超順磁性材料在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

分類號編號煙臺大學(xué)畢業(yè)論文〔設(shè)計〕超順磁性材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用SuperParamagneticMaterialsforBiomedicalApplications申請學(xué)位：工學(xué)學(xué)士院系：專業(yè)：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：〕2013年05月21日煙臺大學(xué)

論文題目超順磁性材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用姓名：導(dǎo)師：2013年05月21日煙臺大學(xué)

煙臺大學(xué)畢業(yè)論文〔設(shè)計〕任務(wù)書院〔系〕：環(huán)境與材料工程學(xué)院姓名學(xué)號畢業(yè)屆別2013專業(yè)金屬材料工程畢業(yè)論文〔設(shè)計〕題目超順磁性材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用指導(dǎo)教師學(xué)歷博士職稱副教授所學(xué)專業(yè)材料學(xué)一、主要內(nèi)容：1.通過閱讀大量資料數(shù)據(jù)，對超順磁性材料對生物醫(yī)學(xué)的具體應(yīng)用的了解；2.通過實(shí)驗(yàn)比擬分析，得出不同條件對生成磁性納米Fe3O4顆粒的影響。二、根本要求：格式符合標(biāo)準(zhǔn)要求，文字材料表達(dá)通順、清楚。論文結(jié)構(gòu)要層次清晰，選用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，論據(jù)充分，分析歸納合理，結(jié)論正確。三、主要參考文獻(xiàn)：[1]孫恩杰，熊燕飛，謝浩，納米生物學(xué)，北京化學(xué)出版社，2010.7[2]許并社，納米材料及應(yīng)用技術(shù)，北京化學(xué)出版社，2003.12四、進(jìn)度安排：2013.03.01-2013.03.20閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報告。2013.03.25-2013.05.01通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，撰寫畢業(yè)論文初稿，并提交。2013.05.07-2013.05.20通過老師修改、指導(dǎo)，得出最終論文，打印論文2013.05.25-2013.06.15辯論、畢業(yè)指導(dǎo)教師〔簽字〕：年月日院〔系〕意見：教學(xué)院長〔主任〕〔簽字〕：年月日備注：摘要：當(dāng)今人類社會開展的速度越來越快，急需要新材料及新技術(shù)來滿足時代的開展，納米材料特別是超順磁性納米材料，因?yàn)槠渚哂歇?dú)特的物理、化學(xué)性能而漸漸的走入人們的視線并且越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，其在電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)，特別是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用前景。本文主要論述了超順磁性材料在磁共振成像、生物別離、靶向傳輸物質(zhì)、磁熱療等方面的應(yīng)用，且通過實(shí)驗(yàn)對超順磁氧化鐵納米粒子的研究，進(jìn)一步了解其對生物醫(yī)學(xué)的作用，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：超順磁納米顆粒生物醫(yī)學(xué)Abstract:Today'shumansocietydevelopmentfasterandfaster,withaneedtonewmaterialsandnewtechnologytomeetthedevelopmentofTheTimes,especiallysuperparamagnetismnanomaterials,nanomaterialsbecauseofitsuniquephysicalandchemicalpropertiesandgraduallyintothelineofsightofpeopleandhasbeenappliedmoreandmorefields,theelectricity,magnetism,chemistry,especiallyinthebiomedicalfieldhasverybroadapplicationprospects.Thispapermainlydiscussesthesuperparamagneticmaterialsinmagneticresonanceimaging(fmri),biologicalseparation,targetedtransfermaterial,applicationofthemagneticheattreatment,etc,andthroughtheexperimentontheresearchofthesuperparamagneticironoxidenanoparticles,furtherunderstandingofitseffectonbiomedical,andprospectsofitsapplicationwasprospected.Keyword:superparamagnetismnano-particlesbiomedicine目錄1文獻(xiàn)綜述 51.1 引言……………………..61.2 納米材料的特性………………………............6 量子尺寸效應(yīng) ..6 小尺寸效應(yīng) .7 宏觀量子隧道效應(yīng) 7 外表效應(yīng) 7 庫倫阻塞效應(yīng) 81.3 超順磁性材料在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)………….8生物別離檢測及固定 8磁共振成像 91.3.3磁導(dǎo)向給藥系統(tǒng) 101.3.4磁熱療 112溶劑熱法制備納米Fe3O4粉體 122.1實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器………………...122.2實(shí)驗(yàn)步驟…………….........122.3結(jié)果和討論………………..13反響時間對反響產(chǎn)物的影響 13油酸用量對產(chǎn)物影響 14FeCl3用量對產(chǎn)物的影響 152.4實(shí)驗(yàn)總結(jié)…………………….173總結(jié) 18致謝 19參考文獻(xiàn) 20文獻(xiàn)綜述引言隨著科技的快速開展，基于其獨(dú)特的化學(xué)和物理性能，納米材料如今已經(jīng)十分廣泛應(yīng)用到生物、化學(xué)、磁學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域，對當(dāng)今社會和生活產(chǎn)生了巨大的影響。中國人是當(dāng)今世上最早懂得使用和改造磁石的民族，產(chǎn)生了司南，指南針等卓越的智慧結(jié)晶。隨著生活質(zhì)量的提高，人們對自身身體健康越發(fā)關(guān)注，但是有些疾病傳統(tǒng)的手段不能滿足人們的需求，越來越需要一種新的方法來治療疾病。正是有許多生物醫(yī)學(xué)難題迫切一種新的方法，由于超順磁性納米材料獨(dú)特的物理、化學(xué)性能而進(jìn)入了人們的視線。超磁性納米顆粒的尺寸是從幾納米到幾十納米，具有可控性，因其與基因、蛋白質(zhì)、病毒、細(xì)胞粒徑相當(dāng)，導(dǎo)致其能夠與生物實(shí)體結(jié)合，提供一種載體，使其能夠靶向給藥及標(biāo)記作用，是目前世界新型納米給藥載體研究熱點(diǎn)之一[1-2]。癌癥治療方面，因磁性納米粒子通過外表修飾，提高進(jìn)入腫瘤細(xì)胞效率和選擇性，在外交變磁場作用下，納米粒子產(chǎn)生熱量從而殺死腫瘤細(xì)胞，是目前對人體傷害最小，最有希望治療癌癥的方法之一[3]。本文主要論述了超順磁性納米材料對生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，如磁共振成像、熱療、靶向傳輸物質(zhì)及生物別離等作用，同時經(jīng)過用水熱方法制備超順磁性Fe3O4納米粒子來研究不同的條件對其影響來能夠更好地理解超順磁性材料在生物醫(yī)學(xué)上的作用，并對其進(jìn)行了展望。納米材料的特性納米材料是粒子尺寸在1-100納米之間，并且具有與別的材料不同的性能的材料。因?yàn)榧{米材料具有獨(dú)特的物理效應(yīng)，主要有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、外表效應(yīng)、庫倫阻塞效應(yīng)等[4-6]。超順磁性是指當(dāng)某些有磁性的顆粒粒徑納米級小于某個臨界尺時，外場產(chǎn)生的磁場對磁性粒子吸力太小了，因而沒有方法來抵消熱騷動對其的干擾，導(dǎo)致其磁化性質(zhì)與順磁體相似。