含有超順磁性Fe₃O₄納米晶的中空微球及其製備方法

2023-05-04 11:47:26 1

專利名稱：含有超順磁性Fe3O4納米晶的中空微球及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種中空微球及其製備方法，具體來說是一種內部具有超順磁？6304 納米晶的二氧化矽中空微球及其製備方法。
背景技術：
中空微球是指一類尺寸在納米到微米量級，具有內部空腔的球殼型材料。與同尺
寸的緻密材料相比，中空微球具有密度低、比表面積大等特點。此外，因其有內部空腔結 構，其隔音和絕熱性能良好的，且可以裝載多種功能材料，這些特點使得中空微球在科學研
究以及工農業生產中都有廣泛的應用。二氧化矽具有耐高溫、機械和耐酸穩定性好，生物 相容性良好，且容易通過反應引入多種活性基團等優點，是一種廣泛使用的無機殼層材料。 因此，以二氧化矽作為殼層的中空微球，可以包埋敏感性試劑，用於藥物或生物活性分子的 可控輸運和釋放，還可以作為載體負載催化劑或作為電池的電極材料，在生物科學、醫療診 斷、催化、能源以及工程材料領域都有廣泛的應用前景。 磁性納米顆粒的小尺寸效應、量子尺寸效應、表面效應使得它具有宏觀材料所不 具備的一些特殊的性質，例如超順磁性、高矯頑力和低居裡溫度等。這使得磁性納米材料在 工業、生物醫學、電子信息等領域都具有其獨特的應用價值。在生物醫學領域，磁性納米材 料的應用範圍包括了靶向藥物載體、磁熱療、細胞篩選分離、磁性共振造影、免疫分析，磁顆 粒的放射免疫標記等。其中，四氧化三鐵磁性納米晶具有無毒，體內可降解代謝，在磁場下 可方便的操控等優點，已被廣泛用於生物醫學研究。 將磁性納米粒子與高分子或無機氧化物複合可形成磁性微球。與磁性納米粒子相 比，磁性微球在磁場下的響應性更快，更易與生物活性物質的偶聯以及具有更好的環境相 容性與穩定性。將磁性微球裝載在無機氧化物中空微球內部空腔中形成的複合中空微球將 磁性納米晶的功能特性與無機中空微球的優點結合起來，賦予了材料獨特的性質，近年來 受到極大的關注。例如，內部具有超順磁性顆粒的中空微球，由於磁性顆粒可以在外磁場作 用下定向移動，而微球內部空腔可以裝載有機小分子藥物，可以預計，具有此結構的中空微 球可以用於藥物的靶向可控可控輸運和釋放。 內部具有可移動無機功能粒子的中空微球，其製備主要採用模板法即以無機功 能粒子為核，在其表面沉積兩層異質殼層，然後將中間層去掉即可以得到內部具有可移動 粒子的中空微球。這種製備方法步驟多、效率低，而且對選擇的材料有嚴格的限制，即所選 擇的材料必須與下一步驟的包覆材料有很好的相容性。中國發明專利CN100533612C提供 了另一種方法將聚苯乙烯微球首先進行多孔化處理，然後將此多孔高分子微球浸泡在鐵 鹽溶液中，並經過反應形成四氧化三鐵納米粒子，再在多孔微球內部包裹二氧化矽殼層，經 分離洗滌乾燥後得到超順磁中空微球。這種方法可以製備出尺寸均勻的超順磁中空微球。 然而，這種方法需要預先製備好模板微球，並需對其進行多孔化處理，之後才能進一步採用 裝載四氧化三鐵納米粒子以及包覆二氧化矽殼層，還需要經過多次洗滌分離步驟，過程復 雜繁瑣、耗時長、效率低。

發明內容
本發明首要目的在於提供一種具有可裝載功能有機小分子的空腔、超順磁性能優
異和穩定性能好的內部具有超順磁性Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。 本發明的另一 目的在於提供內部具有超順磁性Fe304納米晶的二氧化矽中空微球
的製備方法。 超順磁是指在無外加磁場的情況下表現為非磁性，在有外加磁場的情況下有磁相 應。這個性質在某些應用中很有意義，與一般的磁性粒子不同。普遍認為20nm以下的Fe3(^ 納米晶是超順磁的。 本發明首要目的通過如下技術方案實現 1、一種含有超順磁性？6304納米晶的中空微球，其特徵在於該中空微球以二氧 化矽殼層為中空微球外殼，平均粒徑分布範圍為50nm 2 ii m， 二氧化矽殼層厚度為10 50nm ;所述二氧化矽殼層內部含有Fe304納米晶；Fe304納米晶具有超順磁性，其平均粒徑分 布範圍在5 20nm， Fe304納米晶表面被疏水矽烷或羧酸修飾，具有疏水性；所述超順磁性 Fe304納米晶在微球內部呈分散狀態或團聚狀態，Fe304納米晶含量為中空微球重量的2 50%。 