一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法技术

一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)制备羧化壳聚糖稳定的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液；(2)将乳化剂溶于非极性溶剂中，得到乳化剂溶液；(3)将亲水金属盐或者将亲水金属盐和羧化壳聚糖溶解于超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液中，得到分散液A，再将分散液A加到乳化剂溶液中，搅拌预乳化得到粗乳液；再将装有粗乳液的容器置于冰水浴中，超声处理制得反相细乳液；(4)向反相细乳液直接滴加交联剂，交联剂与羧化壳聚糖反应制得超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体。本发明专利技术方法简便、高效，所制得的超顺磁纳米聚集体具有分散性好、磁性组分含量高、磁响应性强、生物相容性佳等优点。

Preparation of Superparamagnetic Carboxylated Chitosan/Fe3O4 Nanoaggregates

A preparation method of superparamagnetic carboxylated chitosan/Fe3O4 nanoparticle aggregates comprises the following steps: (1) preparation of stable superparamagnetic Fe3O4 nanoparticle water dispersion of carboxylated chitosan; (2) dissolving emulsifier in non-polar solvent to obtain emulsifier solution; (3) preparation of hydrophilic metal salts or hydrophilic metal salts and carboxylic acid. The chitosan was dissolved in the superparamagnetic Fe3O4 nanoparticle dispersions, and the dispersion liquid A was obtained. Then the dispersing solution A was added to the emulsifier solution, and then the emulsion was obtained by stirring and pre emulsifying. Then, the container containing crude emulsion was placed in the ice water bath, and the antiphase emulsion was prepared by ultrasonic treatment. (4) the crosslinking agent was directly cross-linked with the inverse emulsion. The superparamagnetic carboxylated chitosan/Fe3O4 nanoparticles aggregates were prepared by the reaction of the agent with carboxylated chitosan. The method is simple and efficient, and the prepared superparamagnetic nanoaggregates have the advantages of good dispersion, high content of magnetic components, strong magnetic responsiveness and good biocompatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法一、
本专利技术涉及一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法。二、
技术介绍