量子尺寸效應(yīng)一旦當(dāng)單粒子尺寸到達(dá)納米量級時候，就會造成費(fèi)米能級附近的電子能級由連續(xù)分裂成分立能級，使得能隙變寬，出現(xiàn)了與本體材料明顯不同的光、電、熱、磁、催化等特性的現(xiàn)象。量子尺寸效應(yīng)帶來能級改變又或者比原來的寬了，使發(fā)射能量增加，光學(xué)吸收就會變的向短波方向移動，表現(xiàn)為顏色的變化。。Peng等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了量子效應(yīng)藍(lán)移能量大小公式[7]：QUOTE經(jīng)過觀察計算上述公式，就會發(fā)現(xiàn)隨粒子半徑變得越來越小，吸收帶隙的寬度就會越來越增大，光譜就會藍(lán)移。小尺寸效應(yīng)所謂的小尺寸效應(yīng)就是變小而造成宏觀物理性質(zhì)發(fā)生了重大的變化。一旦當(dāng)納米微粒尺寸與光波波長，傳導(dǎo)電子的德布羅意波長及超導(dǎo)體相關(guān)長度、透射深度等相當(dāng)或更小，納米粒子的周期性邊界將會遭到破壞，使其具有與眾不同的特性，特別是磁，光，電，聲等產(chǎn)生了不同的現(xiàn)象，利用這些特性可以完成許多超乎人們一般認(rèn)知的東西及現(xiàn)象。例如，銅顆粒平常能導(dǎo)電，可是如果其粒子直徑到達(dá)納米級時就不能導(dǎo)電了；一般人們認(rèn)知的二氧化硅顆粒是不導(dǎo)電絕緣的，可其在大約幾十納米時就會導(dǎo)電。因?yàn)榧{米材料的這些特性，可以高效率地將白天太陽釋放的大量的熱量通過一定的方式轉(zhuǎn)化為熱能、電能，此外又有可能應(yīng)用于一些比擬高的科技，如制造對紅外線比擬敏感的器件以及在紅外隱身技術(shù)方面有很好的開展等等。宏觀量子隧道效應(yīng)如果某種粒子具有能夠從勢壘中穿過能力，為之為隧道效應(yīng)。最近這些年來，某些微粒子的磁通量也能夠顯示隧道效應(yīng)，稱為宏觀量子隧道效應(yīng)。它是未來微電子、光電子器件的根底及前提。如果電子技術(shù)想更進(jìn)一步開展，電子就必須要進(jìn)一步微型化，這就造成必須考慮隧道效應(yīng)。例如，現(xiàn)在的半導(dǎo)體集成電路，必須經(jīng)過精密的計算粒子尺寸的大小，防止其粒徑接近或小于電子波長，否那么就會產(chǎn)生隧道效應(yīng)從而使電子溢出器件，造成器件損壞而無法正常工作。外表效應(yīng)納米微粒外表原子與總原子之比隨粒徑變小而急劇增大所引起性質(zhì)的變化，叫做外表效應(yīng)。對于球體類粒子，比外表積與直徑成反比，，也就是直徑越小，比外表積越大，反之粒徑越大，比外表積越小。同時，粒子的粒徑越小，外表原子數(shù)目越多，如下[8]：外表原子數(shù)與粒子大小的關(guān)系直徑／nm原子總數(shù)N外表原子總數(shù)N外表原子百分?jǐn)?shù)／%15101003040003000030000010040202333.31.0000.0670庫倫阻塞效應(yīng)單電子運(yùn)輸?shù)男袨椋凶鰩靷愖枞?yīng)。當(dāng)尺寸進(jìn)入納米后，尺寸越小，電容就越小，電子能量就越大，導(dǎo)致電子之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的排斥能，使得電子不能一起移動，只能一個一個的單獨(dú)運(yùn)輸。如果能夠利用此效應(yīng)生產(chǎn)出電子器件，它將會是消耗極低、性能優(yōu)越的晶體管。庫倫阻塞效應(yīng)一般發(fā)生在極低的溫度下，因此我們減小尺寸時，可提高其溫度，就在尺寸1mm左右時，可以觀察的庫倫阻塞效應(yīng)。超順磁性材料在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用隨著一個一個醫(yī)學(xué)難題的產(chǎn)生，人們對自身健康的重視，越來越迫切的需要新的技術(shù)的產(chǎn)生。因具備獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，又因尺寸與細(xì)胞相近易結(jié)合，從而進(jìn)入了，人們的視線。由于粒徑尺寸與細(xì)胞、基因、蛋白質(zhì)相近，從而能使超磁性粒子與生物實(shí)體結(jié)合，提供了一種標(biāo)記方法；第二，可通過外加磁場來控制超磁性粒子的磁能，可以使之在生物體內(nèi)運(yùn)輸某種“包裹”〔如抗癌藥〕到指定靶區(qū)，如腫瘤部位。因磁矩常量變得很大，能像順磁性快速對磁場作出反響，此外超順磁性粒子團(tuán)聚在室溫下很小可忽略，為其在生物醫(yī)學(xué)的廣泛應(yīng)用奠定了良好根底。