一种磁性纳米氧化铁的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磁性纳米氧化铁的制备方法，具体包括使用交变磁场溶剂冷磁致内热机制合成磁性纳米氧化铁颗粒。该制备方法基于传统的化学共沉淀原理，通过交变磁场内部致热与外部低温循环冷却，得到具有良好的晶体结构和磁学性能的磁性氧化铁纳米颗粒。与传统的溶剂热方法制备磁性纳米颗粒不同，该制备方案利用交变磁场，经历一个溶剂冷的缓慢的成核生长过程合成磁性颗粒。相对于同尺寸的磁性氧化铁颗粒，该方法制备的产品的饱和磁化强度与弛豫常数约提高一倍，晶体缺陷明显降低，产品的各项性能指标也有大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性纳米氧化铁的制备方法
本专利技术涉及一种磁性纳米氧化铁的制备方法，具体涉及交变磁场诱导的水冷磁致内热共沉淀法制备磁性纳米氧化铁。
技术介绍
磁性纳米氧化铁是一种在生物医学领域应用广泛的纳米材料，在体内磁共振成像和体外磁性分离等方面都发挥巨大作用。目前其制备方法主要包括高温热解法，水热法，溶胶-凝胶法及化学共沉淀法等，这些技术各有优缺点。高温热解法和水热法均采用高温或高压的条件，得到的磁性氧化铁纳米颗粒形貌分布均一、磁学性能优良，但不易放大生产，重复性也较差。溶胶-凝胶法与气溶胶/蒸汽法分别需要高温环境与激光技术，条件也非常苛刻。以上这些方法的最大问题是仅适于实验室制备，难以进行工业放大生产。共沉淀法是目前唯一可应用于医药产业的技术，过程易调控，使用的原料绿色环保，产品生物相容性高，利于工业放大生产，但是产品的晶体结构缺陷与分散性较差，磁学性能较低。目前在国内外已批准上市使用或进入临床试验的磁性纳米氧化铁药物均是采用共沉淀法生产的，如Feridex和Ferumoxytol。Feridex是右旋糖酐包裹的超顺磁性氧化铁纳米粒，氧化铁尺寸为20nm，水合粒径为60nm，作为T2造影剂应用于临床磁共振成像研究。Ferumoxytol是改性的右旋糖酐包裹的超顺磁性氧化铁纳米药物，尺寸为30nm，于2009年被FDA批准上市用于静脉补铁，同时也在开展磁共振成像等的临床试验。尽管这些超顺磁性氧化铁纳米药物生物相容性很高，但由于晶体结构存在较大缺陷以及磁学性能较差，其生物医用应用也往往受限。因此，开发能够提高这些磁性氧化铁纳米药物磁学性能并降低其晶体缺陷的新技术具有重要意义。本专利技术基于传统的化学共沉淀原理，借助外部交变磁场与低温循环调控反应温度，制备出具有良好晶体结构和磁学性能的磁性氧化铁纳米药物。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种磁性纳米氧化铁的制备方法，使用外部交变磁场(由高频感应加热设备的线圈产生)磁致内热与外部低温循环，保证氧化铁核在冷溶剂中缓慢生长，从而形成晶体结构优良、磁学性能增强的氧化铁纳米颗粒，在生物医学领域中的具有良好的应用价值。技术方案：本专利技术的磁性纳米氧化铁是由生物相容性好的经改性的高分子聚合物包裹的纳米氧化铁药物。高分子聚合物为右旋糖酐，或壳聚糖，或羧甲基淀粉，或海藻酸钠，或聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚。氧化铁结构为Fe3O4或γ-Fe2O3。磁性纳米氧化铁的制备方法包括以下步骤：步骤a：将高分子聚合物与铁盐分别溶于超纯水，二者充分混匀得到均一的混合溶液，并处于-5至5摄氏度的低温环境中；步骤b：滴加碱于步骤a所述的混合溶液中，开启高频感应加热设备，产生交变磁场，调节外部循环温度为-5至15摄氏度，使溶液温度保持在-5至10摄氏度；步骤c：调节高频感应加热设备，调节外部循环温度为5至15摄氏度，使反应溶液的温度在30至60分钟内升至80℃，关闭交变磁场与外部循环，反应溶液经透析、超滤及过滤后，表征制备的磁性纳米氧化铁的各项性质：水合粒径，铁核尺寸，铁核晶体结构，饱和磁化强度和磁化率。其中：所述步骤a的高分子聚合物为右旋糖酐、壳聚糖、羧甲基淀粉、纤维素、透明质酸、海藻酸钠或聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚；铁盐为氯化铁和氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁、或硝酸铁和硝酸亚铁。所述步骤b或步骤c中选择的高频感应加热设备的输出频率为50千赫兹至1100千赫兹。所述步骤b或步骤c中的高频感应加热设备调节的输出电流为5安培至30安培。所述步骤b中使溶液的温度保持在-5至10摄氏度的反应时间为10分钟至60分钟。有益效果：相比传统方法制备的磁性纳米氧化铁，水合粒径与铁核尺寸基本一致，但是铁核晶体更加致密，结晶度更加良好，饱和磁化强度由55emu/gFe提升至97emu/gFe，磁化率由26000×10-6c.g.s./gFe提升至36000×10-6c.g.s./gFe。附图说明图1是磁性纳米氧化铁的制备路线示意图，图2是磁性纳米氧化铁的透射电子显微镜照片，图3是磁性纳米氧化铁的磁滞回线。具体实施方式通过以下实施例进一步举例描述本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术。