進一步地，所述中空微球飽和磁化強度為1 50emg/g。 本發明所提供的中空微球的製備方法為沉澱-相分離法先將疏水的Fe3(^納米晶 分散在二氧化矽前驅體Si(0R)4與疏水高分子的有機溶液中，將此混合溶液加入含表面活 性劑的水溶液中，利用高分子的快速沉澱包埋Fe304納米晶和Si (0R)4形成複合微球，隨後 加入氨水催化Si (0R)4水解縮聚並自發在複合微球表面形成Si02殼層；通過溶劑溶解方法 將高分子除去後即得到內部具有Fe304納米晶的Si02微球。
具體地，本發明另一目的通過如下技術方案實現
—種磁性中空微球的製備方法，包括如下步驟 (1)製備疏水的超順磁性Fe304納米晶將粒徑分布範圍為5 20nm超順磁性 Fe304納米晶分散在濃度為1. OX 10—2 1. OX 10—'mol/L的疏水化試劑的乙醇溶液中，在N2 保護下回流2 lOh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到表面被疏水化試 劑修飾的Fe304納米晶；所述的疏水化試劑為矽烷R' Si (OR") 3和長鏈羧酸R' " COOH ;所述 矽烷R' Si(0R")3中R'為C碳原子數為3 18的烷基、烯基、苯基或氟取代的烷基，R"為 C碳原子數為1 2的烷基；所述長鏈羧酸中R'"為C碳原子數為8 18的烷基和稀基；
(2)製備二氧化矽為殼層的複合微球將疏水處理後的Fe304納米晶、主鏈為碳氫 鏈的疏水聚合物以及二氧化矽前體化合物Si (0R)4分散於能與水混溶的有機溶劑中，配置 成溶液A，其中疏水化Fe304納米晶在溶液A中含量為0. 1 5. Omg/mL，疏水聚合物濃度為 1. 0 50. Og/L mol/L， Si (OR) 4濃度為5. 0 X 10—3 1. 0 X 10—W/L ;在攪拌下，加入到濃度 為1. 0 X 10—4 1. 0 X 10—3mol/L的表面活性劑水溶液B中，將溶液A和溶液B混合，得混合 溶液；然後將氨水加入所述混合液中，反應1 24小時後，將生成的沉澱離心分離，分別用 水和乙醇洗滌，乾燥，獲得二氧化矽為殼層，疏水高分子與疏水化Fe304納米晶混合物為核 的複合微球；其中溶液A與溶液B的體積比為1 : 2 20;氨水與所述混合溶液的體積比
為o. oi o. i : i;
所述的主鏈為碳氫鏈的疏水聚合物為聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、甲 基丙烯酸酯苯乙烯共聚物、丙烯酸酯苯乙烯共聚物、聚馬來酸二烷基酯、馬來酸二烷基酯苯 乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物中一種以上的混和物；所述疏水聚 合物的分子量為5000 300000 ; 所述的能與水混溶的有機溶劑為四氫呋喃、乙腈、丙酮、二甲亞碸中的一種或其混 合物； 所述的表面活性劑為陽離子型、陰離子型、非離子型；所述的陽離子型表面活性劑
為長鏈烷基滷化銨，陰離子型為烷基苯磺酸鹽或烷基硫酸鹽，非離子型表面活性劑為聚乙 二醇辛基苯基醚和吐溫； 所述的二氧化矽前體化合物Si (OR) 4中R為C碳原子數為1 2的烷基；
(3)萃取法除去疏水高分子將步驟(2)複合微球浸泡在能溶解疏水聚合物的有 機溶劑中，攪拌6 24h後將清液除去，之後離心分離出微球，用乙醇洗滌後乾燥。
進一步地所述氨水的重量濃度優選為28%。
本發明相對於現有技術具有如下優點 1、具有優異的超順磁性能。因二氧化矽殼層很薄且每個中空微球內部都包封了多 個Fe304納米晶，此複合中空微球中Fe304納米晶的含量高，因此，中空微球的飽和磁化強度 高於相應的的複合實心微球。 2、具有可裝載功能有機小分子的空腔。中空微球的空腔可以作為載體裝載用於裝
載其他的功能小分子，例如藥物與農藥，便於實現藥物的靶向可控輸運與釋放。 3、穩定性能好。二氧化矽具有良好的化學穩定性能，以二氧化矽作為殼層的中空
微球將可以保護內部Fe304納米晶，使之與外界環境的作用大幅減弱，從而使得Fe304納米晶