第三，在磁場周期性變化下，磁粒子被激發(fā)出大量的能量轉(zhuǎn)化成熱能，可輸送到靶區(qū)，從而到達(dá)熱療的效果。超順磁性材料主要應(yīng)用于四個方面：生物別離檢測及固定、磁熱療、磁共振成像、磁導(dǎo)向給藥系統(tǒng)[9]。生物別離檢測及固定超順磁性粒子粒徑小，可以直接與生物體內(nèi)基因、細(xì)胞等結(jié)合，同時起到了隔離環(huán)境的作用，防止環(huán)境中某些物質(zhì)對分析檢測造成誤差，影響準(zhǔn)確的結(jié)論，正是這種特性使得其在生物醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。磁別離技術(shù)是指利用超順磁性粒子的外表受體與配體在磁場下結(jié)合，一旦撤銷磁場，就會到達(dá)靶向目標(biāo)的快速別離。傳統(tǒng)離心法別離技術(shù)，是利用密度梯度原理進(jìn)行別離，時間短、效果好，反之那么效果越差；而磁別離技術(shù)有十分多的優(yōu)勢，具有實(shí)驗(yàn)研究操作過程十分簡便、快速，這種技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，同時還能可以高效率地捕捉某些特定的生物大分子〔例如基因、組織、細(xì)胞等〕。目前，超順磁性的磁性納米粒子使用情況非常多，其也就是外加磁場下能夠被磁化，然而一旦移除磁鐵，它們將立即分散在溶液中。磁別離技術(shù)主要包括兩步驟：(1)在磁性材料上標(biāo)記生物實(shí)體；(2)利用別離設(shè)備將生物實(shí)體別離出來。超順磁性顆粒使得更加簡便，且因在溶液中懸浮穩(wěn)定性非常好，并且納米粒子粒徑小，比外表積大，具有偶聯(lián)容量大等等，這些特性有利于反響的進(jìn)行。在生物工程、食品衛(wèi)生及臨床等領(lǐng)域具有十分重要的意義[10-11]。傳統(tǒng)細(xì)胞別離方法有很多，主要是速度等密度沉降、雙水相沉降、差式沉降和等動力梯度沉降等。與傳統(tǒng)方法相比，超順磁性納米粒子的細(xì)胞別離具有許多優(yōu)點(diǎn)[12]：第一，可直接從原樣中將目標(biāo)細(xì)胞別離出來；第二，磁別離細(xì)胞結(jié)合及洗滌過程溫和，不會對細(xì)胞產(chǎn)生破壞；第三磁別離技術(shù)更易對大量活細(xì)胞的別離操作；第四，靜電場下，樣品中離子不受干擾。免疫磁性微球技術(shù)可用來別離生物體內(nèi)的各種細(xì)胞，如T淋巴細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞及各種癌細(xì)胞等。同時其還廣泛應(yīng)用于：用于白血病、艾滋病的治療;別離純化特定細(xì)胞，進(jìn)行病理研究；造血干細(xì)胞別離純化及基因治療等。在醫(yī)學(xué)上蛋白質(zhì)檢測常用免疫磁性微球法檢測，與傳統(tǒng)方法相比，與待測物接近于均相反響，反響速度快、充分、完全，同時別離簡便、效率高。因免疫磁性微球具有便于別離和特異性吸附濃集的特點(diǎn)應(yīng)用于蛋白質(zhì)檢測中，可對蛋白質(zhì)定量、分析。免疫磁性微球分析手段比傳統(tǒng)的能更快更好的檢測，得到理想的效果。由于超順磁性顆粒具有微粒特性，可對其進(jìn)行外表修復(fù)，使酶分子通過一定方式固定在磁微粒外表[13-14]。作為固化酶的載體，磁性微球具有以下優(yōu)點(diǎn)：可回收使用，降低本錢，操作簡單；提高酶的免疫活性和生物相容性；可減少持續(xù)反響中的操作，適合大規(guī)模連續(xù)化操作；提高酶穩(wěn)定性，易于與產(chǎn)物別離；無論是利用外部磁場控制酶的移動方向還是控制酶移動的方式，都能夠提高酶的催化效率。例如超順磁性顆粒QUOTE作載體，經(jīng)碳二亞胺活化共價結(jié)合脂肪酶CRL，此酶具有對應(yīng)東西有十分高的選擇性以及良好反復(fù)使用性，能夠節(jié)約研究本錢。磁共振成像在外加磁場作用下生物體內(nèi)不同組織就會產(chǎn)生不同磁共振信號來成像叫做磁共振成像。磁共振信號強(qiáng)弱與質(zhì)子數(shù)量成正比，同時不同的器官和不同組織中質(zhì)子數(shù)量不同，特別是正常和病變組織之間，從而發(fā)出強(qiáng)弱不等的信號，形成清晰比照度的圖像，以便生物醫(yī)學(xué)上的判斷、分析。磁共振成像分辨率到達(dá)微米級，特別是超順磁性氧化鐵，可大幅度提高其靈敏度。