纳米磁性四氧化三铁的制备方法比较及应用研究.pdf

1、贵州大学硕士学位论文纳米磁性四氧化三铁的制备方法比较及应用研究姓名：商丹申请学位级别：硕士专业：无机化学指导教师：张朝平20060501硕士学位论文纳米磁性四氧化三铁的制备方法比较及应用研究摘要磁性微粒在靶向磁疗和靶向给药、细胞分离和免疫分析等生物医药方面得到广泛的应用。将磁性物质作为靶向载体，与药物和高分子材料结合制成磁性药物制剂的研究一直是当前药物新型制剂最活跃的领域之一。该制剂注入组织后，可在外磁场引导下，药物将定时、定位、定速、定量的释放，发挥药物的最大功效和减少副作用，这些特性对于某些疾病，特别如肿瘤、糖尿病的治疗有显著的疗，效。本文较系统地研究了共沉淀和微乳液法相结合制备磁性F e

2、 3 0 4 微粒过程中各因素对其性能的影响。x 一射线衍射(X R D)、红外光谱(I R)、透射电子显微镜(T E M)、扫描电子显微镜(S E M)、磁天平等测试表明：1，控制铁盐比例(n F e 2+n F e 3+)为1 0 和反应温度为5 0，混合搅拌l h，在此条件下制得的磁性F e 3 0 4 有较高的纯度、磁性。2，干燥温度对磁性F e 3 0 4 的结构和磁性有一定影响。3，运用共沉淀法和微乳液法制备的纳米F e 3 0 4 微粒的平均粒径在T E M 观察下大概在2 0 r i m 左右，用谢乐公式计算平均粒径小于1 0 m n，分散性好、分布均匀、磁性强的F e 3 0

3、 4 微粒，其摩尔磁化率在O 9 l O 6(m 3 m o l。)；分子磁矩在1 2 1 0 2 2 J T 1)左右。4，用共沉淀法和微乳液法相结合，用过量的F e”参与反应来代替抽真空、充氮气等条件是可行的。5，考察了在沉淀反应中添加少量高分子材料和其它金属盐对F e 3 0。结构和形态的影响。x 射线衍射表明，高分子材料是以非晶质的形式包裹在F e 3 0 4 微粒上，从而改善纳米F e 3 0 4 微粒的抗氧化性；质量磁化率)c r I，测量表明，高分子材料对F e 3 0 4 微粒)c I T l 有一定影响，这是因为添加明胶后对F e 3 0 4 磁性的影响既促进了微晶的形成，同

4、时也增加了样品非磁性成分，导致样品的磁性减弱。在制备磁流体时选择共沉淀法制备纳米F e 3 0 4，用纳米F e 3 0 4 磁浆作为磁流体的磁性部分，液体石蜡作为基液，S p a n 8 0、S p a n 6 0、T w e e n 一6 0 等作为分散剂来制备油基磁流体，并研究了该磁流体的粘度和稳定性等性质。结果表明：1，控制纳米F e 3 0 4 磁浆和液体石蜡之间的浓度比例在一定范围内，所制得的油基磁流体的磁性很好，而且磁性部分物相单一，分散均匀，能长时间稳定存在。2，通过考察油基磁流体粘度随物质密度的变化发现：密度越大的同类磁流体体系，其粘度越大。磁流体最佳的物量配比约在p=1 0

5、 1 3g c m 3 的范围。3，该油基磁流体的稳定性主要取决于纳米F e 3 0。磁浆、液体石蜡和表面活性剂等因素。在油基磁流体的稳定性范围内，增加分散的纳米F e 3 0 4 磁浆的量，单位体积内磁流体的密度增加，相应磁流体的粘度也增加。外加一定强度的磁场，也会改变磁流体的稳定状态。硕士学位论文纳米磁性四氧化三铁的制各方法比较及应用研究选用具有良好生物相容性的明胶作为载体，以小檗碱和氨苄西林混合为水溶性模型药物，F e 3 0 4 作为磁性内核，戊二醛作交联固化剂，采用反相悬液冷冻凝聚法，制备出了强磁性的混合药物明胶微球，具体考察了明胶的浓度、戊二醛的用量、固化时间、搅拌时间等条件对微球

