物上的功能基團(tuán)

2、實(shí)現(xiàn)納米粒子的功能性，使其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本論文作為課題組多功能藥物研究的一個(gè)組成部分，圍繞著制備多功能磁性納米材料展開，分別設(shè)計(jì)合成了共價(jià)鍵連藥物一甲氨蝶呤(MTX)、功能分子一葉酸(FA)和透膜肽(Tat)、熒光物質(zhì)一異硫氰酸熒光素(FITC)的聚乙二醇一聚丙烯酸甘油單酯共聚物，以及聚乙二醇單甲醚一聚丙烯酸甘油單酯共聚物。研究了這些共聚物通過直接化學(xué)吸附方式包覆磁性Fe3O4納米粒子，形成了表面帶有

3、藥物或設(shè)計(jì)功能基修飾的磁性Fe3O4納米粒子，并鑒定了其結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)了其作用機(jī)制。最后，通過設(shè)計(jì)細(xì)胞活性評(píng)價(jià)方法，初步驗(yàn)證了這種制備多功能磁性納米粒子的方法是可行的。具體來說，有以下五個(gè)方面結(jié)果：
　　 (1)設(shè)計(jì)合成了鍵連葉酸的聚丙烯酸甘油單酯FA-TEG-PGA，通過核磁共振氫譜(1H NMR)、紫外可見光譜(UV-vis)和高效液相(HPLC)分析證明了FA是通過共價(jià)鍵連到聚合物上，而并非是作為小分子雜質(zhì)存在。根據(jù)相似的實(shí)驗(yàn)

4、路線又分別合成了甲氨蝶呤功能化的聚丙烯酸甘油單酯(MTX-TEG-PGA)和異硫氰酸熒光素功能化的聚丙烯酸甘油單酯(FITC-TEG-PGA)。并通過紫外分光光度定量分析法計(jì)算出三種功能分子占整個(gè)聚合物的百分含量。
　　 (2)利用PGA中l(wèi)，2-二羥基能與Fe原子配位的性質(zhì)，將FA-TEG-PGA通過直接化學(xué)吸附的方法包覆在磁性Fe304納米粒子表面，形成了以Fe3O4為內(nèi)核，F(xiàn)A-TEG-PGA為親水外殼的復(fù)合磁性納米粒子。

5、透射電鏡(TEM)、X一射線粉末衍射(XRD)和磁性分析(VSM）表明制各的氧化鐵為超順磁性Fe3O4納米粒子。通過傅立葉紅外光譜(FT-IR)、紫外可見光譜(UV-vis)、熱重分析(TGA)、Zeta電位和動(dòng)態(tài)光散射(DLS)分析、X．射線光電子能譜(XPS)對(duì)表面FA-TEG-PGA包覆的Fe3O4納米粒子進(jìn)行了系統(tǒng)的表征，證明了FA-TEG-PGA被成功地包覆在Fe3O4表面，估算了包覆的FA-TEG-PGA與Fe3O4的最大質(zhì)

6、量比，全面評(píng)價(jià)了FA-TEG-PGA包覆磁性Fe304綱米粒子的作用機(jī)制。最后證明了FA-TEG-PGA與Fe3O4之間是通過PGA中1，2-二羥基與Fe原子多齒螫合相互作用的。FA-TEG-PGA包覆的磁性Fe3O4納米粒子分散液在10％ NaCI或pH=1-12的水溶液中都能穩(wěn)定存在，長時(shí)間放置不會(huì)影響其穩(wěn)定性。
　　 (3)合成了聚乙二醇單甲醚一聚丙烯酸甘油單酯共聚物MPEG2000-b-PGA，并用其作為相轉(zhuǎn)移配體，通過

7、配體交換將單層正辛胺包覆的γ-Fe2O3納米粒子由甲苯相轉(zhuǎn)移到水相中，形成了由PGA作為吸附鏈段，PEG作為包覆外層的穩(wěn)定磁流體。由這種配體交換反應(yīng)制備的磁性納米粒子在生理的pH值下能夠穩(wěn)定存在。由于PEG是已知聚合物中對(duì)蛋白質(zhì)或細(xì)胞吸附最小的聚合物，是被FDA批準(zhǔn)的極少數(shù)能作為體內(nèi)注射藥用的一種合成聚合物，因此這種磁性納米粒子表面包覆生物相容性聚合物(PEG)有助于其被應(yīng)用到生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
　　 (4)為了制備表面修飾透膜肽T

8、at的磁性Fe3O4納米粒子，設(shè)計(jì)并合成了一種馬來酰亞胺端基功能化的聚合物MAL-TEG-PGA，它能通過馬來酰亞胺端基與Tat反應(yīng)。通過兩條路線制備了表面Tat修飾的磁性Fe3O4納米粒子：(a)MAL-TEG-PGA先鍵連Tat，再通過PGA直接化學(xué)吸附在Fe3O4表面；(b)MAL-TEG-PGA先通過PGA直接化學(xué)吸附在Fe3O4表面，馬來酰亞胺端基伸展進(jìn)入水相中與Tat鍵連。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，路線(a)中包覆在Fe3O4納米粒子上