超順磁性氧化鐵本身沒磁性，有外加磁場時可快速產(chǎn)生磁性，一旦撤銷外磁場，其磁性又消失，正是這種特性使其成為一種新型磁共振陰性比照劑，集中分布在網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞豐富的器官和組織，提高正常細(xì)胞與腫瘤的磁共振成像的比照度。由于其經(jīng)濟(jì)、高效、毒性小、平安等特點(diǎn)，使得超順磁性氧化鐵在生物醫(yī)學(xué)檢測上具有十分廣泛的應(yīng)用[15-17]，特別是各種腫瘤檢測、淋巴結(jié)疾病檢測、用于胃腸部位造影、細(xì)胞實(shí)時標(biāo)記跟蹤等應(yīng)用。以下是比擬常用的造影劑：典型超順磁磁共振造影劑造影劑名稱商標(biāo)名稱包覆材料平均粒徑/nm造影部位AMI-227Sinerem歐洲Combidex美國葡聚糖30淋巴結(jié)、血管AMI-25Feridex美國Endorem歐洲葡聚糖150脾部、肝部SHU-555AResovist歐洲羧基葡聚糖60脾部、肝部AMI-121Gustromart美國Luminrem歐洲硅300腸胃MION葡聚糖18-24淋巴結(jié)、血管AG-SPIO阿拉伯-半乳糖苷-脾部、肝部1.3.3磁導(dǎo)向給藥系統(tǒng)能夠把藥物有選擇性的送到指定細(xì)胞、器官和生理部位并在該處處發(fā)揮藥物治療，叫做靶向給藥。磁導(dǎo)向給藥系統(tǒng)基理[18]是：作為藥物載體,磁性載藥微球被注射到體內(nèi)，外加強(qiáng)磁場，使其向病變區(qū)移動，然后藥物受特定方式控制定位緩慢釋放，集中部位發(fā)揮作用。藥物、載體材料、磁性材料及其它鋪料，構(gòu)成了磁性靶向給藥系統(tǒng)，可以采取口服、靜脈、注射和動脈導(dǎo)管等途徑完成給藥。因具有毒副作用小、使用便捷及提高藥物利用率等優(yōu)點(diǎn)，使得以磁性粒子為藥物載體在生物醫(yī)學(xué)上，特別是癌癥治療方面，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。載藥磁性材料應(yīng)用最多的是QUOTE，因粒徑到達(dá)納米級，有利于與高分子材料結(jié)合并平安排出體外；因其具有超順磁性，也就是說有外加磁場就產(chǎn)生磁性，外加磁場一旦撤銷，其磁性消失。碳鐵復(fù)合物就是將鐵和碳通過高能研磨方法來進(jìn)行合成的一種復(fù)合物顆粒。因組織對藥物有很強(qiáng)的吸附性，使碳鐵復(fù)合物所攜帶的藥物釋放，到達(dá)治療作用。在治療腫瘤醫(yī)學(xué)問題上，磁靶向納米載藥系統(tǒng)中，無論載藥還是不載藥，磁納米粒子都在癌癥治療過程中的到廣泛的應(yīng)用以及研究，包括以下方面：〔1〕腫瘤熱療，是通過磁性粒子釋放大量熱量殺死腫瘤細(xì)胞的治療方法，因正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞對熱敏感性不同，且腫瘤細(xì)胞熱量擴(kuò)散慢，當(dāng)磁性粒子釋放大量熱時，腫瘤細(xì)胞中熱量來不及擴(kuò)散使其溫度升高，到達(dá)治療的作用，同時又不會損害正常細(xì)胞；〔2〕基因治療，在腫瘤治療臨床中取得重大成果，因其具有平安性的特點(diǎn)，使得基因治療在整個腫瘤治療研究體系中具有無可替代的作用；〔3〕化療，普通的化療對人體殺害非常大，而磁靶向納米技術(shù)可把極少量的藥物送到腫瘤細(xì)胞處，使藥物得到充分作用，同時降低藥物使用量，減小了毒副作用；〔4〕栓塞治療，在磁納米粒子粒徑極小，做栓塞劑進(jìn)入末梢血管中栓塞，起阻斷血流作用。目前，隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)的快速開展及臨床應(yīng)用的需求，人們對載體的需求越來越青睞于多功能控釋給藥體系，其能夠?qū)崿F(xiàn)多響應(yīng)、多功能的整合。例如，REN等用摻雜了RhB〔羅丹明B〕熒光顏料二氧化硅為殼[19]，以QUOTE為核合成有超順磁性材料，能實(shí)現(xiàn)熒光和靶向傳輸?shù)奶匦?。其毒性小，又克服了光致褪色現(xiàn)象。1.3.4磁熱療磁熱療就是在外加交變磁場作用下使得到達(dá)人體病變區(qū)的納米磁性粒子產(chǎn)生大量的熱量從而殺死腫瘤細(xì)胞的治療[20]。腫瘤嚴(yán)重威脅人類的健康，然而傳統(tǒng)的治療方法〔例如，手術(shù)切除、放射線療法及化學(xué)療法等〕都有各自的局限性。例如，放射療法既殺死腫瘤細(xì)胞，又殺死正常細(xì)胞，所以不能常用。而磁熱療既殺死腫瘤細(xì)胞，但又不損害正常細(xì)胞，并且毒性小，成為科學(xué)家一直苦苦追求的目標(biāo)，使得磁熱療越來越應(yīng)用于腫瘤治療，并取得顯著的成效。