Fe_3O_4磁性纳米粒子及其生物医学应用研究进展

Fe_3O_4磁性纳米粒子因具有生物相容性、比表面积大、低毒性和高饱和磁化强度等优点,使其被广泛应用于生物医学领域。本文简单介绍了Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备方法,包括共沉淀法、微乳液法、热分解法、水热法、溶胶-凝胶法、生物合成法等,并对共沉淀法、热分解法和水浴法3种常用制备方法的优缺点进行了比较;重点阐述了Fe_3O_4磁性纳米粒子的表面修饰,包括有机小分子修饰、有机高分子修饰和无机纳米材料修饰;重点论述了Fe_3O_4磁性纳米粒子在生物医学领域的应用研究,主要包括核磁共振成像、药物递送体系、蛋白质和核酸分离、血液净化以及肿瘤热疗等,充分显示了Fe_3O_4磁性纳米粒子在生物医学领域的应用价值;最后指出Fe_3O_4磁性纳米粒子今后的主要发展方向和亟待解决的问题。     

磁性纳米粒子的制备及其在生物医药领域中的应用

磁性纳米粒子作为一种新型的功能化载体,因其独特的优点被广泛应用于生物医药领域。本文着重介绍了Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备方法,总结了各种制备方法的优缺点及其适用范围,简单介绍了Fe_3O_4磁性纳米粒子在生物医药领域的应用,最后结合Fe_3O_4磁性纳米粒子的研究现状,展望了今后磁性纳米粒子的研究方向。     

柠檬酸钠改性的Fe3O4磁性纳米粒子的快速制备

以FeSO_4·7H_2O为单一铁源,浓氨水为沉淀剂,柠檬酸钠为表面改性剂利用简单回流法快速合成Fe_3O_4磁性纳米粒子。考察反应时间,反应温度及浓氨水加入方式对合成Fe_3O_4磁性纳米粒子的影响,并利用动态光散射仪、傅立叶红外射线光谱仪及透射扫描电镜等对合成的Fe_3O_4磁性纳米粒子进行表征。结果表明,以柠檬酸钠为表面改性剂,逐滴加入浓氨水,反应温度为(70～80)℃和反应时间为6 min时,获得的Fe_3O_4磁性纳米粒子在水中具有良好的分散性及磁响应性。Zeta电位和红外光谱同时表明,柠檬酸钠成功地吸附于Fe_3O_4磁性纳米粒子的表面(Fe_3O_4@SC),且Zeta电位值为-31.3 mV;透射扫描电镜显示获得的Fe_3O_4@SC磁性纳米粒子呈球状结构,粒径约为10 nm。     

潜在的T2类造影剂Fe3O4@BSA纳米粒子的合成及性能研究

制备了Fe_3O_4@BSA磁性纳米功能材料,包裹在Fe_3O_4纳米粒子表面的牛血清白蛋白(BSA)主要起到分散剂和稳定剂的作用。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜及热重分析对合成的Fe_3O_4@BSA纳米粒子进行了表征和分析。结果表明,制备的Fe_3O_4@BSA纳米粒子中BSA质量分数约为18.9%。体外成像结果表明,随着Fe_3O_4@BSA纳米粒子浓度的增加,T2成像信号增强,具有明显的阴性造影效果。于0.5 T外磁场下,测得Fe_3O_4@BSA纳米粒子的横向弛豫率(transverse relaxivity,r2)为148.18 L/(mmol·s)。结果表明,Fe_3O_4@BSA纳米粒子能够作为一种潜在的T2类磁共振成像造影剂。     

新型磁性吸附材料的合成及表征

水中重金属的脱除是污水处理中的重要内容。吸附法是一种除去水中重金属污染的简单高效的方法。磁性吸附剂具有成本低、无二次污染、吸附率高、便于分离和再生等特点,在污水处理上有着重要的应用前景。本文采用溶剂热法制备磁性Fe_3O_4纳米粒子,考察了外部条件对磁性Fe_3O_4纳米粒子生成的影响,确定了制备磁性Fe_3O_4纳米粒子的最佳条件。制备了Fe_3O_4@SiO_2复合微球,通过将壳聚糖键合到颗粒表面并接枝三乙烯四胺改性,得到氨基修饰的磁性Fe_3O_4纳米粒子。     

磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备、功能化及在重金属废水中的应用

重金属污染废水作为工农业生产和发展过程中的毒性有害排放物已经严重危害了生态系统及人类的健康,人们对重金属污染废水的处理研究变得十分迫切和富有意义。功能化改性磁性纳米材料作为一种新颖、高效、可再生回收的材料,在重金属污染废水净化处理方面效果非常显著,近年来越来越受到国内外研究学者的广泛关注。本文首先对目前重金属污染水体治理的传统方法进行总结评价;对磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备方法进行介绍,分别简述了这些方法的优缺点;最后重点阐述了磁性Fe_3O_4纳米粒子表面的氨基、羧基、巯基等功能化改性方法以及在水体中重金属离子的去除方面的应用研究动态,并对未来磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备、功能化及应用前景方面进行了展望。提出改进合成工艺,制备形貌可控、分散性好和稳定性较高的磁性Fe_3O_4纳米粒子,并通过改进和开拓表面功能化工艺,制备多功能化的磁性Fe_3O_4纳米材料是今后的主要研究热点。     

壳层厚度对硅壳磁性Fe_3O_4纳米粒子性质的影响

纯粹的磁性Fe_3O_4纳米粒子易发生不可逆的硬团聚且易被空气氧化或者被酸腐蚀而破坏,硅壳包覆可以保护Fe_3O_4不被酸蚀,但壳层太厚会影响其磁性。本文针对采用油包水的微乳液法将磁性Fe_3O_4纳米粒子的表面包覆上不同厚度的硅壳,制备出一系列不同壳层厚度的硅壳磁性Fe_3O_4纳米粒子,并设计实验测试其磁性和对酸稳定性。结果表明,所制备的不同厚度硅壳磁性纳米粒子在水中都具有良好的分散性,但随着壳层厚度的变化,其磁性和对酸的稳定性有所变化。综合比较,在正己醇、表面活性剂曲拉通(Triton X-100)和环己烷为1:1:4的体积比时加入Fe_3O_4含量为6.2%的磁流体所制备的硅壳磁性Fe_3O_4纳米粒子为最优。     

功能化Fe_3O_4纳米粒子去除水中Cu~(2+)的研究

本文通过水热法合成了Fe_3O_4磁性纳米颗粒,采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对Fe_3O_4颗粒进行表面修饰,得到氨基化磁性微粒,并表征其性能。并用氨基化Fe_3O_4磁性纳米粒子构建铜离子吸附体系。实验结果表明,Fe_3O_4纳米粒子和功能化Fe_3O_4纳米粒子的磁饱和强度值(M)分别为78和59emu·g~(-1)。最终确定的最优工艺组合为:APTMS@Fe_3O_4添加量2mL,温度30℃,吸附时间15min。     

纳米Fe_3O_4磁性颗粒表面改性及其在医学和环保领域的应用

纳米Fe_3O_4磁性材料在生物医学、环保、催化及电子信息等领域有巨大的应用潜力,但单独的纳米Fe_3O_4颗粒存在一些弊端,难以直接使用,在生物医药领域尤其如此。对Fe_3O_4磁性纳米粒子进行表面改性,可以改善其结构与性能,因此,备受科学界关注。对近年来Fe_3O_4磁性纳米颗粒的表面改性方法及其在生物医学、环境工程两大领域中的应用做了综述,并对今后发展趋势做了初步的展望。     

快速配体交换法制备水溶性磁性Fe3O4纳米粒子

为了获得水溶性Fe_3O_4纳米粒子,以聚乙二醇(PEG)磷酸酯为亲水性配体,在甲苯/四氢呋喃/水三元混合溶剂体系下通过快速配体交换法将油酸包覆的油溶性磁性Fe_3O_4纳米粒子转变成聚乙二醇磷酸酯包覆的水溶性Fe_3O_4纳米粒子。考察了四氢呋喃等溶剂在实现快速配体交换中所起到的作用。利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)对磁性Fe_3O_4纳米粒子进行了分析表征。结果表明:四氢呋喃可以促进PEG磷酸酯与Fe_3O_4纳米粒子表面的有效接触并使得油酸分子从纳米粒子表面快速地脱附下来,此外,还消除了配体交换过程中出现的乳化效应。四氢呋喃的应用实现了快速配体交换法制备水溶性PEG磷酸酯包覆的磁性纳米粒子。