磁性Fe3O4纳米颗粒的制备及其弛豫性能的研究

摘要

磁性Fe3O4纳米颗粒由于其独特的理化特性，被广泛应用于磁性转染、蛋白纯化、核磁共振成像等生物医学领域的研究。其中，核磁共振成像受到越来越多的关注。我们通常用水相分散液的弛豫率表征Fe3O4纳米颗粒在磁共振成像中的对比增强效率。而弛豫率与纳米材料的粒径等密切相关。因此，可控制备纳米颗粒对磁共振成像的应用有重要意义。
　　 首先本文以柠檬酸做表面修饰剂，采用共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒，得到稳定的水相Fe3O4纳米颗粒分散液，并表征它的各种特征。在此基础上研究柠檬酸在反应过程中的加入量对颗粒粒径的影响。结果表明随着柠檬酸加入量的增加，纳米颗粒的粒径减小，单位质量的颗粒表面包覆的柠檬酸量增大，比饱和磁化强度降低。
　　 我们假设纳米颗粒按照对数正态体积分布，以核壳结构为模型，基于Langevin方程拟合μ0M-μ0H曲线，根据拟合得出的参数计算柠檬酸修饰的纳米颗粒的不同粒径。由拟合数据计算出的粒径与实验测量的数据相差很小，证明根据磁化曲线计算纳米颗粒的不同粒径是可行的，我们假设的纳米颗粒是对数正态体积分布也是可信的，且纳米颗粒是一种核壳结构。
　　 用弛豫计测量它们的弛豫时间，同时考察铁浓度、等待时间对弛豫性能的影响，发现随着铁浓度的增加，纵向弛豫时间和横向弛豫时间都减小，且弛豫时间不存在检测等待时间的依赖性。随着纳米颗粒粒径的逐渐减小，纵向弛豫率和横向弛豫率都显著减小，表明柠檬酸小分子可以成为磁性纳米颗粒造影剂合成有效的调控分子。
　　 最后我们又测量了以油酸包覆的Fe3O4纳米颗粒为出发材料合成的四种磁性纳米颗粒的弛豫性能。研究颗粒尺寸、表面修饰层厚度、材料结构对材料的弛豫性能的影响。结果发现，在表面修饰层厚度相同时，随着颗粒粒径的增加，弛豫时间减小，弛豫率增加；而颗粒粒径相同时，表面修饰层越厚，弛豫率越小；在颗粒尺寸、表面修饰层厚度相同的条件下，介孔结构的纳米颗粒弛豫率更大。

目录

第一章 绪论

第二章 共沉淀法制备磁性Fe3O4 纳米颗粒

第三章 根据磁化曲线计算超顺磁性纳米颗粒的尺寸

第四章 磁性Fe3O4 纳米颗粒悬浮液的弛豫性能

第五章 不同表面修饰的磁性Fe3O4 纳米颗粒的弛豫性能

第六章 全文总结

附录

硕士研究生攻读期间发表的论文

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