在酸性溶液中的穩定性能大幅提高。此外，在溶液中^6304納米晶容易團聚沉澱，而由於二
氧化矽殼層的分隔，此團聚受到了抑制。 4、本發明的中空微球很容易通過矽烷化反應引入活性基團，便於進一步的應用， 例如與生物大分子的鍵和。 5、與傳統的模板法相比，本發明製備方法簡單、高效、成本低。通過調變疏水聚合 物種類和含量、有機溶劑類型與比例、Si (0R)4濃度以及氨水加入量等工藝條件可以很方便 的對中空微球的尺寸與殼層厚度進行調控。通過調變疏水的Fe304納米晶的加入量，便可通 過本發明提供的方法製備調變Fe304納米晶在微球中的含量以及磁性能。


圖1為例1所製備的內部具有Fe304納米晶的Si02中空微球的透射電鏡照片。
圖2為例2所製備的內部具有Fe304納米晶的Si02中空微球的透射電鏡照片。
圖3為例3所製備的內部具有Fe304納米晶的Si02中空微球的透射電鏡照片。
圖4為例3所製備的內部具有Fe304納米晶的Si02中空微球的磁力回線圖。
具體實施例方式
為了更具體地說明本發明，現給出若干實施例，但本發明所涉及的內容並不僅局 限於這些實施例。
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實施例1 : 將12mL 0. 5mol/L FeCl3水溶液與6mL 0. 5mol/L FeS04水溶液混合，通氮氣30 分鐘除氧氣；將溫度升高到55t:後滴加3M NaOH水溶液10mL，之後將反應體系溫度升高至 65°C ，保溫反應1小時；再將溫度升高至90°C ，保溫30分鐘。冷卻至室溫後，用磁鐵分離出 所製備的Fe304納米晶，依次用水和乙醇洗滌，真空乾燥。 將lg Fe304納米晶分散於40mL乙醇中，加入0. 2mL十二烷基三甲基矽烷DTS，通 氮氣30分鐘除氧氣後，在氮氣氣氛下後回流6小時；冷卻至室溫後，用磁鐵分離納米晶， 乙醇洗滌3次，真空乾燥，得到DTS修飾的Fe304納米晶，標記為Fe304_DTS。 IR光譜顯示， Fe304-DTS在2922cm—1以及2852cm—1出現了吸收峰對應於_CH2-的伸縮振動峰，表明DTS已 接枝在Fe304納米晶表面。 將4mL濃度為10g/L的聚苯乙烯(PS)四氫呋喃(THF)溶液和2mL乙腈，100 y L四 乙氧基矽烷TEOS以及2mg Fe304-DTS混合，超聲10分鐘使Fe304_DTS充分分散，得到溶液 Al。將此混合溶液倒入16mL濃度為1.0X10—^Ql/L的十六烷基三甲氧基溴化銨(CTAB)水 溶液Bl中。加入0. 4mL重量濃度為28%的氨水，反應1天。用磁鐵分離包埋有Fe304納米 晶的複合微球，依次用水和乙醇洗滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL THF中，攪拌12小 時，使PS溶解並擴散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分離沉澱粉 體，乙醇洗滌，真空乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
透射電鏡結果如圖l所示，所製得的中空微球為球形，尺寸分布範圍在0.3 1. 4 m， 二氧化矽殼層厚度為20 40nm。中空微球內部稀疏分布有Fe304納米晶，計算所 得Fe304納米晶的含量約為6% 。此中空微球的磁力回線顯示出很好的超順磁特徵，比飽和 磁化強度為3. 3emu/g。 採用此方法所製備的內部具有超順磁性？6304納米晶的二氧化矽中空微球，非常 簡便，僅需要兩步複合微球的生成和高分子的去除，即可以在中空微球的形成過程中將 Fe304納米晶包裹在微球內部。該方法不需要預先製備高分子模板微球，也不需要經過模板 微球的多孔化、F^04納米晶的現場生成以及二氧化矽殼層的包裹等多個過程。該方法大大 節約的時間，提高了效率，降低製備成本。此外，採用此方法還可以靈活的調控中空微球內 Fe304納米晶的含量。而現有技術製備的磁性微球通常是將磁性納米晶分散於實心高分子 微球或無機氧化物微球中所得，這類微球中磁性納米晶的含量通常不高，因此磁性納米晶 在整個微球中所佔的質量比較低，導致微球的比飽和磁化強度低。