超顺磁纳米颗粒在磁共振成像、癌症热疗、靶向药物传递和细胞分离等生物医药领域有重要的应用价值【Nanoscale2014,6,11553–11573.】。上述应用一般要求Fe3O4纳米颗粒具有超顺磁、横向松弛率(r2)高、磁响应性好、尺寸及其分布可控等特点【ChemicalReview2008,108,2064-2110.】。单个超顺磁纳米颗粒的尺寸一般较小，因为当粒径大于30nm后，超顺磁纳米颗粒将向铁磁粒子转变。因此即使材料本身的饱和磁矩很高，单颗超顺磁纳米颗粒的磁响应性也不高。此外，受超顺磁对颗粒尺寸的限制，较难通过增加颗粒尺寸来提高单个磁性颗粒的磁响应性和横向松弛率。如图1所示的由超顺磁纳米颗粒组成的粒子聚集体，有望克服上述不足，其优点包括：(1)组成粒子聚集体的磁性颗粒尺寸可控制在一定范围内，保持其超顺磁特性；(2)与单颗粒子相比，磁性粒子聚集体内的磁性颗粒能同时响应外磁场的变化，形成合力，显著提升粒子聚集体的磁响应能力；(3)与单颗粒子相比，磁性粒子聚集体的横向松弛率更高【Nanoscale2010,2,1884-1891.】；(4)粒子聚集体由颗粒堆积而成，具有多孔结构，有利于负载药物等功能化合物；(5)通过将超顺磁Fe3O4纳米颗粒与聚合物复合，共同构建杂化磁性粒子聚集体有望进一步提升材料的分散稳定性、生物相容性、负载能力。如与响应性聚合物复合，甚至还能赋予材料对外界的各种响应能力，获得具有多重响应能力的纳米材料。壳聚糖是一种天然多糖，具有抗菌、生物相容性好、可生物降解等特点，是重要的纳米药物输送载体的备选材料。目前，已有较多关于制备壳聚糖/Fe3O4纳米复合粒子的报道。比如，Wang等人将酸性壳聚糖溶液与Fe3+及Fe2+盐溶液均匀混合，并在一定温度下添加NaOH溶液，通过共沉淀法制得了壳聚糖/Fe3O4纳米复合粒子【InternationalJournalofBiologicalMacromolecules2015,75,44-50.】。Shen等人先将铁盐、壳聚糖、醋酸钠及聚乙烯基吡咯烷酮加入到乙二醇中均匀混合后，放入高压反应釜中，利用溶剂热法制备了单分散的壳聚糖包覆的Fe3O4纳米颗粒【NanoscaleResearchLetters2014,9,296.】。为了赋予壳聚糖与Fe3O4纳米颗粒更牢固的结合力，Shi等人首先通过共沉淀法制备Fe3O4纳米颗粒，然后用含氨基的硅烷偶联剂对其进行表面改性，制得表面氨基修饰的Fe3O4纳米颗粒，再经EDC反应，将羧化壳聚糖化学连接到Fe3O4纳米颗粒表面【ACSAppliedMaterials&Interfaces2009,2,328-335】。Liu等人先用共沉淀法制备了表面氨基官能化的Fe3O4纳米颗粒，再利用戊二醛与氨基反应使Fe3O4纳米颗粒表面醛基官能化，最后将醛基官能化的Fe3O4纳米颗粒加到壳聚糖水溶液中，制得磁性壳聚糖/Fe3O4纳米复合粒子，并用于处理水中的重金属离子【Langmuir2009,25,3-8.】。反相细乳液体系是以非极性溶剂为连续相、极性液滴为分散相的一类非均相反应体系，具有简便、高效、易工业放大等优点，在制备亲水型无机纳米颗粒或纳米复合粒子方面有非常重要的应用【Nanoscale2013,5,10093-10107.】。本课题组曾利用反相细乳液聚合技术一步制备具有磁/热响应性的聚N-异丙基丙烯酰胺/Fe3O4纳米复合水凝胶【JournalofNanoscienceandNanotechnology2015,15,4608-4618.】。此外，本课题组还在以壳聚糖水溶液为液滴的反相细乳液体系中，通过外加戊二醛交联剂的方法，使壳聚糖交联，成功制得壳聚糖纳米水凝胶【JournalofNanoscienceandNanotechnology2013,13,3832-3840】。在上述研究的基础上，本专利技术提出以水溶性好、与Fe3O4纳米颗粒结合力强的羧化壳聚糖为稳定剂，先通过共沉淀法制备羧化壳聚糖/Fe3O4纳米颗粒的水分散液，再经超声细乳化制备以上述水分散液为分散相的反相细乳液，最后利用二醛类分子中的醛基与羧化壳聚糖分子上氨基的反应，使壳聚糖交联，制得新型的羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的方法。三、
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于反相细乳液反应体系的简便、高效地制备超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的方法，所制得的超顺磁纳米聚集体具有分散性好、磁性组分含量高、磁响应性强、生物相容性佳等优点，在磁共振影像、药物靶向传递等领域有重要的应用价值。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将铁盐和亚铁盐按Fe3+：Fe2+＝2:1的摩尔比溶解在去离子水中，其中铁盐和亚铁盐中所含铁元素的总质量为去离子水质量用量的0.35％～7.5％，加入羧化壳聚糖作为稳定剂，其中羧化壳聚糖的质量用量为去离子水质量用量的0.1％～8.0％，逐渐升高温度至40℃～70℃，机械搅拌使羧化壳聚糖完全溶解在水中，其中搅拌转速控制在50rpm～800rpm，加入浓氨水，使浓氨水与铁盐和亚铁盐中铁元素的质量比为2～15:1，立即生成黑色沉淀，保温反应20min～240min后，将反应温度升至80℃～98℃，继续保温反应15min～120min后结束反应，反应全程在氮气气氛下进行，反应结束后，产物用去离子水反复洗涤至水分散液的电导率在10μS·cm-1以下，最后得到固含量在1％～20％之间的羧化壳聚糖稳定的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液；(2)