对本专利技术所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本专利技术的范围内。实施例一168mg聚葡萄糖山梨醇羧甲醚置于5mL塑料冻存管中，加入2.5mL超纯水，超声使其充分溶解。92mg的六水合氯化铁和46mg的四水合氯化亚铁加入1.5mL超纯水中，充分溶解后将该溶液加入聚葡萄糖山梨醇羧甲醚的溶液中。室温下震荡混匀，氮气保护10分钟。将反应容器置于高频感应加热设备(所述的高频感应加热设备型号为SPG-06-Ⅰ,或SPG-06-Ⅱ,或SPG-06-Ⅲ,或SPG-06-Ⅳ，购自深圳市双平电源技术有限公司)的感应线圈中心，使用工业酒精进行外部循环，由光纤测温探头来监测溶液温度，使其保持在0℃±0.4℃，维持5分钟。开启高频感应加热设备，产生交变磁场，输出电流调至20安培，向反应容器中缓慢滴加入0.8mL的浓氨水溶液(质量分数25％)。调节外部循环温度至零下5℃，保证体系内部温度维持在0℃±0.4℃，保持10分钟。升高外部循环温度至7℃，交变磁场的各项参数均不变，反应溶液内温在20分钟内逐渐升至10℃。继续提高外部循环温度至10℃，反应溶液内温在20分钟内逐渐升至20℃。设定外部循环温度为15℃，反应溶液内温在10分钟内逐渐升至30℃。继续控制外部循环温度，使反应溶液温度分别升至40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，各个温度点的时间间隔是10分钟。停止外部循环与交变磁场，待溶液温度降至室温后将溶液移入透析袋(截留分子量100kDa)，透析24小时后得到磁性纳米氧化铁溶液。实施例二138mg聚葡萄糖山梨醇羧甲醚置于5mL塑料冻存管中，加入2mL超纯水，超声使其充分溶解。100mg的六水合氯化铁和50mg的四水合氯化亚铁加入1mL超纯水中，充分溶解后将该溶液加入聚葡萄糖山梨醇羧甲醚的溶液中。室温下混匀，氮气保护10分钟。将反应容器置于高频感应加热设备的感应线圈中心，由工业酒精进行外部循环以保证低温环境，由光纤测温探头监测溶液温度，使其保持在5℃±0.4℃，维持5分钟。开启高频感应加热设备，产生交变磁场，输出电流调至25安培，向反应容器中缓慢滴加入0.5mL的浓氨水溶液(质量分数25％)。调节外部循环温度至0℃，保证溶液内部温度在5℃±0.4℃，维持30分钟。升高外部循环温度至6℃，交变磁场的各项参数均不变，反应溶液内温在60分钟内逐渐升至10℃。继续提高外部循环温度至12℃，反应溶液内温在20分钟内逐渐升至20℃。设定外部循环温度为19℃，反应溶液内温在10分钟内逐渐升至30℃。继续控制外部循环温度，使反应溶液温度分别升至40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，各个温度点的时间间隔是10分钟。停止外部循环与交变磁场，待反应溶液温度降至室温后将溶液移入透析袋(截留分子量100kDa)，透析24小时后得到磁性纳米氧化铁溶液。对比实施例一(使用传统的水浴加热升温熟化法制备磁性纳米氧化铁)：138mg聚葡萄糖山梨醇羧甲醚置于5mL塑料冻存管中，加入2mL超纯水，超声使其充分溶解。100mg的六水合氯化铁和50mg的四水合氯化亚铁加入1mL超纯水中，充分溶解后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性纳米氧化铁的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤a：将高分子聚合物与铁盐分别溶于超纯水，二者充分混匀得到均一的混合溶液，并处于‑5至5摄氏度的低温环境中；步骤b：滴加碱于步骤a所述的混合溶液中，开启高频感应加热设备，产生交变磁场，调节外部循环温度为‑5至15摄氏度，使溶液温度保持在‑5至10摄氏度；步骤c：调节高频感应加热设备，调节外部循环温度为5至15摄氏度，使反应溶液的温度在30至60分钟内升至80℃，关闭交变磁场与外部循环，反应溶液经透析、超滤及过滤后，表征制备的磁性纳米氧化铁的各项性质：水合粒径，铁核尺寸，铁核晶体结构，饱和磁化强度和磁化率。

【技术特征摘要】
1.一种磁性纳米氧化铁的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤a：将高分子聚合物与铁盐分别溶于超纯水，二者充分混匀得到均一的混合溶液，并处于-5至5摄氏度的低温环境中；步骤b：滴加碱于步骤a所述的混合溶液中，开启高频感应加热设备，产生交变磁场，调节外部循环温度为-5至15摄氏度，使溶液温度保持在-5至10摄氏度；步骤c：调节高频感应加热设备，调节外部循环温度为5至15摄氏度，使反应溶液的温度在30至60分钟内升至80℃，关闭交变磁场与外部循环，反应溶液经透析、超滤及过滤后，表征制备的磁性纳米氧化铁的各项性质：水合粒径，铁核尺寸，铁核晶体结构，饱和磁化强度和磁化率。2.根据权利要求1所述的磁性纳米氧化铁的制备方法，其特征在于所述步骤a...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾宁，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32