採用本發明製備的磁性 微球，由於殼層厚度薄且內部中空，FeA納米晶所佔的比例可以相當大，因此比飽和磁化強 度高。 實施例2 : 將lg FeA納米晶分散於濃度為1. OX 10—2mol/L的苯基三甲氧基矽烷(PTS)的乙 醇溶液中，在N2保護下回流2h，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到PTS修 飾的Fe304納米晶，標記為Fe304-PTS。 將4mL濃度為10g/L的甲基丙烯酸甲酯_苯乙烯共聚物(P (MMA-co-St)的乙腈 中，100 ii L TEOS以及10mg Fe304_HDTS混合，超聲10分鐘使Fe304_PTS充分分散，得到溶 液A2。將此混合溶液倒入16mL濃度為2. OX 10—3mol/L的十二烷基三甲氧基氯化銨水溶液 B2中。加入0. 4mL濃度為28%的氨水，反應12小時。用磁鐵分離包埋有Fe304納米晶的複合微球，依次用水和乙醇洗滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL乙腈中，攪拌6小時，使 P(MMA-co-St)溶解並擴散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 P(MMA-co-St)的清液除去。 磁鐵分離沉澱粉體，乙醇洗滌，真空乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
透射電鏡結果如圖2所示，所製得的中空微球的尺寸分布範圍在0.4 1.0iim，二 氧化矽殼層厚度為30 50nm，中空微球內部包含多個Fe304納米晶。計算所得Fe304納米 晶的含量約為30%。此中空微球的磁力回線顯示出很好的超順磁特徵，比飽和磁化強度為 15.7emu/g。
實施例3 : 將lg Fe304納米晶分散於濃度為1. 0X 10—2mol/L的辛基三乙氧基矽烷(OTS)的 乙醇溶液中，在N2保護下回流10h，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到水解 OTS修飾的Fe304納米晶，標記為Fe304-OTS。 將4mL濃度為10g/L的聚苯乙烯PS的THF-乙腈(THF和乙腈的體積比為1 : 1) 中，100 ii L TEOS以及20mg Fe304_OTS混合，超聲15分鐘使Fe304_OTS充分分散，得到溶液 A3。將此混合溶液倒入16mL濃度為2. OX 10—3mol/L的辛基三甲氧基溴化銨水溶液B3中。 加入0. 4mL濃度為28%的氨水，反應12小時。用磁鐵分離包埋有Fe304納米晶的複合微球， 依次用水和乙醇洗滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL THF中，攪拌6小時，使PS溶解並 擴散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分離沉澱粉體，乙醇洗滌，真 空乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。 透射電鏡結果如圖3所示，所製得的中空微球的尺寸分布範圍在0.4 1.0iim，二 氧化矽殼層厚度為10 30nm，中空微球內部包含多個Fe304納米晶，且Fe304納米晶呈團聚 狀態。計算所得？6304納米晶的含量約為50%。圖3為此中空微球的磁力回線圖。可以看 出，此中空微球的磁力回線顯示出很好的超順磁特徵，比飽和磁化強度為48. 2emu/g。
實施例4 : 將lg Fe304納米晶分散於濃度為1. 0 X 10—'mol/L的油酸的乙醇溶液中，在N2保護 下回流lh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到油酸修飾的Fe304納米晶。