将乳化剂溶于非极性溶剂中，得到乳化剂溶液；所述乳化剂为亲油性乳化剂或亲油性乳化剂与亲水性乳化剂构成的复合乳化剂，所述亲油性乳化剂选自下列至少一种：斯潘系列乳化剂、两亲性嵌段共聚物乳化剂；所述亲水性乳化剂选自下列至少一种：吐温系列乳化剂、OP系列乳化剂、MOA系列乳化剂；所述非极性溶剂选自下列至少一种：C6～C20的脂肪烷烃、C6～C20的环烷烃、含1～3个C1～C4烷基的烷基苯；所述乳化剂的质量用量为非极性溶剂质量用量的0.2％～20％；(3)将亲水金属盐或者将亲水金属盐和羧化壳聚糖溶解于步骤(1)制得的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液中，得到分散液A；所述亲水金属盐选自下列至少一种：水溶性金属氯化盐、水溶性金属硫酸盐、水溶性金属四氟硼酸盐，其中亲水金属盐和羧化壳聚糖的质量用量分别为超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液质量用量的2％～10％和0～10％；再将分散液A加到步骤(2)所得的乳化剂溶液中，所述乳化剂溶液中所含的非极性溶剂与超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液的质量比为2～50:1，搅拌预乳化得到粗乳液；再将装有粗乳液的容器置于冰水浴中，在25W～950W的功率下超声处理0.5min～60min，制得反相细乳液；(4)向步骤(3)得到的反相细乳液直接滴加交联剂，所述交联剂为以下一种或多种的组合：乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛，交联剂的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将铁盐和亚铁盐按Fe3+：Fe2+＝2:1的摩尔比溶解在去离子水中，其中铁盐和亚铁盐中所含铁元素的总质量为去离子水质量用量的0.35％～7.5％，加入羧化壳聚糖作为稳定剂，其中羧化壳聚糖的质量用量为去离子水质量用量的0.1％～8.0％，逐渐升高温度至40℃～70℃，机械搅拌使羧化壳聚糖完全溶解在水中，其中搅拌转速控制在50rpm～800rpm，加入浓氨水，使浓氨水与铁盐和亚铁盐中铁元素的质量比为2～15:1，立即生成黑色沉淀，保温反应20min～240min后，将反应温度升至80℃～98℃，继续保温反应15min～120min后结束反应，反应全程在氮气气氛下进行，反应结束后，产物用去离子水反复洗涤至水分散液的电导率在10μS·cm‑1以下，最后得到固含量在1％～20％之间的羧化壳聚糖稳定的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液；(2)将乳化剂溶于非极性溶剂中，得到乳化剂溶液；所述乳化剂为亲油性乳化剂或亲油性乳化剂与亲水性乳化剂构成的复合乳化剂，所述亲油性乳化剂选自下列至少一种：斯潘系列乳化剂、两亲性嵌段共聚物乳化剂；所述亲水性乳化剂选自下列至少一种：吐温系列乳化剂、OP系列乳化剂、MOA系列乳化剂；所述非极性溶剂选自下列至少一种：C6～C20的脂肪烷烃、C6～C20的环烷烃、含1～3个C1～C4烷基的烷基苯；所述乳化剂的质量用量为非极性溶剂质量用量的0.2％～20％；(3)将亲水金属盐或者将亲水金属盐和羧化壳聚糖溶解于步骤(1)制得的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液中，得到分散液A；所述亲水金属盐选自下列至少一种：水溶性金属氯化盐、水溶性金属硫酸盐、水溶性金属四氟硼酸盐，其中亲水金属盐和羧化壳聚糖的质量用量分别为超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液质量用量的2％～10％和0～10％；再将分散液A加到步骤(2)所得的乳化剂溶液中，所述乳化剂溶液中所含的非极性溶剂与超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液的质量比为2～50:1，搅拌预乳化得到粗乳液；再将装有粗乳液的容器置于冰水浴中，在25W～950W的功率下超声处理0.5min～60min，制得反相细乳液；(4)向步骤(3)得到的反相细乳液直接滴加交联剂，所述交联剂为以下一种或多种的组合：乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛，交联剂的质量用量为制备所述反相细乳液所需的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液质量用量的3％～30％，混合均匀后将温度调节至25℃～60℃，使交联剂与羧化壳聚糖反应0.5h～24h，制得超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体；经多次离心‑再分散的纯化步骤，除去非极性溶剂和乳化剂，将纯化后的超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体再分散于水中，制得其水分散液。...