溶劑熱法制備納米Fe3O4粉體生物醫(yī)學(xué)上，因超順磁氧化鐵易于生物實(shí)體結(jié)合，使得其得到廣泛的應(yīng)用。磁性氧化鐵隨粒徑減小，先由多疇變?yōu)閱萎牻Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減少到納米級的某一尺寸時，轉(zhuǎn)化成超順磁性。相比其它制備方法〔熱解法、均勻沉淀法、水熱合成法等〕,溶劑熱合成法制成純度高、尺寸均一、粒徑大點(diǎn)、單分散的產(chǎn)物。本實(shí)驗(yàn)主要參考[21-22]的方法，制成尺寸均勻、分散性良好的納米Fe3O4粒子，并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌的研究。2.1實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器氯化鐵〔分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑，〕十八烯〔分析純,〕硫酸亞鐵銨(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠)氫氧化鈉(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠)油酸(分析純，天津市博迪化工)無水乙醇(分析純，天津市瑞金特化學(xué)品)去離子水(煙臺大學(xué)藥學(xué)院自制)環(huán)己烷〔上海試一化學(xué)試劑〕CP214型電子天平(0.0001，奧豪斯儀器(上海))，78-1型磁力攪拌器(上海江星儀器)，MDS-2003F微波爐(上海新儀微波化學(xué)科技)，鋼制高壓釜(帶聚四氟乙烯內(nèi)襯，煙臺科立自控設(shè)備)，KQ2200型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器)，XRD-7000X射線粉末衍射儀(日本島津公司)，H-1650離心機(jī)(湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā))，JEM-2100透射電鏡(日本電子公司)還有實(shí)驗(yàn)中用到的燒杯、玻璃棒、滴管、離心管等2.2實(shí)驗(yàn)步驟用電子天平稱量0.003molFeCl3和濃度在3mol/LNaOH，調(diào)節(jié)PH值到12,生成FeOOH，離心洗滌2-3次，然后在無水乙醇中進(jìn)行超聲分散，把分散液參加到13.5mol油酸與20mol十八烯混合液中后超聲波分散，之后將溶液放入100℃烘箱中5-6小時，，使得無水乙醇完全揮發(fā)掉。在聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓釜中參加處理好溶液，放入230℃烘箱12個小時，冷卻后以9000r/min離心5min,用去離子水和無水乙醇清洗3次，得到樣品。其他條件不變，分別調(diào)節(jié)烘箱中反響時間、油酸用量、FeCl3用量，研究對Fe3O4粒子形貌和尺寸的影響。在30mA、40kV下用XYD-7000X型X射線粉末衍射儀〔掃描范圍10°-80°，λ=0.154184nm，Kα線，Cu靶〕進(jìn)行物品分析；將樣品放入環(huán)己烷中進(jìn)行超聲波分散，在銅網(wǎng)上滴加2-3滴，室溫枯燥，制成電鏡樣品，在200kV下用JEM-2100透鏡觀察形貌和尺寸。2.3結(jié)果和討論反響時間對反響產(chǎn)物的影響圖1是不同反響時間樣品XRD圖。FeCl3量0.003mol，油酸量13.5mL，溫度230℃,反響時間分別是8h、10h、12h。圖1中各衍射峰〔111〕〔220〕〔311〕〔400〕〔422〕〔511〕〔440〕與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡〔Fe3O465-3107〕具有一致的相應(yīng)特征峰，從而確定納米Fe3O4粒子樣品純度高，無雜相；隨反響時間延長，可看出衍射峰強(qiáng)度增強(qiáng)，側(cè)說明納米粒子結(jié)晶性變好，粒徑增大。反響時間8h；〔b〕反響時間10h；〔c〕反響時間12h.圖1不同反響時間樣品XRD圖圖2是不同反響時間樣品TEM圖。隨反響時間的延長，納米粒子粒徑變大，因?yàn)殡S時間推移，小晶粒溶解，而大顆粒因分散性好、穩(wěn)定，使得在大顆粒外表結(jié)晶，從而使大顆粒粒徑增大。隨時間延長，F(xiàn)e3O4粒子形狀由球形變?yōu)榻⒎襟w型，因一開始粒子剛生長沒方向性，在熱力學(xué)影響下，形成球狀；隨反響時間增加，反響物濃度降低，顆粒沿[111]方向生長，向立方形轉(zhuǎn)變[23]。