一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法与流程

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法。

背景技术：

茶叶，指茶树的叶子和芽，是目前世界上使用最多的活性药物，具有良好的高水溶性、低毒性和生物相容性的优点。茶多酚（teapolyphenols）是茶叶中含量最多的一类可溶性成分，也是茶叶发挥其健康保健功效的主要物质之一，如：咖啡碱、茶氨酸、茶皂苷、芳樟醇、儿茶素等，且儿茶素还能够清除体内危险的自由基，预防各种疾病的发展。

目前，国内外研究人员研发了多种方法来制备氧化铁纳米颗粒，如：高温热分解有机金属前驱体，合成高度单分散氧化铁纳米颗粒，然而，高温法制备的氧化铁纳米颗粒具有高度疏水性，只能保存在有机溶剂中，且极大地阻碍了其生物医学方面的应用，尤其在药物缓释、靶向—癌症治疗方面。虽然许多配体交换过程已为其提供亲水性，但是水稳定性和磁场响应性却没有得到有效改善。为了提高其水胶体稳定性，可选择配体对其进行表面修饰，柠檬酸(citricacid)是一种重要的有机酸，分子链上富含羟基，通过羟基固定反应，可使其固定在氧化铁纳米颗粒上。ariyasaraswathy等以柠檬酸为固定剂，制备的氧化铁纳米颗粒在水溶液中高度分散，且能在溶液中长时间保持稳定[biointerfaces.2014,117]。saumyanigam等也采用柠檬酸作为表面修饰剂制备尺寸为8–10nm氧化铁纳米颗粒，通过包埋法负载药物，展现出良好的细胞相容性[journalofmagnetismandmagneticmaterials323(2011)237–243.]。总而言之，现有的制备方法制备出的氧化铁纳米颗粒存在生物相容性较低、尺寸性能难以控制等缺陷，从而限制了其在生物医学中的应用。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法。

基于上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将铁水合物溶解于茶水提液中，于n2保护下，温度为60-100℃、搅拌速度为900-1100rpm下，回流20-40min后，添加沉淀剂，回流20-40min，再添加稳定剂，回流50-70min，冷却至室温，得黑色混合物；铁水合物为fecl3•6h2o和fecl2•4h2o的混合物，稳定剂为柠檬酸；

2)将步骤1）黑色混合物清洗、分离，得氧化铁纳米颗粒。

步骤1）中茶水提液为绿茶水提液，其制备方法为：将绿茶加入90-100℃的超纯水中，浸泡、冷却、过滤，得绿茶水提液；绿茶与超纯水的用量比例为2g︰100ml。

步骤1）中，柠檬酸的浓度为2mg/ml，铁水合物、茶水提液、沉淀剂与柠檬酸的用量比为（9-11）g︰（60-100）ml︰（15-25）ml︰（3-5）ml。

步骤1）中，fecl3•6h2o和fecl2•4h2o的质量比为7.39︰2.714。

步骤1）中，沉淀剂为氨水。

步骤2）中，清洗时，采取超纯水为清洗剂；分离时，采取永久磁铁进行分离。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过均相反应的方式将柠檬酸固定在纳米颗粒上，克服了非均相反应中固定化载体结构因素对纳米颗粒固定化率的影响，所得纳米颗粒固定率高，柠檬酸的固定化反应与茶水提液的还原反应分步进行，在柠檬酸固定化的同时，也实现了纳米颗粒的成型，简化制备过程；制得的氧化铁纳米颗粒，具有良好的单分散性和细胞相容性；

2、绿茶水提液溶解铁水合物，过程绿色、简单，来源广泛且成本低，茶叶也可自然降解，具有环境友好性；

3、制备方法简单、反应条件温和、可操作性强，成本较低，利于工业化推广。

附图说明

图1为实施例1及对比纳米颗粒的xrd图谱；

图2为实施例1及对比纳米颗粒的ft-ir图谱；

图3为实施例1及对比纳米颗粒的tem图片；

图4为实施例1及对比纳米颗粒的大小分布；

图5为实施例1及对比纳米颗粒的zeta电位图；

图6为实施例1的纳米颗粒在细胞培养液中的dls分析。

具体实施方式

fecl3•6h2o、fecl2•4h2o和柠檬酸购自奥德里奇公司（aldrich，生产批号：94676）。

绿茶为信阳毛尖，来自河南省茶树生物学重点实验室。

实施例1-3中茶水提液为绿茶水提液，其制备方法为：将2g绿茶加入100ml100℃的超纯水中，浸泡30min，冷却、过滤，得绿茶水提液。

实施例1

一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将7.39gfecl3•6h2o（4.44gfecl3）和2.714gfecl2•4h2o（1.732gfecl2）溶解于80ml茶水提液中，于n2保护下，温度为70℃、搅拌速度为1000rpm下，回流30min后，添加20ml氨水，回流30min，再添加4ml2mg/ml柠檬酸，回流60min，冷却至室温，得黑色混合物；

