超顺磁纳米颗粒的制备及其在磁共振造影剂中的应用

摘要

磁性纳米颗粒由于其独特的磁学、电学性能，一直以来是科学家们研究的热点。而具有超顺磁性的纳米颗粒不仅广泛应用于磁流体、高密度磁存储、气体传感器以及催化等传统领域，同时由于具有大的比表面积、小的毒副作用、高的化学稳定性等优点，在磁共振造影剂、磁性药物输运、细胞标记以及细胞分离等生物医学领域表现出诱人的应用前景。 目前大部分商业化的磁共振造影剂存在磁响应弱，靶向能力有限，难以进行单细胞标汜等缺点，大大限制了它们的应用前景。本论文提出一种高温多元醇过程制备生物相容性超顺磁性纳米颗粒的方法。该方法合成的超顺磁性纳米颗粒粒度可控(5～10nm)，稳定性好，结晶度高，饱和磁化强度高，颗粒表面能进行进一步的化学修饰及与生物活性分子共价联结。用作磁共振造影剂具有磁响应强，细胞毒性小，靶向性能优异，并可进行单细胞磁标记等优点。本论文的主要研究成果如下： (1)利用高温水解会属醇盐螯合物和高温分解Fe(acac)<,3>两种多元醇途径成功制备了磁性Fe<,3>O<,4>纳米颗粒。通过XRD、TEM、SAED、DLS和FTIR等表征方法对制备的Fe<,3>O<,4>纳米颗粒的结构和形貌进行了表征，通过VSM分析了Fe<,3>O<,4>纳米颗粒的磁学性能。研究表明：两种途径所得的均为立方相的Fe<,3>O<,4>纳米颗粒，颗粒直径约为5～10nm，尺寸分布集中，在水溶液中分散性良好。颗粒表面裹有约30～40nm厚的高分子聚合物修饰层，这为Fe<,3>O<,4>纳米颗粒提供了良好的胶体稳定性和生物相容性。两种样品在室温下都表现出超顺磁性，且饱和磁化强度较高，其磁化强度与颗粒尺寸及结晶性相关。上述两种途径获得的样品相比，高温分解Fe(acac)<,3>所制备的样品的饱和磁化强度又相对较高，其中PAA修饰的Fe<,3>O<,4>纳米颗粒其饱和磁化强度达68emu/g，超过前人报道的结果。磁共振成像实验表明样品对细胞具有较好的标记效果，其中PVP修饰的颗粒效果最好。同时，系统研究了修饰剂的种类和用量，反应温度，反应时间，反应物浓度等生长条件对颗粒尺寸、水中分散性及磁性能的影响。 (2)利用高温水解金属醇盐螯合物和高温分解Fe(acac)<,3>/Co(acac)<,2>两种多元醇途径成功制备了立方相的CoFe<,2>O<,4>纳米颗粒。其颗粒直径约为5～10nm，尺寸分布集中，在水溶液中分散性良好。由于颗粒表面高分子修饰层的存在，CoFe<,2>O<,4>纳米颗粒具有良好的胶体稳定性和生物相容性。对CoFe<,2>O<,4>纳米颗粒磁学性能的研究表明：室温下两种途径合成的CoFe<,2>O<,4>纳米颗粒都表现出超顺磁性，具有较高的饱和磁化强度，并且他们的磁化强度与颗粒尺寸及结晶性有关。上述两种样品中，高温分解Fe(acac)<,3>/Co(acac)<,2>所获得的样品饱和磁化强度又相对较高。另外，系统研究了修饰剂的种类和用量，反应温度，反应时间，反应物浓度等生长条件对颗粒尺寸、水中分散性及磁性能的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章文献综述

1.1引言

1.2纳米颗粒的超顺磁性

1.3超顺磁性纳米颗粒的主要合成路线

1.3.1共沉淀法

1.3.2高温分解法

1.3.3微乳液和反相胶束法

1.3.4超声化学法

1.4超顺磁性纳米颗粒的表面修饰

1.4.1聚合物修饰

1.4.2 SiO2修饰

1.5超顺磁性纳米颗粒的应用

1.5.1磁流体

1.5.2磁共振成像

1.5.3磁性分离

1.5.4磁致过热疗法

1.5.5靶向药物

1.6课题的提出及意义

第2章实验内容、原理和测试仪器

2.1实验内容

2.2实验原理和方法

2.2.1实验原理

2.2.2实验方法

2.3测试仪器及方法

2.3.1 X射线衍射(XRD)

2.3.2透射电子显微镜(TEM)

2.3.3傅立叶红外光谱(FTIR)

2.3.4振动样品磁强计(VSM)

2.2.5纳米激光粒度仪(DLS)

2.2.5等离子发射光谱(ICP)

2.2.6磁共振成像(MRI)

第3章高温多元醇过程制备超顺磁Fe3O4纳米颗粒及其表征

3.1引言

3.2高温水解金属醇盐螯合物

3.2.1实验部分

3.2.2实验结果分析和讨论

3.3高温分解金属乙酰丙酮盐

3.3.1实验部分

3.3.2实验结果分析和讨论

3.4本章小结

第4章高温多元醇过程制备超顺磁CoFe2O4纳米颗粒及其表征

4.1引言

4.2高温水解金属醇盐螯合物

4.2.1实验部分

4.2.2实验结果分析和讨论

4.3高温分解金属乙酰丙酮盐

4.3.1实验部分

4.3.2实验结果分析和讨论

4.3本章小结

第5章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