6、的结构和性能的影响。结果表明：1，使用反相悬液冷冻凝聚法制备的混合药物磁性明胶微球，制备方法简便，粒径小，成球性好，能够很好地把药物和F e 3 0。包埋在明胶蛋白之中，药物与明胶、F e 3 0 4并没有发生化学作用。在洗涤过程中用超声波洗涤，微球的分散性好，无需研磨即得微球。2，药物微球具有较好的缓释性，结构稳定，可用为靶向给药和磁性控制给药。3，随着明胶浓度的增大，制得的微球粒径增大，药物的包裹率增大，释放率降低；随着戊二醛的用量、固化时间的增加，微球的粒径变化不大。所以，通过优化制备条件，可以做到对微球的粒径和形貌以及药物的包裹率、释放率等加以控制。关键词：纳米F e 3 0 4 微搏

7、：共沉淀：明胶；复合微粒；小檗碱；氨苄西林：混合药物；磁性药物微球。中图分类号：T Q 5 8 6 1；T Q l 5 3 1 4；T Q 4 6 4 8；0 6 1 48 1硕士学位论文纳米磁性列氧化三铁的制备方法比较及应用研究S u m m a r yM a g n e t i cp a r t i c l e sh a v e b e e np r o p o s e df o ru s ea sb i o m e d i c a lp u r p o s e st oal a r g ee x t e n tf o rs e v e r a ly e a r s T h ep a r

8、t i c l e sh a v ev a r i o u so p p o r t u n i t i e ss u c ha si m p r o v i n gt h eq u a l i t yo fm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g，h y p e r t h e r m i ct r e a t m e n t，s i t e s p e c i f i cd r u gt a r g e t i n gd e l i v e r y,t h em a n i p u l a t i o no fc e l lm e m b

9、r a n e s，l a b e l e dc e i l ss e p a r a t i o n，m a g n e t i cc e l ls o r t i n g，e t e M a g n e t i cm a t e r i a li su s e da sd r u gc a r r y i n ga g e n t,d r u gi se n t r a p m e n ti n t op o l y m e J。m a t e r i a l，a n dt h i sm a g n e t i cp r e p a r a t i o ni np h a r m a c

10、e u t i c sa r e。c u r r e n t l yo n eo ft h em o s ta c t i v ea r e a so fb i o m e d i c a lr e s e a r c h T h ed r u gm a g n e t i cc o l l o i d sc a nb ei n j e c t e di n t ot h eb o d ya n dg u i d e dt ot h et a r g e t e da r e aw i t he x t e r n a lm a g n e t i cf i e l d T h e r e f

11、 o r e，t h et e c h n i q u e sc o u l ds e l e c t i v e l yd e l i v e rd r u gm o l e c u l e st ot h ed i s e a s e ds i t eb ya l l o w i n gt h em a x i m u mf r a c t i o no ft h ed e l i v e r e dd r u gm o l e c u l et or e a c te x c l u s i v e l yw i t ht h ec a n c e rc e l l sw i t h o

12、 u ta d v e r s ee f f e c t st ot h en o r m a lc e l l sa n db ya l l o w i n gp r e f e r e n t i a ld i s t r i b u t i o no fd r u gt ot h ec a n c e rc e l l s T h ep r e p a r a t i o nc o n d i t i o n so fF e 3 0 4n a n o p a r t i c l e ss y n t h e s i z e db yc o-p r e c i p i t a t i o

13、na n dm i c r oe m u l s i o nr e a c t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d T h ef e a t u r eo fF e 3 0 4m i c r o c r y s t a lw a sc h a r a c t e r i z e db yX R D，I R，T E M，S E M，m a g n e t i cp r o p e r t ym e a s u r e m e n t s T h er e s u l t si n d i c a t et h a t：1 T h ep u r eF e 3 0

14、 4n a n o p a r t i c l e so ft h es t r o n gm a g n e t i cp r o p e r t yw a ss y n t h e s i z e db yc o n t r o l l i n gt h er a t i oo fn F e”：n F e”=l：1 T h et e m p e r a t u r eo f5 0 I i t t l ea nh o u ro fm i x t u r eb l e n dt i m e 2 T h ed r y i n gt e m p e r a t u r ei n f l u e n