將2mL濃度為10g/L的聚丙烯酸乙酯的丙酮溶液，50 y L TEOS以及5mg油酸修飾 的Fe304納米晶混合，超聲15分鐘使油酸修飾的Fe304納米晶Fe304_OTS充分分散，得到溶液 A4。將此混合溶液倒入18mL濃度為2. OX 10—3mol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液B4中。 混合均勻後加入0. 2mL濃度為28%的氨水，反應1天。用磁鐵分離包埋有Fe304納米晶的 複合微球，依次用水和乙醇洗滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL丙酮中，攪拌6小時，使 PS溶解並擴散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分離沉澱粉體，乙醇 洗滌，真空乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。 透射電鏡結果表明，所製得的中空微球的尺寸分布範圍在O. 1 l.Oym，二氧化 矽殼層厚度為10 30nm，中空微球內部包含多個FeA納米晶，且Fe304納米晶呈團聚狀態。 計算所得？6304納米晶的含量約為15%。此中空微球的磁力回線顯示出很好的超順磁特徵， 比飽和磁化強度為7. 8emu/g。。
實施例5 : 將lg Fe304納米晶分散於濃度為1. 0 X 10—^ol/L的硬脂酸的乙醇溶液中，在N2保 護下回流lh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到硬脂酸酸修飾的Fe304納
將6mL濃度為1. 0g/L的丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物的丙酮溶液，25 y L TEOS以及 lmg硬脂酸修飾的Fe304納米晶混合，超聲15分鐘使油酸修飾的Fe304納米晶Fe304_0TS充 分分散，得到溶液A5。將此混合溶液倒入14mL濃度為1. OX 10—4mol/L的tritonx-100的 水溶液B5中。混合均勻後加入0.2mL濃度為28X的氨水，反應l天。用磁鐵分離包埋有 Fe304納米晶的複合微球，依次用水和乙醇洗滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL丙酮中， 攪拌6小時，使PS溶解並擴散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分 離沉澱粉體，乙醇洗滌，真空乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
實施例6 : 將lg Fe304納米晶分散於濃度為5. 0 X 10—2mol/L的辛酸的乙醇溶液中，在N2保護 下回流lh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到辛酸修飾的Fe304納米晶。
將4mL濃度為5. Og/L的聚馬來酸二乙基酯的丙酮溶液，50 y L四甲氧基矽烷 (TMOS)以及2mg辛酸修飾的Fe304納米晶混合，超聲15分鐘使辛酸修飾的Fe304納米晶充分 分散，得到溶液A6。將此混合溶液倒入16mL濃度為5. OX 10—4mol/L的tween的水溶液B5 中。混合均勻後加入1.0mL濃度為28X的氨水，反應4小時。用磁鐵分離包埋有Fe304納 米晶的複合微球，依次用水和乙醇洗滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL丙酮中，攪拌24 小時，使聚馬來酸二乙基酯溶解並擴散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。 磁鐵分離沉澱粉體，乙醇洗滌，真空乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
