一种光声成像聚合物与磁纳米复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物功能化材料技术领域，具体涉及一类具有光声成像性质及磁性的 水溶性嵌段聚合物/磁纳米复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 磁性纳米粒子由于其具有良好生物相容性、低毒性和超顺磁性等优点，被广泛用 于磁共振成像造影剂、药物运输、磁热疗等生物领域。本发明提出通过配体置换将水溶性嵌 段聚合物引入到磁纳米表面，得到了水溶性嵌段聚合物/磁纳米的复合材料。磁纳米表面 水溶性聚合物的引入不仅改善了磁纳米的水溶性和生物相容性，同时也实现了磁共振与光 声成像的结合，从而拓宽了磁纳米在生物领域的应用。水溶性聚合物/磁纳米复合材料表 面富余的羧基，可进一步引入生物特异性基团。
【发明内容】
[0003] 技术问题：本发明涉及一类具有光声性质及磁性的水溶性聚合物/磁纳米粒子复 合材料的及其制备方法。
[0004] 技术方案：本发明的具有光声及磁性多功能的水溶性嵌段聚合物/磁纳米粒子复 合材料，具有良好的生物相容性，并可以同时实现光声成像及磁共振成像，可广泛应用于药 物靶向释放、磁热疗、生物光声信号检测等领域。
[0005] 本发明的光声聚合物与磁纳米粒子复合材料为具有光声及磁性多功能的水溶性 聚合物与磁纳米粒子的复合材料，其结构是：中心核为磁纳米粒子，配体为光声性质的水溶 性共轭聚合物。
[0006] 磁纳米粒子为Fe、Co或Mn金属的氧化物，粒径在I-IOOnm之间，并且具有单分散 性。
[0007] 所述聚合物是一种基于3, 4, 9, 10-茈四甲酸二酐的嵌段聚合物，其具体结构如 下：
[0008]
【主权项】
1. 一种光声成像聚合物与磁共振成像纳米粒子复合材料，其特征在于，该复合材料具 有光声成像性质和磁共振成像的多功能性质的水溶性聚合物与磁纳米粒子的复合材料，其 结构是：中心核是磁纳米粒子，配体是具有光声成像性质的水溶性聚合物。
2. 根据权利要求1所述的光声成像聚合物与磁纳米粒子符合材料，其特征在于所述磁 纳米粒子为Fe、Co或Mn金属的氧化物，粒径在l-100nm之间，并且具有单分散性。
3. 根据权利要求1所述的光声成像聚合物与磁纳米粒子符合材料，其特征在于所述聚 合物是富含羧基的基于3, 4, 9, 10-茈四甲酸二酐的具有光声成像性质的聚合物，具体结构 如下：
聚丙烯酸的聚合度n为10-100 聚合物是通过-coo-与磁纳米粒子表面相连接。
4. 一种如权利1要求所述的光声成像聚合物与磁纳米粒子复合材料的制备方法，其特 征在于该制备方法包括以下步骤：
1. )油酸包裹的磁纳米粒子合成：以二苄醚为溶剂，以乙酰丙酮铁（III)、1，2-十六二 醇、油酸和油胺为原料，采用高温溶剂热法制备单分散的磁纳米粒子： 具体步骤如下： 将乙酰丙酮铁（III)、1，2_十六二醇、油酸和油胺加入二苄醚中，氮气保护中磁力均匀 搅拌，将混合溶液加热到150-220°C持续1-3小时，然后把温度升到280-320°C再加热0. 5-1 小时，冷却至室温，加入乙醇，有黑色沉淀生成；采用离心-溶解-离心的方法制备得到的产 物即为油酸包裹的磁纳米粒子，油酸包裹的磁纳米粒子经过减压干燥后，保存在0-4°C的冰 箱中备用；
