超顺磁性Fe3O4纳米粒子的SiO2包覆及磁共振性能研究

摘要

超顺磁性Fe3O4纳米粒子因其独特的物理化学性质而在生物医学领域具有非常广泛的应用前景，如何制备出单分散、在水溶液中稳定且具有良好生物相容性的Fe3O4纳米粒子，是其在生物医学领域应用的前提，也是目前该领域研究的关键和热点。本文首先采用不同的分散剂对多元醇法所制备的超顺磁性Fe3O4纳米粒子进行水溶液中的分散处理，得到在水溶液中稳定分散的Fe3O4纳米胶体溶液;其次，采用单质硅粉氧化法对稳定分散的Fe3O4纳米粒子进行SiO2包覆，并探索包覆工艺条件;最后，制备出具有不同SiO2包覆层厚度的单核结构的Fe3O4@SiO2复合纳米粒子，并研究SiO2包覆对产物稳定性和磁共振性能的影响。
　　主要研究内容如下:
　　1.本文采用多元醇法，即以乙酰丙酮铁为铁源，三甘醇为溶剂制备出Fe3O4纳米粒子，分析结果表明:所制备的Fe3O4纳米粒子粒径分布均匀、纯度高、结晶性好、饱和磁化强度高，且在室温下呈现超顺磁性。然后采用六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠四种分散剂分别对Fe3O4纳米粒子进行分散处理，分析发现除了柠檬酸钠处理的Fe3O4纳米粒子外，其他三种分散剂处理的Fe3O4纳米粒子都能够均匀、长期稳定的分散在水溶液中。
　　2.采用工业化生产SiO2微球的方法——单质硅粉氧化法，对三聚磷酸钠分散处理的Fe3O4纳米粒子进行SiO2包覆，并通过调节催化剂、硅粉的用量、反应温度和反应时间探索了包覆的工艺条件。结果表明:控制实验条件使得反应过程中硅酸单体生成的速率和硅酸单体消耗的速率达到平衡状态，抑制SiO2均相成核而形成次生SiO2微球是获得高质量Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的关键。
　　3.采用单质硅粉氧化法制备的Fe3O4@SiO2复合纳米粒子具有单核结构，粒径分布均匀，而且在水溶液和RPMI-1640细胞培养基都有很好的稳定性。对不同SiO2壳层厚度的Fe3O4@SiO2纳米粒子磁共振性能的研究分析表明:SiO2包覆之后，Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的纵向弛豫率急剧降低;随着SiO2壳层厚度的增加，Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的横向弛豫率随之逐渐下降。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 磁性纳米材料

1．2．1 Fe3O4纳米粒子的超顺磁性

1．2．2 Fe3O4纳米粒子在生物医学中的应用

1．3 Fe3O4纳米粒子的制备及表面修饰

1．3．1 Fe3O4纳米粒子的制备方法

1．3．2 Fe3O4纳米粒子的表面修饰

1．3．3 Fe3O4纳米粒子的SiO2包覆

1．4 Fe3O4纳米粒子的在磁共振成像领域的应用

1．4．1 磁共振成像(MRI)的原理

1．4．2 磁共振成像(MRI)造影剂

1．5 选题的目的及意义

第二章 水溶性Fe3O4纳米粒子的制备及性能研究

2．1 引言

2．2 实验试剂与仪器

2．3 实验步骤

2．3．1 Fe3O4纳米粒子的制备

2．3．2 Fe3O4纳米粒子在水溶液中的分散处理

2．3．3 表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 Fe3O4纳米粒子的表征

2．4．2 Fe3O4纳米粒子水溶液分散处理后的表征

2．4．3 水溶性Fe3O4纳米粒子的性能分析

2．5 本章小结

第三章 Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的制备

3．1 引言

3．2 实验试剂与仪器

3．3 实验步骤

3．3．1 Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的工艺条件探索实验

3．3．2 表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 单质硅粉氧化法制备Fe3O4@SiO2纳米粒子的反应原理

3．4．2 实验条件对包覆的影响

3．5 本章小结

第四章 SiO2包覆对Fe3O4纳米粒子性能的影响

4．1 引言

4．2 实验试剂与仪器

4．3 实验步骤

4．3．1 单核结构Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的制备

4．3．2 表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 Fe3O4@SiO2复合纳米粒子的表征

4．4．2 包覆对稳定性的影响

4．4．3 包覆对磁共振性能的影响

4．5 本章小结

论文总结

尚需进一步研究的工作

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及参与项目

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