2)将步骤1）黑色混合物采取超纯水进行清洗，采取永久磁铁进行分离，得氧化铁纳米颗粒。

实施例2

一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将7.39gfecl3•6h2o（4.44gfecl3）和2.714gfecl2•4h2o（1.732gfecl2）溶解于80ml茶水提液中，于n2保护下，温度为60℃、搅拌速度为900rpm下，回流40min后，添加15ml氨水，回流40min，再添加4ml2mg/ml柠檬酸，回流70min，冷却至室温，得黑色混合物；

2)将步骤1）黑色混合物采取超纯水进行清洗，采取永久磁铁进行分离，得氧化铁纳米颗粒。

实施例3

一种利用茶叶制备氧化铁纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将7.39gfecl3•6h2o（4.44gfecl3）和2.714gfecl2•4h2o（1.732gfecl2）溶解于80ml茶水提液中，于n2保护下，温度为70℃、搅拌速度为1100rpm下，回流20min后，添加20ml氨水，回流20min，再添加5ml2mg/ml柠檬酸，回流50min，冷却至室温，得黑色混合物；

2)将步骤1）黑色混合物采取超纯水进行清洗，采取永久磁铁进行分离，得氧化铁纳米颗粒。

实施例4性能测定

4.1xrd、ft-ir和tem分析

将实施例1制得的氧化铁纳米颗粒称为t-c-纳米颗粒。

将实施例1中茶水提液更换为超纯水，缺少添加柠檬酸和回流60min的步骤，其他条件同实施例1，制得的氧化铁纳米颗粒称之为空白纳米颗粒。

将实施例1中缺少添加柠檬酸和回流60min的步骤，其他条件同实施例1，制得的氧化铁纳米颗粒称之为t-纳米颗粒。

将实施例1中茶水提液更换为超纯水，其他条件同实施例1，制得的氧化铁纳米颗粒称之为c-纳米颗粒。

对t-c-纳米颗粒（t-c-spion）、空白纳米颗粒（barespion）、t-纳米颗粒（t-spion）、c-纳米颗粒（c-spion）分别进行xrd、ft-ir和透射电子显微镜（tem）分析，结果分别如图1、2和3所示。

由图1图谱可知，t-纳米颗粒和t-c-纳米颗粒均有较高的结晶度，t-纳米颗粒在峰值2θ=25°表明有吸收绿茶中的有效物质。

由图2可知，在580cm^-1的峰值与铁氧键的振动有关，这与氧化铁的特性相吻合。在3400cm^-1，o-h键附着在纳米颗粒的表面，在峰值1710cm^-1处，柠檬酸的cooh基团中的c=o呈不对称分布，在峰值大约为1600cm^-1处，c-纳米颗粒图谱证实柠檬酸的酸根通过羧酸盐粒子附着在纳米颗粒的表面。在1637-1611cm^-1，吸收主要由多酚类化合物中含有的c=c芳香环的拉伸振动所主导。在1062和1044cm^-1的吸收谱带是c-o-c，o-h的特征。由此证明，绿茶中的主要植物化学成分包括亲水性儿茶素可能在纳米颗粒功能化过程中起着重要作用，并进一步作为稳定剂，tem图片也证实了该结论。

由图3观察到直径为23.8±0.8nm的单分散和球形的t-c-纳米颗粒，纳米颗粒直径在15-40nm的范围内，显示了超顺磁性。在纳米颗粒表面，柠檬酸自由基和多酚的平衡可以改善颗粒的分散性和稳定性。而空白纳米颗粒、t-纳米颗粒、c-纳米颗粒出现聚集现象。

4.2胶体稳定性和细胞相容性检测

采用dls测量去离子水（millipore）中4.1中t-c-纳米颗粒、空白纳米颗粒、t-纳米颗粒、c-纳米颗粒的大小分布和zeta电位，其结果分别如图4和5。

由图4和5得知，与其他样本相比，t-c-纳米颗粒具有较好的胶体稳定性。

细胞相容性试验方法：

1）在96孔板中配制100μl的细胞悬液。将培养板在培养箱预培养24小时在37度，5%co的条件下。

2）向培养板加入10μl不同浓度的样品物质。

3）将培养板在培养箱孵育一段适当的时间(6、12、24或48小时)。

4）向每孔加入10μlcck-8溶液。

5）将培养板在培养箱内孵育1-4小时。

采用cck-8进行检测，结果如图6所示。由图6得知，t-c-纳米颗粒在细胞培养基中稳定性良好，且在水中稳定保存6周，而不发生聚集现象。

另外，cck-8试验证实t-c-纳米颗粒具有很好的细胞相容性。由此得知，本发明制得的t-c-纳米颗粒扩展了氧化铁纳米颗粒在生物医学方面的应用。

本发明通过茶水提液和柠檬酸制备氧化铁纳米颗粒，具有良好的单分散性和细胞相容性，是一种绿色合成方法。