2. )富含羧基的具有光声成像性质的聚合物的合成： 在反应瓶中加入3, 4, 9, 10-茈四甲酸二酐，再加入浓硫酸，40-60°C下反应25-35小时， 然后升温至80-90°C，加入引发剂12，半小时后再加入Br2，反应25-35小时，停止反应，向反 应瓶中逐滴加入水，然后抽滤得到1，7-二溴-3, 4, 9, 10-茈四甲酸二酐； 在反应瓶中加入1，7-二溴-3, 4, 9, 10-茈四甲酸二酐，在氮气气氛下分别加入N-甲基 吡咯烷酮，丙酸，80-90°C下反应20-40分钟，然后再加入环己胺，5. 5-6. 5小时后停止反应， 产物倒入水中然后抽滤，烘干后过色谱柱得到纯产物； 在氮气环境下，在上一步的纯产物中加入吡咯烷，50-60°C下反应24-30小时，停止反 应后将溶剂旋干，过色谱柱得到纯产物； 上一步的产物中加入K0H，异丙醇，水，80-85°C反应35-45分钟，停止反应后倒入醋酸 中搅拌35-45分钟，抽滤，烘干后过色谱柱得到纯产物； 在氮气条件下，在上一步的纯产物中加入二甘醇胺，115-125°C下反应2. 5-3. 5小时， 反应停止后倒入水中，抽滤，产物烘干后过色谱柱得到纯产物； 在氮气条件下，向上一步的纯产物中加入无水四氢呋喃，溶解后再加入三乙胺，最后加 入2-溴异丁酰溴，常温下反应24-30小时，反应停止后过滤掉三乙胺盐酸盐，滤液浓缩过色 谱柱得到具有光声成像性质的纯产物即大分子引发剂； 在Schelek管中，加入聚合物大分子引发剂、溴化亚铜；抽真空，通氮气，重复2-4次； 加入苯甲醚溶解聚合物大分子引发剂，然后加入：N，N，N'，N，'N"-五甲基二亚乙基三胺 PMDETA，搅拌并加热至90-110 °C，然后向反应体系中注入丙烯酸叔丁酯TBA，反应12-24小 时后，停止反应；向溶液中加入二氯甲烷，将溶液通过中性氧化铝层析柱除去铜盐，用旋转 蒸发仪浓缩溶液至粘稠，并在正己烷中沉降，重复该操作2-4次；在30-50°C真空干燥箱中 干燥，得到两头为聚丙烯酸叔丁酯中间为茈四甲酸二酐的嵌段型聚合物； 氮气气氛中，将嵌段聚合物溶解在四氢呋喃中，室温下，加入三氟乙酸，反应持续 12-24小时后，蒸出溶剂，得到中间核为茈四甲酸二酐，两头为聚丙烯酸的水溶性聚合物 PAA-PDI-PAA ；
3.)水溶性光声成像性质聚合物与磁纳米粒子复合材料的制备：将步骤一制备的油酸 包裹的磁纳米粒子溶解于〇1(：13中，完全溶解后再向其中加入CH2C12，超声得到均一的透明 混合液。将步骤二合成的水溶性聚合物PAA-PDI-PAA溶解于DMF中；将所述混合液加入到 溶有PAA-PDI-PAA的DMF溶液中，然后超声得到均一的混合溶液，40-50°C的条件下，在氮气 氛围中搅拌过夜，反应停止后，将反应液倒入到正己烷中，离心，沉淀物用Na 2C03溶液溶解， 然后将此溶液超滤清洗，最终的绿色溶液即为具有光声成像性质和磁共振成像性质的水溶 性复合材料的水溶液。
【专利摘要】本发明是一种基于苝酰亚胺PDI的光声成像聚合物与磁纳米复合材料及制备方法。以3,4,9,10-苝四甲酸二酐为原料通过有机合成的方法制备出成为一种α-溴大分子引发剂，以此引发丙烯酸叔丁酯的原子转移自由基聚合，获得分子量分布较窄具有良好光声成像性质的聚合物。将此聚合物水解后得到富含羧基的水溶性聚合物；以乙酰丙酮铁(Ⅲ)、1,2-十六二醇、油酸、油胺等原料在二苄醚中，通过高温溶剂法制备粒径均一的油酸包裹的磁纳米粒子；以含羧基的聚合物为配体在氯仿，二氯甲烷，N，N-二甲基甲酰胺DMF的微乳液中置换磁纳米表面的油酸，然后将富余的羧基离子化，首次得到基于苝酰亚胺聚合物与磁纳米粒子结合的复合材料-具有光声成像性质和磁共振成像性质。
【IPC分类】C08G83-00, H01F1-42
【公开号】CN104804196
【申请号】CN201510167539
【发明人】范曲立, 叶树名, 杨震, 卢晓梅, 黄维
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月9日