(a)8hr=10.9nm(b)10hr=14.1nm(c)12hr=15.9nm圖2不同反響時間樣品TEM圖油酸用量對產(chǎn)物影響圖3是不同油酸用量所制備樣品XRD圖。反響條件除油酸用量分別是6.75ml、13.5ml、20ml外，其他條件一致。通過與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡〔Fe3O465-3107〕比照，和圖3b具有位置一致的特征峰，那么說明產(chǎn)物無雜質(zhì)相，具有較高純潔度，主要成分是Fe3O4并且因衍射峰強(qiáng)度小，所以結(jié)晶度低；通過圖3a、圖3c看出，有較強(qiáng)衍射峰的各晶面(111)(012)(220)(104)(311)(113)(400)(024)(422)(511)(440)(300)的衍射峰與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡〔Fe3O465-3107〕的位置一致，可從中判斷樣品中含有少量雜質(zhì)，即被氧化了的Fe2O3,因衍射峰強(qiáng)度大，所以顆粒結(jié)晶度高。油酸用量6.75ml;(b)油酸用量13.5ml;(c)油酸用量20ml.圖3不同油酸用量的樣品XRD圖圖4分別是不同油酸用量的TEM圖。在反響過程中，局部油酸與Fe3+、NaOH生成油酸鐵，另一局部那么覆蓋粒子外表做活性劑，抑制粒子的增長。當(dāng)油酸用量6.75ml〔如圖4a〕時，因油酸量少，油酸反響生成油酸鐵后，反響剩余的油酸量少，缺乏覆蓋粒子外表，在粒子磁性相吸團(tuán)聚下，得到尺寸不均勻、粒徑大、立方形的顆粒。當(dāng)油酸用量為13.5ml〔如圖4b〕時，油酸反響生成油酸鐵后，剩余量增多，能夠完整的覆蓋粒子外表，使粒子失去活性，抑制粒徑增長，形成結(jié)晶度低、尺寸小、分散性穩(wěn)定的顆粒。當(dāng)油酸用量增加到20ml時，油酸量過高，使得油酸鐵因溶解不易形核，只有大晶粒繼續(xù)生長，粒徑尺寸變大[24]；在高溫下，會發(fā)生二次形核，同時因粒子單體的重新分配，從而使粒徑分布廣，總之油酸量高時，形成尺寸大、粒徑分布廣的納米顆粒。油酸6.75mlr=20.8nm(b)油酸13.5mlr=16.1nm(c)油酸20mlr=17.9nm圖4不同油酸量樣品TEM圖FeCl3用量對產(chǎn)物的影響圖5是不同F(xiàn)eCl3用量制得樣品的XRD圖。反響條件除FeCl3用量分別為0.0015mol、0.003mol、0.006mol外，其他反響條件一致。由圖5可以看出，與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡〔Fe3O465-3107〕根本一致，說明晶相中含有雜質(zhì)含量非常少。隨著FeCl3用量增加，衍射峰變窄，說明有利于結(jié)晶，粒子粒徑變大。FeCl3用量0.0015mol;(b)FeCl3用量0.003mol;(c)FeCl3用量0.006mol.圖5不同F(xiàn)eCl3用量的樣品XRD圖圖6是不同F(xiàn)eCl3用量制得樣品的TEM圖。有圖6可以看出，隨著FeCl3的用量增加，生成納米Fe3O4粒子尺寸增大。FeCl3用量少時，生成納米Fe3O4粒子少，又因?yàn)榱Ｗ油獗肀挥退岣采w而失去活性，阻礙粒徑長大，從而形成的顆粒尺寸較小。當(dāng)FeCl3用量增加，使得油酸缺乏以完全覆蓋納米粒子外表，納米Fe3O4粒子還能繼續(xù)生長，導(dǎo)致粒徑增大。所以Fe3O4粒子尺寸隨FeCl3用量減少而減少，反之隨FeCl3用量增加而尺寸增大。FeCl3量0.0015mol,r=12.9nm(b)FeCl3量0.003mol,r=16.1nm(c)FeCl3量0.006mol,r=17.9nm圖6不同F(xiàn)eCl3量的樣品TEM圖2.4實(shí)驗(yàn)總結(jié)采用溶劑熱法研究不同條件對Fe3O4粒子影響，發(fā)現(xiàn)反響時間、油酸用量、FeCl3用量都會對納米粒子的分散性和粒徑有很大的影響。隨著反響時間的增加，F(xiàn)e3O4粒子粒徑增大；油酸因覆蓋納米粒子外表起穩(wěn)定作用，所以油酸少時粒徑小，分散性差；油酸量增加時，納米Fe3O4粒子分散廣，尺寸增大；同樣隨FeCl3用量增加，粒子粒徑也增大。通過實(shí)驗(yàn)的研究，有利于理解超順磁性的一些特性，使得更加清晰的理解納米Fe3O4粒子在生物醫(yī)學(xué)的作用?？偨Y(jié)磁納米技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)學(xué)上越來越受到人們的喜愛和研究。