【技术特征摘要】
1.一种超顺磁羧化壳聚糖/Fe3O4颗粒纳米聚集体的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将铁盐和亚铁盐按Fe3+：Fe2+＝2:1的摩尔比溶解在去离子水中，其中铁盐和亚铁盐中所含铁元素的总质量为去离子水质量用量的0.35％～7.5％，加入羧化壳聚糖作为稳定剂，其中羧化壳聚糖的质量用量为去离子水质量用量的0.1％～8.0％，逐渐升高温度至40℃～70℃，机械搅拌使羧化壳聚糖完全溶解在水中，其中搅拌转速控制在50rpm～800rpm，加入浓氨水，使浓氨水与铁盐和亚铁盐中铁元素的质量比为2～15:1，立即生成黑色沉淀，保温反应20min～240min后，将反应温度升至80℃～98℃，继续保温反应15min～120min后结束反应，反应全程在氮气气氛下进行，反应结束后，产物用去离子水反复洗涤至水分散液的电导率在10μS·cm-1以下，最后得到固含量在1％～20％之间的羧化壳聚糖稳定的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液；(2)将乳化剂溶于非极性溶剂中，得到乳化剂溶液；所述乳化剂为亲油性乳化剂或亲油性乳化剂与亲水性乳化剂构成的复合乳化剂，所述亲油性乳化剂选自下列至少一种：斯潘系列乳化剂、两亲性嵌段共聚物乳化剂；所述亲水性乳化剂选自下列至少一种：吐温系列乳化剂、OP系列乳化剂、MOA系列乳化剂；所述非极性溶剂选自下列至少一种：C6～C20的脂肪烷烃、C6～C20的环烷烃、含1～3个C1～C4烷基的烷基苯；所述乳化剂的质量用量为非极性溶剂质量用量的0.2％～20％；(3)将亲水金属盐或者将亲水金属盐和羧化壳聚糖溶解于步骤(1)制得的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液中，得到分散液A；所述亲水金属盐选自下列至少一种：水溶性金属氯化盐、水溶性金属硫酸盐、水溶性金属四氟硼酸盐，其中亲水金属盐和羧化壳聚糖的质量用量分别为超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液质量用量的2％～10％和0～10％；再将分散液A加到步骤(2)所得的乳化剂溶液中，所述乳化剂溶液中所含的非极性溶剂与超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液的质量比为2～50:1，搅拌预乳化得到粗乳液；再将装有粗乳液的容器置于冰水浴中，在25W～950W的功率下超声处理0.5min～60min，制得反相细乳液；(4)向步骤(3)得到的反相细乳液直接滴加交联剂，所述交联剂为以下一种或多种的组合：乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛，交联剂的质量用量为制备所述反相细乳液所需的超顺磁Fe3O4纳米颗粒水分散液质量用量的3％～30％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志海，尚怡，肖立圣，李永祥，胡亚新，戚栋明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33