本发明专利技术涉及一种HPEI包裹的四氧化三铁磁性纳米颗粒的制备方法，包括：将Fe源加入超纯水中，再加入NH3·H2O并于空气中搅拌，再加入HPEI，铁源与HPEI质量比为1-5:1，于134～140℃反应3小时；冷却，将沉淀洗涤磁分离后，即得HPEI包裹的四氧化三铁纳米颗粒Fe3O4/HPEI；然后对Fe3O4/PEI纳米颗粒进行不同的表面修饰，如聚乙二醇（PEG）化、乙酰化和羧基化，增加其生物相容性用于MRI成像诊断。本发明专利技术工艺简单，反应条件温和，易于操作分离；制备的氧化铁磁性纳米颗粒具有良好的生物相容性和T2弛豫效应，在MRI成像诊断领域具有潜在的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化铁磁性纳米颗粒的制备领域，特别涉及一种HPEI包裹的氧化铁磁性纳米颗粒的制备及改性方法。
技术介绍
近年来，四氧化三铁磁性纳米颗粒(Fe3O4)被广泛地应用于各种生物医学领域，如细胞分离与纯化、磁控抗癌药物输送、肿瘤磁热疗以及核磁共振成像(MRI)。迄今为止，Fe3O4大致可以分为液相法和固相法两种合成方法，其区别是液相法在液相中进行合成反应，而固相法则在没有溶液过程就能够生成目标产物。固相法又分为球磨法和高温热分解法。但所制备的样品产品纯度不高，颗粒分布杂乱，易发生氧化反应。液相法有水热合成法、溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、水解法和电化学法四种类型。液相法制备的纳米微粒通常颗粒度不大，操作方法容易，且有着较低的生产成本。而近年来发展的水热法已被证明是合成高 质量磁性晶粒的有效方法之一。在其反应和晶体生长过程中，水热条件下减少了聚集的发生，从而形成单晶的四氧化三铁晶粒。所合成的纳米粒子在溶液中具有良好分散性、粒径分布窄、晶形好和副产品少等优点。另外，在反应溶剂中添加表面活性剂，可以有效地分离晶核，并在随后的晶体生长过程中干预晶化过程，从而缩小颗粒大小分布范围和减小颗粒直径。裸露的四氧化三铁纳米颗粒因为高的化学反应活性非常容易氧化，同时大的比表面积使纳米颗粒容易聚集而导致磁性和分散性降低，此外，在与人体内PH值相当的环境中，纳米级的铁氧化物颗粒也易聚集，限制了其推广及应用。迄今为止，解决方法是用物理、化学方法处理纳米颗粒表面，在粒子表面通常包覆一层无机或有机物，提升其稳定性、水分散性与生物相容性。现在通常的改性方法还有表面化学改性法、溶胶-凝胶改性法、沉淀反应改性法、聚合物包覆改性法、自组装改性法等。之前用一步水热合成法合成了一种APTS修饰的氧化铁磁性纳米材料，该方法工艺简单，反应条件温和，易于操作分离；制备的氧化铁磁性纳米颗粒能够长时间地分散在水基溶液中，没有团聚现象发生，在MRI成像诊断中具有潜在的应用价值(沈明武，蔡红东，史向阳。一种APTS修饰的氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法。中国专利技术专利，申请号201110104443. 1，申请日期2011/4/26)。但制备的APTS修饰的氧化铁磁性纳米材料尺寸太小(6. 5nm),颗粒直径难以控制。而超支化聚乙烯亚胺(Hyperbranched Polyethyleneimine, HPEI)不仅能够提高纳米颗粒的水溶液分散性，而且有众多的表面氨基，可用于纳米材料表面的进一步官能化修饰。Shen等用HPEI修饰羧基化的多壁碳纳米管，改善了碳纳米管的水溶液分散性，同时又通过乙酰化和羧基化，以改变其表面电荷性能，得到表面电中性和携带负电荷的碳纳米管材料，并研究了其体外细胞毒性，结果表明HPEI修饰的碳纳米管由于氨基的作用显示出细胞毒性，而经过乙酰化和羧基化后的衍生物则没有明显的细胞毒性(Shen，J. Phys. Chem.C 2009. MWCNTs)。PEG (聚乙二醇)是一种生物相容良好的聚合物，作为包覆材料修饰纳米颗粒表面可以减少蛋白质的吸附和巨噬细胞的摄取，从而延长纳米颗粒在体内的半衰期，PEG已被广泛地应用于生物医学领域。PEG的引入能增强纳米颗粒的亲水性及水溶性，提升其生物相容性及延长血液循环时间。Peng等利用PEG修饰树状大分子，以此为模板，制备树状大分子包裹金纳米颗粒用于CT成像，有效地提高了金的上载量，并改善了材料的生物相容性，能较好地用于荷瘤鼠体内 CT成 像(Peng, Biomaterials, 2011, [(Au°)n-G5. NHAc-mPEGjDENPs)。检索国内外有关HPEI保护的Fe3O4纳米颗粒合成的文献和专利结果表明，用一步水热合成法合成HPEI保护的Fe3O4纳米粒子并对其表面有效地修饰和改性的研究还未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种HPEI包裹的氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法，该法工艺简单，反应条件温和，易于操作分离，制备的氧化铁磁性纳米颗粒能够长时间地分散在水溶液中，没有团聚现象发生；所用的修饰剂HPEI为廉价和环境友好材料，具有产业化实施的前景；此法形成的Fe304/HPEI表面还可进一步功能化和改性，提高其稳定性以及生物相容性，在MRI成像诊断中有潜在的应用价值。