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本文采用化学共沉淀法、溶胶.凝胶法、化学偶联法及巯基配位相结合的方法制备了超小尺寸磁性纳米粒子、磁性/树状聚酰胺阳离子纳米复合物、磁性/荧光量子点纳米复合物。通过改变反应条件以及控制稳定剂等手段,用化学共沉淀法制备了具有不同尺寸范围的超小Fe3O4磁性纳米粒子。进一步利用溶胶-凝胶法对Fe3O4表面进行改性,采用四乙氧基硅烷为改性剂形成具有不同SiO2壳层厚度的Fe3O4@SiO2纳米颗粒。然后分别采用氨基丙基甲氧基硅烷、巯基丙基甲氧基硅烷为改性剂形成具有氨基活性基团和巯基活性基团的Fe3O4@SiO2纳米颗粒。氨基活性基团的Fe3O4@SiO2纳米颗粒通过化学偶联的方法与树状聚酰胺PAMAM进行了组装,形成Fe3O4-PAMAM磁性/树状聚酰胺阳离子纳米复合物。巯基活性基团的Fe3O4@SiO2纳米纳米颗粒通过巯基配位的方法与CdSe/ZnS荧光量子点进行了组装,形成Fe3O4@SiO2-CdSe/ZnS磁性/荧光纳米复合物。利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、X射线能量色散谱(EDS)等测试技术,系统研究了各种磁性Fe3O4纳米粒子及复合物的组成、颗粒形貌、尺寸分布及其元素的价态以及复合物的结构特征。利用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、荧光光谱(FL)、原子力显微镜(AFM)及超导量子干涉仪(SQUID)研究了所制备的纳米复合物的化学活性、荧光性、分散性和磁性,并初步探讨了上述纳米复合物在磁共振造影(MRI)、基因传递及靶向细胞分离方面应用的潜在可能性。
用化学共沉淀法制备了PVP稳定的超小尺寸Fe3O4磁性纳米粒子。PVP通过羰基C与Fe原子的相互作用,起到防止Fe3O4磁性纳米粒子的聚集并限制其尺寸的作用。当Fe3+和Fe2+的滴加速度从1.4mL/min减小到0:35mL/min时,Fe3O4纳米粒子的尺寸从6.5nm减小到1.9nm。如上方法制备的Fe3O4纳米粒子呈均匀球形、分散良好。小鼠体内磁共振造影和磁靶向实验结果表明,PVP稳定的超小Fe3O4磁性纳米粒子能够在靶向部位有效聚集并在肺、肝、脾、肾及骨髓部位显示出明显的对比增强。因而,该方法制备的PVP稳定的超小Fe3O4纳米粒子在MRI及磁靶向药物传递方面有良好的应用前景。
用化学偶联法通过两步酰化反应制备了Fe3O4-PAMAM纳米复合物。两步酰化反应是通过亲水性空间臂-聚乙二醇二酸先后与氨基硅烷修饰的磁性纳米粒子和氨基末端的PAMAM树状大分子来进行的。最终由磁性粒子和树状大分子组装成的Fe3O4-PAMAM纳米复合物平均直径180nm左右,分散性良好,亲水性增强。由于具有末端氨基,这些磁性/阳离子纳米复合物具有结合基因分子的能力,因而在磁靶向基因传递方面有很好的应用前景。
用溶胶-凝胶和巯基配位相结合的方法实现了磁性Fe3O4和CdSe/ZnS量子点的组装,制备了以Fe3O4为核、以CdSe/ZnS量子点为壳且表面具有羧基宫能团的磁性/荧光纳米复合物。该纳米复合物表面的羧基基团使Fe3O4@SiO2-CdSe/ZnS具有很好的化学活性和水溶性。有趣的是,这些平均直径为25nm的纳米粒子还具有光学稳定性,并且能够很容易地用磁铁从溶液中分离出来。该纳米复合物进一步与氨基基团的配体如乳糖酸乙二胺反应,成为具有特异靶向性的磁性/荧光纳米复合物。利用这些磁性/荧光复合物可以分离表达asialoglycoprotein受体的hepG细胞,以用于肝癌的诊断。