實施例7 : 將lg Fe304納米晶分散於濃度為5. OX 10—2mol/L的十八烷基三乙氧基矽烷的乙醇 溶液中，在N2保護下回流lh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到十八烷基 三乙氧基矽烷修飾的Fe304納米晶。 將5mL濃度為50. Og/L的聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮溶液，200 y L四甲氧基矽烷 以及25mg十八烷基三乙氧基矽烷修飾的FeA納米晶混合，超聲15分鐘使十八烷基三 乙氧基矽烷修飾的Fe304納米晶充分分散，得到溶液A7。將此混合溶液倒入15mL濃度為 2. 0X10—3mol/L的CTAB的水溶液B7中。混合均勻後加入2. OmL濃度為28%的氨水，反應 4小時。用磁鐵分離包埋有Fe3(^納米晶的複合微球，依次用水和乙醇洗滌，5(rC乾燥。此 複合微球浸泡於5mL丙酮中，攪拌24小時，使聚甲基丙烯酸甲酯溶解並擴散出微球內，磁鐵 分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分離沉澱粉體，乙醇洗滌，真空乾燥，得到內部具 有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
實施例8: 將lg Fe304納米晶分散於濃度為5. 0 X 10—2mol/L的-(甲基丙稀醯基)丙基三甲 氧基矽烷的乙醇溶液中，在^保護下回流lh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後幹 燥，得到_(甲基丙稀醯基)丙基三甲氧基矽烷修飾的Fe304納米晶。 將5mL濃度為20. Og/L的聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮溶液，100 y L四甲氧基矽烷以 及20mg-(甲基丙稀醯基)丙基三甲氧基矽烷烷修飾的？6304納米晶混合，超聲15分鐘使 十八烷基三乙氧基矽烷修飾的Fe304納米晶充分分散，得到溶液A8。將此混合溶液倒入15mL 濃度為2. 0 X 10—3mol/L的CTAB的水溶液B8中。混合均勻後加入1. OmL濃度為28 %的氨 水，反應12小時。用磁鐵分離包埋有Fe304納米晶的複合微球，依次用水和乙醇洗滌，50°C
8乾燥。此複合微球浸泡於5mL丙酮中，攪拌24小時，使聚甲基丙烯酸甲酯溶解並擴散出微 球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分離沉澱粉體，乙醇洗滌，真空乾燥，得 到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
實施例9 : 將lg Fe304納米晶分散於濃度為5. 0 X 10—2mol/L的1H， 1H， 2H， 2H_氟代辛基三甲 氧基矽烷的乙醇溶液中，在^保護下回流lh，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後幹 燥，得到1H， 1H，2H，2H-氟代辛基三甲氧基矽烷修飾的Fe304納米晶。 將8mL濃度為10. 0g/L的聚苯乙烯的丙酮溶液，100 y L四甲氧基矽烷以及 20mglH， 1H， 2H， 2H-氟代辛基三甲氧基矽烷修飾的Fe304納米晶混合，超聲15分鐘使1H， 1H， 2H， 2H-氟代辛基三甲氧基矽烷修飾的Fe304納米晶充分分散，得到溶液A9。將此混合溶液 倒入12mL濃度為1. OX 10—3mol/L的CTAB的水溶液B9中。混合均勻後加入1. OmL濃度為 28%的氨水，反應12小時。用磁鐵分離包埋有Fe304納米晶的複合微球，依次用水和乙醇洗 滌，5(TC乾燥。此複合微球浸泡於5mL丙酮中，攪拌24小時，使聚甲基丙烯酸甲酯溶解並擴 散出微球內，磁鐵分離微球，將溶解了 PS的清液除去。磁鐵分離沉澱粉體，乙醇洗滌，真空 乾燥，得到內部具有Fe304納米晶的二氧化矽中空微球。
權利要求
一種含有超順磁性Fe3O4納米晶的中空微球，其特徵在於該中空微球以二氧化矽殼層為中空微球外殼，平均粒徑分布範圍為50nm～2μm，二氧化矽殼層厚度為10～50nm；所述二氧化矽殼層內部含有Fe3O4納米晶；Fe3O4納米晶具有超順磁性，其平均粒徑分布範圍在5～20nm，Fe3O4納米晶表面被疏水矽烷或羧酸修飾，具有疏水性；所述超順磁性Fe3O4納米晶在微球內部呈分散狀態或團聚狀態，Fe3O4納米晶含量為中空微球重量的2～50％。
