一种光声成像聚合物与磁纳米复合材料及制备方法技术

本发明专利技术是一种基于苝酰亚胺PDI的光声成像聚合物与磁纳米复合材料及制备方法。以3,4,9,10-苝四甲酸二酐为原料通过有机合成的方法制备出成为一种α-溴大分子引发剂，以此引发丙烯酸叔丁酯的原子转移自由基聚合，获得分子量分布较窄具有良好光声成像性质的聚合物。将此聚合物水解后得到富含羧基的水溶性聚合物；以乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1,2-十六二醇、油酸、油胺等原料在二苄醚中，通过高温溶剂法制备粒径均一的油酸包裹的磁纳米粒子；以含羧基的聚合物为配体在氯仿，二氯甲烷，N，N-二甲基甲酰胺DMF的微乳液中置换磁纳米表面的油酸，然后将富余的羧基离子化，首次得到基于苝酰亚胺聚合物与磁纳米粒子结合的复合材料-具有光声成像性质和磁共振成像性质。

【技术实现步骤摘要】
一种光声成像聚合物与磁纳米复合材料及制备方法
本专利技术属于生物功能化材料
，具体涉及一类具有光声成像性质及磁性的水溶性嵌段聚合物/磁纳米复合材料的制备方法。
技术介绍
磁性纳米粒子由于其具有良好生物相容性、低毒性和超顺磁性等优点，被广泛用于磁共振成像造影剂、药物运输、磁热疗等生物领域。本专利技术提出通过配体置换将水溶性嵌段聚合物引入到磁纳米表面，得到了水溶性嵌段聚合物/磁纳米的复合材料。磁纳米表面水溶性聚合物的引入不仅改善了磁纳米的水溶性和生物相容性，同时也实现了磁共振与光声成像的结合，从而拓宽了磁纳米在生物领域的应用。水溶性聚合物/磁纳米复合材料表面富余的羧基，可进一步引入生物特异性基团。
技术实现思路
技术问题：本专利技术涉及一类具有光声性质及磁性的水溶性聚合物/磁纳米粒子复合材料的及其制备方法。技术方案：本专利技术的具有光声及磁性多功能的水溶性嵌段聚合物/磁纳米粒子复合材料，具有良好的生物相容性，并可以同时实现光声成像及磁共振成像，可广泛应用于药物靶向释放、磁热疗、生物光声信号检测等领域。本专利技术的光声聚合物与磁纳米粒子复合材料为具有光声及磁性多功能的水溶性聚合物与磁纳米粒子的复合材料，其结构是：中心核为磁纳米粒子，配体为光声性质的水溶性共轭聚合物。磁纳米粒子为Fe、Co或Mn金属的氧化物，粒径在1-100nm之间，并且具有单分散性。所述聚合物是一种基于3,4,9,10-苝四甲酸二酐的嵌段聚合物，其具体结构如下：丙烯酸的聚合度n为10-100；聚合物是通过-COO-与磁纳米粒子表面相连接。本专利技术的光声成像聚合物与磁纳米粒子复合材料的制备方法包括以下步骤：1)油酸包裹的磁纳米粒子合成以二苄醚为溶剂，以乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1，2-十六二醇、油酸和油胺为原料，采用高温溶剂热法制备单分散的磁纳米粒子：具体步骤如下：将乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1，2-十六二醇、油酸和油胺加入二苄醚中，氮气保护中磁力均匀搅拌，将混合溶液加热到150-220℃持续1-3小时，然后把温度升到280-320℃再加热0.5-1小时，冷却至室温，加入乙醇，有黑色沉淀生成；采用离心-溶解-离心的方法制备得到的产物即为油酸包裹的磁纳米粒子，磁纳米粒子产物经过减压干燥后，保存在0-4℃的冰箱中备用；2)富含羧基具有光声成像性质的聚合物的合成在反应瓶中加入3,4,9,10-苝四甲酸二酐，再加入浓硫酸，40-60℃下反应25-35小时，然后升温至80-90℃，加入引发剂I2，半小时后再加入Br2，反应25-35小时，停止反应，向反应瓶中逐滴加入水，然后抽滤得到1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐。在反应瓶中加入1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐，在氮气气氛下分别加入N-甲基吡咯烷酮，丙酸，80-90℃下反应20-40分钟，然后再加入环己胺，5.5-6.5小时后停止反应，产物倒入水中然后抽滤，烘干后过色谱柱得到纯产物。