15、 c e dt h es t r u c t u r ea n dt h em a g n e t i cp r o p e r t yo ft h eF e 3 0 4n a n o p a r t i c l e s 3 T h ea v e r a g eg r a i nd i a m e t e ro fT h eF e 3 0 4n a n o p a r t i c l e si si nt h e2 0a mb ya n a l y s i so ft h eT E Mp i c t u r e，a n di ts m a l lt h e1 0 n mb yc a l c u

16、 l a t i o no fS h e r r e rf o r m u l a I t sm o l a rs u s c e p t i b i l i t y m)i s0 9 x l O。6(m 3 m o l l)，m o l e c u l a rm a g n e t i cm o m e n ti s1 2 x 1 0 2 2(J T。1)4 I ti sf e a s i b l et h a te x c e s sF e”i ns o l u t i o nt a k e st h ep l a c eo fv a c u u mt e c h n i q u ea n

17、 du n d e rn i t r o g e na t m o s p h e r ep r o t e c t i o nd u r i n gt h eF e 3 0 4p r e p a r a t i o nb yc o p r e c i p i t a t i o na n dm i c r oe m u l s i o nr e a c t i o n 5 F e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sw e r es y n t h e s i z e du n d e rt h ei n f l u e n c eo fp o l y e r T h

18、 ei n f l u e n c eo fp o l y e ro nt h ef o r m a t i o no fF e 3 0 4m i c r o e r y s t a lw a ss t u d i e di nt h i sp a p e r T h eX R Ds h o wt h a t：T h eF e s 0 4m i c r o e r y s t a li sc o a t e db yt h ea m o r p h o u so fp o l y e r，t h i sp o l y e rp r o t e c tF e 3 0 4n a n o p a r

19、 t i c l e se f f e c t i v e l yf r o mo x i d i z i n ga n di m p r o v et h e i ra n t i o x i d a t i o na b i l i t yg r e a t l y Al i t t l eo fg e l a t i na c c e l e r a t e st h er a t eo fF e 3 0 4m i a r o c r y s t a lg r o w t h，a n dt h ea m o u n to fg e l a t i na m o r p h o u sm

20、a t e r i a li n c r e a s e sw i t ha ni n c r e a s eo fg e l a t i nc o n c e n t r a t i o n，s ot h a tt h em a g n e t i cp r o p e r t yo fs a m p l e sd i e dd o w n 3堡主堂垡垒壅塑鲞壁丝塑塑些三壁塑型查查鲨堕墼墨生里堕塑T h em a g n e t i cf l u i d s o fF e 3 0 4n a n o m a t e r i a lw a sp r e p a r e db yc h e m i

21、 c a lc o p r e e i p i t a t i o n，n a n o-F e 3 0 4t h i c kl i q u i di su s e dt ot h em a g n e t i cm a t e r i a lo fT h em a g n e t i cf l u i d s，t h el i q u i dp a r a f f i ni st h eb a s e dl i q u i d，S p a n。8 0、S p a n。6 0、T w e e n 一6 0a r eu s e dt os u r f a c t a n to ft h eo i

22、l b a s e dm a g n e t i cf l u i d，a n dt h ev i s c o s i t ya n ds t a b i l i t yo ft h em a g n e t i cf l u i dw e r es t u d i e d T h er e s u l t ss h o wt h a t：1 C o n t r o l l i n gt h ed e n s i t yr a t i oo fn a n o-F e 3 0 4t h i c kl i q u i da n dl i q u i dp a r a f f i n，S ot h

23、a tm a g n e t i s mo ft h em a g n e t i cf l u i d si sv e r ys t r o n g，d i s p e r s i o no ft h em a g n e t i cm a t e r i a li sg o o d，a n dh a v el o n gt i m es t a b i l i t y 2 T h ei n v e s t i g a t i o no ft h ed i f f e r e n td e g r e eo fo i l b a s e dm a g n e t i cf l u i dw