2. 根據權利要求1所述的含有超順磁性？6304納米晶的中空微球，其特徵在於中空微 球飽和磁化強度為1 50emg/g。
3. 權利要求1所述磁性中空微球的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1) 製備疏水的超順磁性Fe304納米晶將粒徑分布範圍為5 20nm超順磁性Fe304 納米晶分散在濃度為1. OX 10—2 1. OX 10—^ol/L的疏水化試劑的乙醇溶液中，在N2保護 下回流2 10h，冷卻至室溫後將納米晶分離，乙醇洗滌後乾燥，得到表面被疏水化試劑修 飾的Fe304納米晶；所述的疏水化試劑為矽烷R' Si (OR" ) 3和長鏈羧酸R"' COOH ;所述矽烷 R' Si (OR" ) 3中R'為C碳原子數為3 18的烷基、烯基、苯基或氟取代的烷基，R"為C碳 原子數為1 2的烷基；所述長鏈羧酸中R"'為C碳原子數為8 18的烷基和稀基；(2) 製備二氧化矽為殼層的複合微球將疏水處理後的？6304納米晶、主鏈為碳氫鏈的 疏水聚合物以及二氧化矽前體化合物Si (OR) 4分散於能與水混溶的有機溶劑中，配置成溶 液A，其中疏水化Fe304納米晶在溶液A中含量為0. 1 5. Omg/mL，疏水聚合物濃度為1. 0 50.0g/L mol/L， Si (OR)4濃度為5. 0X 10—3 1. OX 10—"mol/L ;在攪拌下，加入到濃度為 1. 0 X 10—4 1. 0 X 10—3mol/L的表面活性劑水溶液B中，將溶液A和溶液B混合，得混合溶 液；然後將氨水加入所述混合液中，反應1 24小時後，將生成的沉澱離心分離，分別用水 和乙醇洗滌，乾燥，獲得二氧化矽為殼層，疏水高分子與疏水化？6304納米晶混合物為核的 複合微球；其中溶液A與溶液B的體積比為1 : 2 20;氨水與所述混合溶液的體積比為o. oi o. i : i;所述的主鏈為碳氫鏈的疏水聚合物為聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、甲基丙 烯酸酯苯乙烯共聚物、丙烯酸酯苯乙烯共聚物、聚馬來酸二烷基酯、馬來酸二烷基酯苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物中一種以上的混和物；所述疏水聚合物 的分子量為5000 300000 ;所述的能與水混溶的有機溶劑為四氫呋喃、乙腈、丙酮、二甲亞碸中的一種或其混合物；所述的表面活性劑為陽離子型、陰離子型、非離子型；所述的陽離子型表面活性劑為長 鏈烷基滷化銨，陰離子型為烷基苯磺酸鹽或烷基硫酸鹽，非離子型表面活性劑為聚乙二醇 辛基苯基醚和吐溫；所述的二氧化矽前體化合物Si (0R)4中R為C碳原子數為1 2的烷基；(3) 萃取法除去疏水高分子將步驟(2)複合微球浸泡在能溶解疏水聚合物的有機溶 劑中，攪拌6 24h後將清液除去，之後離心分離出微球，用乙醇洗滌後乾燥。
4. 根據權利要求3所述磁性中空微球的製備方法，其特徵在於所述氨水的重量濃度 為28%。
全文摘要
本發明公開了含有超順磁性Fe3O4納米晶的中空微球及其製備方法。該中空微球以二氧化矽殼層為中空微球外殼，二氧化矽殼層厚度為10～50nm；二氧化矽殼層內部含有Fe3O4納米晶，Fe3O4納米晶具有疏水性。製備方法採用沉澱-相分離法，先將疏水的Fe3O4納米晶分散在二氧化矽前驅體Si(OR)4與疏水高分子的有機溶液中，加入含表面活性劑的水溶液，利用高分子的快速沉澱包埋Fe3O4納米晶和Si(OR)4形成複合微球，加入氨水催化Si(OR)4水解縮聚，在複合微球表面形成SiO2殼層；通過溶劑溶解將高分子除去。本發明的中空微球具有超順磁性，在靶向藥物載體等生物醫學領域具有廣闊應用前景。
文檔編號B01J13/02GK101721967SQ20101001951
公開日2010年6月9日 申請日期2010年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者何新華, 符小藝, 謝民強 申請人:華南理工大學