在氮气环境下，在上一步的纯产物中加入吡咯烷，50-60℃下反应24-30小时，停止反应后将溶剂旋干，过色谱柱得到纯产物。上一步的产物中加入KOH，异丙醇，水，80-85℃反应35-45分钟，停止反应后倒入醋酸中搅拌35-45分钟，抽滤，烘干后过色谱柱得到纯产物。在氮气条件下，在上一步的纯产物中加入二甘醇胺，115-125℃下反应2.5-3.5小时，反应停止后倒入水中，抽滤，产物烘干后过色谱柱得到纯产物。在氮气条件下，向上一步的纯产物中加入无水四氢呋喃，溶解后再加入三乙胺，最后加入2-溴异丁酰溴，常温下反应24-30小时，反应停止后过滤掉三乙胺盐酸盐，滤液浓缩过色谱柱得到具有光声成像性质的纯产物即为大分子引发剂。在Schelek管中，加入聚合物大分子引发剂、溴化亚铜；抽真空，通氮气，重复2-4次；加入苯甲醚溶解聚合物大分子引发剂，然后加入:N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺PMDETA，搅拌并加热至90-110℃，然后向反应体系中注入丙烯酸叔丁酯TBA，反应12-24小时后，停止反应；向溶液中加入二氯甲烷，将溶液通过中性氧化铝层析柱除去铜盐，用旋转蒸发仪浓缩溶液至粘稠，并在正己烷中沉降，重复该操作2-4次；在30-50℃真空干燥箱中干燥，得到两头为聚丙烯酸叔丁酯中间为苝四甲酸二酐的嵌段型聚合物。氮气气氛中，将嵌段聚合物溶解在四氢呋喃中，室温下，加入三氟乙酸，反应持续12-24小时后，蒸出溶剂，得到中间核为苝四甲酸二酐，两头为聚丙烯酸的水溶性聚合物PAA-PDI-PAA。3)水溶性光声成像性质聚合物与磁纳米粒子复合材料的制备将油酸包裹的磁纳米粒子溶解于CHCl3中，完全溶解后在向其中加入CH2Cl2，超声得到均一的透明混合液。将聚合物溶解于DMF中。将混合液加入到溶有聚合物的DMF溶液中，然后超声得到均一的混合溶液，40-50℃的条件下，在氮气氛围中搅拌过夜，反应停止后，将反应液倒入到正己烷中，离心，沉淀物用Na2CO3溶液溶解，然后将此溶液超滤清洗，最终的绿色溶液即为具有光声成像性质和磁共振成像性质的水溶性复合材料的水溶液。有益效果:水溶性光声成像聚合物/磁纳米粒子复合材料表现出好的水溶性、生物相容性和良好的光声成像性能以及磁性能，在生物中具有良好的应用。附图说明图1Fe3O4@OA,PAA-PDI-PAA,Fe3O4@PAA-PDI-PAA的FTIR，图2为为聚合物/磁纳米粒子的透射电子显微镜图，图3为聚合物/磁纳米粒子的动态粒径散射图，图4为聚合物/磁纳米粒子在水中的近红外吸收光谱，图5为聚合物/磁纳米粒子超导量子干涉图SQUID，图6为本专利技术复合材料的结构示意图，为磁纳米粒子中心核；为具有光声性质的水溶性嵌段聚合物。具体实施方式所述磁纳米粒子为Fe3O4纳米粒子，粒径在4-10nm之间，并且具有单分散性。所述具有光声性质富含羧基的基于3,4,9,10-苝四甲酸二酐聚合物，其具体结构如下：丙烯酸的聚合度n为10-100聚合物是通过-COO-与磁纳米粒子表面相连接所述水溶性嵌段聚合物/磁纳米粒子复合材料是通过富含羧基的聚合物置换Fe3O4纳米粒子表面的油酸而得到。本专利技术的上述复合材料的具体合成方法如下：(一)油酸包裹的磁纳米粒子合成以二苄醚为溶剂，以乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1，2-十六二醇、油酸和油胺为原料，采用高温溶剂法制备单分散的磁纳米粒子：具体步骤如下：将乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1，2-十六二醇、油酸和油胺加入二苄醚中，氮气保护中磁力搅拌均匀，将混合溶液加热到150-220℃持续1-3小时，然后把温度升到280-320℃再加热0.5-1小时，冷却至室温，加入少量乙醇，有黑色沉淀生成。