目前國內(nèi)外，對磁性納米顆粒的應(yīng)用研究，特別是在生物醫(yī)學(xué)上的研究，處于初步摸索階段，預(yù)計今后急需研究方面主要集中于：(1)如何更加精準(zhǔn)的在生物體內(nèi)定位以及對藥物運(yùn)輸效率，減小對正常細(xì)胞和組織的傷害；〔2〕研究制造磁性納米顆粒的工藝，使之得到易功能化、分散性好、磁性高的磁性顆粒；〔3〕制備多功能復(fù)合磁性納米粒子，提高醫(yī)學(xué)影像水平；〔4〕隨臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用研究需要，磁性多功能載藥微球越來越得到人們的親睞：〔5〕提高納米粒子在體內(nèi)穩(wěn)定性，防止體內(nèi)器官和組織干擾，到達(dá)長期體內(nèi)循環(huán)；〔6〕從物理學(xué)、磁學(xué)、生物學(xué)等多角度思考研究，形成完善磁性納米粒子形成基理以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用設(shè)計理論，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，促進(jìn)超順磁性納米顆粒的應(yīng)用。磁性納米粒子必然對生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)生巨大深遠(yuǎn)的影響，對醫(yī)學(xué)乃至納米技術(shù)取到一定推動作用，在不斷深入研究下，相信，超順磁性納米材料在生物醫(yī)學(xué)上具有更多的應(yīng)用。致謝非常感謝姜付義老師，在我對寫論文無從下手時，姜老師對我細(xì)心開導(dǎo)，又幫助我整理了許多參考資料，使得我可以沉著的寫論文。感謝我的師哥劉文寶和師姐李曉憶，對實(shí)驗(yàn)的研究中，師哥劉文寶和師姐李曉憶幫助我完善實(shí)驗(yàn)方案，并且在實(shí)驗(yàn)過程中不耐其煩的糾正我的一些錯誤，使得實(shí)驗(yàn)順利的完成。十分感謝姜付義老師，不辭辛苦，不怕麻煩，到山東大學(xué)實(shí)驗(yàn)室為我們的實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行透射電鏡觀察。感謝師哥劉文寶和趙國丞伙伴，在我不會處理數(shù)據(jù)和修飾圖片時，給予我詳細(xì)的講解，使我能夠獨(dú)立的完成數(shù)據(jù)處理。感謝我的各位伙伴們，在你們的陪伴下，開心度過了實(shí)驗(yàn)中大局部時間，不會感到孤單，在我們相互鼓勵、相互幫助下，都順利的完成論文，同時結(jié)交了新的友誼。最后，對我有過直接或間接幫助的人給予我發(fā)自內(nèi)心感謝。參考文獻(xiàn)[1].JainTK．MoralesMA．SahooSK．eta1．[J]．MolPharm，2005，2l194-205．[2].AlexiouC．SchmidRJ，JurgonsR，eta1．[J]．EurBio—physJ，2006·35；446-450．[3].LiuXQ，NovosadV，RozhkovaEA．eta1．[J]．IEEETransMagn。2007．43l2462—2464．[4]．張立德，牟季，“納米材料與納米結(jié)構(gòu)”科學(xué)出版社，2001[5].李新勇，張柱蘭，湯國慶，陳文駒，“納米晶體材料研究進(jìn)展”化學(xué)進(jìn)展，8〔1996)231—23.[6]．XiaogangPeng，LiberatoManna，WeidongYang，JuanitaWickham，EfikScher，AndreasKadavanich．A．PAlivisatos．“Shapecon廿01ofCdSenanocrystals”Nature404f2000)59．61[7].．ChaoLi，DaihuaZhang，SongHan，XiaoleiLiu，TaoTang，ChongwuZhou，[8].許并社，納米材料及應(yīng)用技術(shù)，北京化學(xué)出版社，2003.12[9].孫恩杰，熊燕飛，謝浩，納米生物學(xué)，北京化學(xué)出版社，2010.7[10].EJChesy，MNakamura，KMelniketa1．Bioteeh．Bioeng．，2003，82(3)：340—351．[11].XDTong，LYYang，JChngeta1．CytometryPartB：ClinicalCytometry，2007，72B(5)：310—323[12].ISafarlk．MSafarikova．J．Chromatogr．B．，1999，722：33～53．[13].LibertiPA，RaoCG，TerstappenLW．[J]．JMa扣MagnMater．2001．225(2)l301．[14].MoldayR