24、i t ht h em a t e r i a ld e n s i t ys h o w e dt h a t：T h ed e n s i t ym a g n e t i cf l u i di sh i g h e r，i t sv i s c o s i t yi sh i g h e r T h eb e s td e n s i t y(p)o fm a g n e t i cf l u i di sa r o u n d1 0 1 3(g c m 3)3 S t a b i l i t yo fm a g n e t i cf l u i di sd e c i d e db

25、yn a n o-F e 3 0 4t h i c kl i q u i d，l i q u i dp a r a f f i na n ds u r f a c t a n t I nS e r i e sd e g r e eo ft h es t e a d ym a g n e t i cf l u i d，v i s c o s i t yo fm a g n e t i cf l u i di se n h a n c e db yi n c r e a s i n gd o s a g eo ft h ed i s p e r s i v en a n o-F e 3 0 4t

26、h i c kl i q u i d S t a b i l i t yo fm a g n e t i cf l u i di sc h a n g e db yb e e np l a c e di n t ot h em a g n e t i cf i e l d B a s e do nt h eb i o l o g i c a lc o m p a t i b i l i t yo fg e l a t i ni nw a t e ra n di t ss o l i d i f i c a t i o nb yg l u t a r a d e h y d e，t h em a

27、 g n e t i cg e l a t i nc o r e s h e l lm i c r o s p h e r e sl o a d e dw i t hA m p i c i l l i na n dB e r b e r i n ew e r ep r e p a r e db ym e a n so fr e v e r s ep h a s es u s p e n s i o nc o l d c o n d e n s a t i o nm e t h o du s i n gF e 3 0 4a sc o r ea n dg l u t a r i cd i a l

28、d e h y c l ea sd i s p e r s e dm e d i u m I R，S E M，T E M，U V V i s，a n dd r u gr e l e a s eb e h a v i o ra n dm i c r o s p h e r e sd e g r a d a t i o n，c h a r a c t e r i z e dt h ep r o d u c t s T h er e s u l t ss h o wt h a t：1 m i c r o s p h e r e sa r es p h e r i c a la n ds m o o

29、t hw i t ht h es m a l lp a r t i c l es i z e T h em i xd r u ga n dF e 3 0 4a r ew e l le n t r a p p e di n t ot h eg e l a t i nm i c r o s p h e r e s D u r i n ge a c hw a s h i n gp r o c e s s，t h em i c r o s p h e r e sw e r es o n i c a t e di na nu l t r a s o n i cb a t hf o r5m i nt oe

30、 n s u r et h er e m o v a lo fe x c e s so i lf r o mm i c r o s p h e r e s，w h i c hp r e v e n tt h ee x c e s so i lf r o mc a u s i n gm i c r o s p h e r ea g g r e g a t i n ga n dc h a n g i n gt h em o r p h o l o g i c a lp r o p e r t i e so fm i c r o s p h e r e T h em i c r o s p h e

31、r e sa r ew e l l d i s t r i b u t e da n dc o n t r o l l e dr e l e a s ef e a t u r e T h em i c r o s p h e r e sc a nb eu s e da st a r g e t e dd r u gd e l i v e r ys y s t e m 2 T h em i c r o s p h e r e ss i z ea n dt h ee n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c ya r ei n c r e a s e dw

32、i t ha ni n c r e a s ei nt h eg e l a t i nc o n c e n t r a t i o n s，o nt h ec o n t r a r y,t h er e l e a s e da m o u n ta n dt h em i c r o s p h e r e sd e g r a d a t i o ni sd e c r e a s e d T h em i c r o s p h e r e ss i z ei sas l i g h ti n c r e a s e dw i t ha ni n c r e a s ei nt h

33、 eg l u t a r a l d e h y d ec o n c e n t r a t i o na n dc r o s s l i n k i n gt i m ep e r i o d，t h ee n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yi si n c r e a s e d，o nt h ec o n t r a r y,t h er e l e a s e da m o u n ta n dt h em i c r o s p h e r e sd e g r a d a t i o ni sd e c r e a s e d I nc o n c l u s i o n，t h er e s u l t so ft h ep r e s e n ts t u d ys u g g e s tt h a tt h em i