采用离心-溶解-离心的方法制备纯度比较高的产物，磁纳米粒子产物经过减压干燥后，保存在0-4℃的冰箱中备用；(二)富含羧基的具有光声成像性质的聚合物的合成在反应瓶中加入3,4,9,10-苝四甲酸二酐，再加入浓硫酸，40-60℃下反应25-35小时，然后升温至80-90℃，加入引发剂I2，半小时后再加入Br2，反应25-35小时，停止反应，向反应瓶中逐滴加入水，然后抽滤得到1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐。在反应瓶中加入1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐，在氮气气氛下分别加入N-甲基吡咯烷酮，丙酸，80-90℃下反应20-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光声成像聚合物与磁共振成像纳米粒子复合材料，其特征在于，该复合材料具有光声成像性质和磁共振成像的多功能性质的水溶性聚合物与磁纳米粒子的复合材料，其结构是：中心核是磁纳米粒子，配体是具有光声成像性质的水溶性聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种光声成像聚合物与磁纳米复合材料，其特征在于，该复合材料为具有光声成像性质和磁共振成像的多功能性质的水溶性聚合物与磁纳米粒子的复合材料，其结构是：中心核是磁纳米粒子，配体是具有光声成像性质的水溶性聚合物；所述磁纳米粒子为Fe、Co或Mn金属的氧化物，粒径在1-100nm之间，并且具有单分散性；所述聚合物是富含羧基的基于3,4,9,10-苝四甲酸二酐的具有光声成像性质的聚合物，具体结构如下：聚丙烯酸的聚合度n为10-100聚合物是通过-COO-与磁纳米粒子表面相连接。2.一种如权利要求1所述的光声成像聚合物与磁纳米复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：1.)油酸包裹的磁纳米粒子合成：以二苄醚为溶剂，以乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1，2-十六二醇、油酸和油胺为原料，采用高温溶剂热法制备单分散的磁纳米粒子：具体步骤如下：将乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1，2-十六二醇、油酸和油胺加入二苄醚中，氮气保护中磁力均匀搅拌，将混合溶液加热到150-220℃持续1-3小时，然后把温度升到280-320℃再加热0.5-1小时，冷却至室温，加入乙醇，有黑色沉淀生成；采用离心-溶解-离心的方法制备得到的产物即为油酸包裹的磁纳米粒子，油酸包裹的磁纳米粒子经过减压干燥后，保存在0-4℃的冰箱中备用；2.)富含羧基的具有光声成像性质的聚合物的合成：在反应瓶中加入3,4,9,10-苝四甲酸二酐，再加入浓硫酸，40-60℃下反应25-35小时，然后升温至80-90℃，加入引发剂I2，半小时后再加入Br2，反应25-35小时，停止反应，向反应瓶中逐滴加入水，然后抽滤得到1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐；在反应瓶中加入1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐，在氮气气氛下分别加入N-甲基吡咯烷酮，丙酸，80-90℃下反应20-40分钟，然后再加入环己胺，5.5-6.5小时后停止反应，产物倒入水中然后抽滤，烘干后过色谱柱得到纯产物；在氮气环境下，在上一步的纯产物中加入吡咯烷，50-60℃下反应24-30小时，停止反应后将溶剂旋干，过...

【专利技术属性】
技术研发人员：范曲立，叶树名，杨震，卢晓梅，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32