本专利技术的一种HPEI包裹的氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法，包括(I)将Fe源加入超纯水中，再加入NH3 -H2O并于空气中搅拌，再加入O. 02-0. 12g/mL的超支化聚乙烯亚胺HPEI水溶液，于13Γ140 反应3小时；反应结束后，自然冷却至室温，将沉淀洗涤磁分离后，即得HPEI包裹的四氧化三铁纳米颗粒Fe304/HPEI ；(2)Fe304/HPEI与甲氧基聚乙二醇羧酸(mPEG_C00H)进行PEG化反应将甲氧基聚乙二醇羧酸(mPEG-COOH)和I- (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐(EDC)分别溶解于3-6mL DMSO中，搅拌活化3h后，再加入步骤(I)制备的Fe304/HPEI，振荡3天，再用水磁分离洗涤，再分散入水或PBS中，得到PEG化的Fe304/HPEI. PEG纳米颗粒；或Fe304/HPEI与乙酸酐进行乙酰化反应将步骤(I)制备的Fe304/HPEI纳米颗粒均匀分散在水中，与三乙胺充分混合后，逐滴加入乙酸酐。搅拌反应2Γ48小时，用水磁分离洗涤，制得乙酰化的Fe304/HPEI. Ac纳米颗粒；或Fe304/HPEI与琥珀酰酐进行羧基化反应将步骤(I)制备的Fe304/HPEI纳米颗粒均匀分散在DMSO中，逐滴加入含琥珀酸酐的DMSO溶液，搅拌反应24 48小时，用水磁分离洗涤，制得羧基化的表面为负电荷的Fe304/HPEI. SAH纳米颗粒。所述步骤(I)中的Fe源为FeCl2 · 4H20。所述步骤(I)中的Fe源、超纯水、NH3 · H2O的配比为lg: 6_51mL: 5mL。所述步骤(I)中的铁源与超支化聚乙烯亚胺HPEI质量比为1-5:1。所述步骤(I)中的NH3 · H2O质量百分比浓度为25-28%。所述步骤(I)中的超支化聚乙烯亚胺HPEI的分子量Mw=25000。所述步骤(2)中的甲氧基聚乙二醇羧酸(mPEG-COOH)的分子量为2000。所述步骤(2)中的甲氧基聚乙二醇羧酸(mPEG-COOH)与包裹在四氧化三铁磁性纳米颗粒表面的氨基的摩尔比为1:5-10。所述步骤(2)中的乙酸酐或琥珀酸酐与Fe304/PEI中的-NH2的摩尔比为5_10:1。所述步骤(2)中的三乙胺、乙酸酐与Fe304/PEI中的-NH2摩尔比为5:5:1。本专利技术利用聚乙烯亚胺进行一步水热法合成尺寸可控的HPEI包裹的四氧化三铁磁性纳米颗粒，并可进一步对其表面进行修饰和功能化。利用超支化聚合物超支化聚乙烯亚胺HPEI来修饰和稳定化氧化铁磁性材料，有望通过HPEI和铁盐的投料比控制合成纳米氧化铁颗粒的尺寸，同时利用聚乙烯亚胺HPEI的氨基可被修饰的优点可对氧化铁纳米颗粒表面进一步修饰改性。本专利技术研究不同参数对Fe3O4材料表面修饰、尺寸、形状、结构、以及稳定性的影响，如不同体积的水和氨水，不同质量比例的FeCl2 · 4H20和超支化聚乙烯亚胺，首先将FeCl本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种HPEI包裹的氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法，包括：（1）将Fe源加入超纯水中，再加入NH3·H2O并于空气中搅拌，再加入0.02？0.12g/mL的超支化聚乙烯亚胺HPEI水溶液，于134~140℃反应3小时；反应结束后，自然冷却至室温，将沉淀洗涤磁分离后，即得HPEI包裹的四氧化三铁纳米颗粒Fe3O4/HPEI；（2）Fe3O4/HPEI与甲氧基聚乙二醇羧酸进行PEG化反应：将甲氧基聚乙二醇羧酸和1？（3？二甲氨基丙基)？3？乙基？碳二亚胺盐酸盐分别溶解于3？6mL？DMSO中，搅拌活化3h后，再加入步骤（1）制备的Fe3O4/HPEI，振荡，再用水磁分离洗涤，再分散入水或PBS中，得到PEG化的Fe3O4/HPEI.PEG纳米颗粒；或Fe3O4/HPEI与乙酸酐进行乙酰化反应：将步骤（1）制备的Fe3O4/HPEI纳米颗粒均匀分散在水中，与三乙胺充分混合后，逐滴加入乙酸酐，搅拌反应24~48小时，用水磁分离洗涤，制得乙酰化的Fe3O4/HPEI.Ac纳米颗粒；或Fe3O4/HPEI与琥珀酰酐进行羧基化反应：将步骤（1）制备的Fe3O4/HPEI纳米颗粒均匀分散在DMSO中，逐滴加入含琥珀酸酐的DMSO溶液，搅拌反应24~48小时，用水磁分离洗涤，制得羧基化的表面为负电荷的Fe3O4/HPEI.SAH纳米颗粒。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：史向阳，蔡红东，沈明武，崔君，张贵祥，李康安，郑林丰，
申请(专利权)人：东华大学，上海市第一人民医院，
类型：发明
国别省市：
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