功能化磁性高分子纳米球的制备及性能研究

摘要

本文采用改进的一步细乳液共聚技术，制备出具有良好分散性、粒径分布范围窄、表面带有丰富官能团、高磁含量的超顺磁性高分子纳米球，并在磁性纳米球表面固载组氨酸，开展普通羰基铼的初步模拟标记实验。本研究为最终实现放射性核素188Re的成功标记提供了详实的实验数据和坚实的理论基础。主要内容如下： 首先，无机磁性核体材料的选择是影响磁性高分子纳米球性能的主要因素之一。本文采用盐助甘氨酸法制备了纳米铁氧体，并用改性共沉淀法制备了Fe3O4磁流体，对其性能进行了表征和分析对比。结果表明，相比纳米铁氧体而言，Fe3O4粒子不仅单分散、粒径小且均一、饱和磁化强度值更大、而且经修饰后与油相有很好的相容性，因此，更适于制备磁性高分子纳米球。 其次，以Fe3O4磁流体为核，苯乙烯为聚合主单体，选用丙烯酰胺或甲基丙烯酸甲酯为功能单体，采用改进的一步细乳液共聚法分别制备出了表面酰胺基化、酯基化的核壳Fe3O4/聚合物纳米球。并探讨了功能单体和表面活性剂用量、交联剂用量、引发剂用量和磁流体浓度对磁性纳米球性能的影响。结果表明，通过工艺参数的调控，可以制得粒径小且均一、分散性好、磁含量高、功能基团丰富、饱和磁化强度达40-50 emu/g的超顺磁性纳米球。而且，一步细乳液共聚法具有工艺简单、功能单体丰富可调、包覆完全等优点，可以推广为制备表面功能化磁性纳米球的普适性方法。 此外，基于酯基化磁性纳米球的制备工艺，引入另一功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯进行细乳液共聚反应，制备出了表面环氧基化的磁性纳米球。结果表明，环氧基化磁性纳米球包覆完全、分散好、粒径分布窄，并显示超顺磁性，其平均粒径为60 nm、磁含量为19.8 wt.％、饱和磁化强度为18.54 emu/g。此外，相比于酰胺基和羧基化磁性纳米球，环氧基化磁性纳米球更易进行氨基官能团的转化，所得的氨基化磁性纳米球球体完整，并能保持良好的分散性，可用于后续的标记实验。 最后，严格在无水无氧的条件下，成功制备出了化合物[N（Et）4][Re（CO）3Br3]，将其溶于水后，得到了标记前体化合物普通羰基铼fac-[Re（CO）3（H2O）3]+，并设计出普通羰基铼模拟标记氨基化磁性纳米球的技术路线。以自制的氨基化磁性纳米球为原料，戊二醛为交联剂，在氨基化磁性纳米球表面成功固载了组氨酸。结果表明，固载组氨酸后，磁性纳米球球体完整、分散性较好、且保持超顺磁性，其磁含量为20 wt.％、饱和磁化强度值为9.43 emu/g，可进行下步模拟标记实验。 再以固载组氨酸的磁性纳米球作为磁靶向载体，开展普通羰基铼的初步模拟标记实验。结果表明，模拟标记产物分散性好，磁含量为16 wt.％，超顺磁性且饱和磁化强度值为9.10 emu/g。采用紫外分光光度计测试吸光度并计算出模拟标记率达80.4％。由此表明，普通羰基铼对固载组氨酸的磁性纳米球有较好的标记能力，有望实现放射性核素188Re的成功标记。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1纳米载药系统

1.1.1纳米载药系统的主要类型

1.1.2纳米载药系统的性能

1.2磁靶向纳米载药系统简介

1.2.1磁性高分子纳米球的定义

1.2.2磁性高分子纳米球的结构分类

1.2.3磁性高分子纳米球的特性

1.2.4磁性高分子纳米球的生物应用要求

1.3磁性无机核体材料的制备

1.3.1固相法

1.3.2液相法

1.4磁性高分子纳米球的制备

1.4.1共沉淀法

1.4.2聚合-沉淀法

1.4.3聚合-吸附-包埋法

1.4.4配位法

1.4.5单体共聚法

1.5磁性微球在肿瘤治疗中的应用现状

1.5.1磁性微球在肿瘤磁靶向热疗中的应用

1.5.2磁性微球在肿瘤磁靶向化疗中的应用

1.5.3磁性微球在肿瘤磁靶向放疗中的应用

1.6本课题的研究背景、研究思路和主要研究内容

1.6.1研究背景

1.6.2研究思路

1.6.3主要研究内容

2磁性无机核体材料的制备和选择

2.1本章实验试剂与仪器分析

2.1.1实验试剂与仪器

2.1.2测试条件

2.2盐助甘氨酸法制备系列MeFe2O4(M=Ni、Co、Mg)纳米铁氧体

2.2.1实验部分

2.2.2盐助甘氨酸法制备MeFe2O4的工艺优化

2.2.3高分散MeFe2O4纳米晶形成的可能机理

2.2.4盐助甘氨酸法制备系列MeFe2O4(Me=Co，Mg)

2.3改性共沉淀法制备油基Fe3O4磁流体

2.3.1实验部分

2.3.2结果与讨论

2.4磁性无机核体材料的选择

2.5本章小结

3细乳液共聚法制备酰胺基化磁性高分子纳米球

3.1本章实验试剂及仪器

3.2理论基础

3.2.1细乳液体系的组成

3.2.2细乳液法的聚合机理

3.2.3细乳液法的乳化方式

3.2.4细乳液共聚法制备功能化磁性高分子纳米球

3.3实验部分

3.3.1实验材料的预处理

3.3.2样品的制备

3.3.2样品的表征

3.4结果和讨论

3.4.1影响因素探讨

3.4.2产物磁含量的测定

3.4.3产物的磁性能分析

3.5细乳液共聚法制备磁性高分子纳米球的初步机理探讨

3.6本章小结

4细乳液共聚法制备羧基化磁性高分子纳米球

4.1本章实验试剂及仪器

4.2实验部分

4.2.1实验材料的预处理

4.2.2样品的制备

4.2.3样品的表征

4.3结果与讨论

4.3.1影响因素探讨

4.3.2产物磁含量的测定

4.3.3产物的磁性能分析

4.4本章小结

5细乳液共聚法制备环氧基化磁性高分子纳米球

5.1本章实验试剂及仪器

5.2实验部分

5.2.1实验材料的预处理

5.2.2样品的制备

5.2.3样品的表征

5.3结果与讨论

5.3.1 FT-IR分析

5.3.2 TEM分析

5.3.3 TG分析

5.3.4 VSM分析

5.4本章小结

6普通羰基铼对功能化磁性纳米球的模拟标记实验

6.1本章实验试剂及仪器

6.2理论基础

6.3实验过程

6.3.1氨基化磁性纳米球的制备

6.3.2氨基化磁性纳米球固载组氨酸

6.3.3普通三羰基铼的合成

6.3.4普通三羰基铼对固载组氨酸的磁性纳米球的模拟标记

6.4样品的表征

6.5结果与讨论

6.5.1氨基化磁性纳米球的表征

6.5.2氨基化磁性纳米球固载组氨酸产物的表征

6.5.3普通三羰基铼标记磁性纳米球产物的表征

6.6本章小结

7全文结论与主要创新点

7.1全文结论

7.2主要创新点

致谢

参考文献

作者攻博期间完成的论文及其它工作