壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料制备领域，特别是涉及一种壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]磁性纳米复合材料，是指通过适当的制备方法使有机高分子与无机磁性颗粒结合，形成具有一定磁性及特殊结构的复合微粒。由于纳米材料的量子效应，小尺寸效应，强大的比表面积，量子隧道等效应，赋予其许多特殊的性质。磁性纳米复合微粒具有磁响应性和特异的表面官能团，能与其它小分子、大分子或细胞等结合，然后在磁场的作用下做出某些响应，因此，磁性纳米复合微粒广泛用于临床诊断、造影成像、靶向药物、生物标记和分离以及酶的固定化等领域。但是，由于有机物和无机物的亲和性较差，将磁性颗粒均匀地分散在高分子粒子内是一项较难的工作，因此磁性纳米复合微粒的制备一直是研宄的热点。
[0003]壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是甲壳素脱N-乙酰基的产物，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。壳聚糖是唯一的碱性天然多糖，具有易成膜、耐腐蚀、易生物降解、良好的生物相容性、抗菌性、无毒无害等优点，是性能优异的天然高分子之一。自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化妆品、水处理、金属提取及回收、化工和生物医学工程等诸多领域的应用研宄取得了重大进展。
[0004]壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力，目前，虽然有人用壳聚糖包覆的Fe3O4制备磁性纳米材料，但制备的材料颗粒不均匀、稳定性差、生物相容性差，不能满足生物领域应用的需要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种颗粒尺寸分布均匀、分散性与稳定性较好的壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒。
[0006]本发明的第二个目的是提供一种壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒的制备方法。
[0007]一种壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒的制备方法，包括如下步骤:
[0008](I)将FeSO4.7H20、FeCl3.6H20、聚乙二醇加入到去离子水中，在50_80°C，转速400-800r/min下搅拌10-20分钟，得到分散液；所述FeSO4.7H20、FeCl3.6H20、聚乙二醇与去离子水的比为 Imol: 1.5-2.5mol: 0.1-0.4mol: 4-7L ；
[0009](2)向50-80°C的分散液中，在转速400-800r/min的搅拌下加入NH3.H2O,再加入柠檬酸钠，继续在50-80°C条件下搅拌40-80分钟，得到柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体，自然冷却至室温；所述FeSO4.7H20、柠檬酸钠和NH3.H2O的比为Imol:0.1-0.3mol: 1.2-2.0L ；
[0010](3)用盐酸将柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体中和至中性；
[0011](4)用磁铁吸步骤(3)获得的中性磁性胶体溶液，分离出柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，用去离子水和乙醇清洗3-5次；
[0012](5)将步骤(4)获得的柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，加入到质量浓度为1%的壳聚糖溶液中，室温下搅拌1.5-2.5h，再用磁铁吸出磁性颗粒，将磁性颗粒加入至体积浓度为5%的戊二醛乙醇溶液中，振荡交联1.5-3h，用去离子水和乙醇清洗3-5次，干燥，即得到壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒，所述壳聚糖溶液的溶剂为体积浓度为I %的盐酸水溶液；FeS04.7H20、所述壳聚糖溶液和所述戊二醛乙醇溶液的比为lmol:15-20L:7.5-12L。
[0013]上述方法制备的壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒。
[0014]本发明的方法制备的壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒，粒径分布均匀，粒径约为12.5nm，稳定性好。而且颗粒表面有活泼的羟基和氨基，可以通过共价键来结合酶、抗体、细胞等生物活性物质，具有良好的生物相容性；本发明的方法操作简便，条件温和，污染小，合成时间短，安全性高，工艺难度低，适合大规模商业化生产。
【附图说明】
[0015]图1为实施例1制备的壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒的XRD图。
[0016]图2为实施例1制备的壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒的SEM图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
[0018]实施例1
[0019]一种壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒的制备方法，包括如下步骤:
[0020](I)将 Imol FeSO4.7H20、2molFeCl3.6Η20、0.25mol 聚乙二醇-2000 加入到 5.5L去离子水中，在65°C，转速600r/min下搅拌15分钟，得到分散液；
[0021](2)向65°C的分散液中，在转速600r/min的搅拌下缓慢加入1.6L NH3.H2O,然后加入0.2mol柠檬酸钠，继续在65°C条件下搅拌60分钟，得到柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体，自然冷却至室温；
[0022](3)用盐酸将柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体中和至中性；
[0023](4)用磁铁吸步骤(3)获得的中性磁性胶体溶液，分离出柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，用去离子水清洗4次并用乙醇清洗4次；
[0024](5)将步骤(4)获得的柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，加入到18L质量浓度为1%的壳聚糖溶液中，室温下搅拌2h，再用磁铁吸出磁性颗粒，将磁性颗粒加入至1L体积浓度为5%的戊二醛乙醇溶液中，振荡交联2.5h，用去离子水清洗4次并用乙醇清洗4次，干燥，即得到壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒(见图1和图2)，所述壳聚糖溶液的溶剂为体积浓度为I %的盐酸水溶液。
[0025]实施例2
[0026]—种壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒的制备方法，包括如下步骤:
[0027](I)将 Imol FeSO4.7Η20、1.5molFeCl3.6Η20、0.Imol 聚乙二醇-2000 加入到 4L 去离子水中，在50°C，转速800r/min下搅拌20分钟，得到分散液；
[0028](2)向50°C的分散液中，在转速800r/min的搅拌下缓慢加入1.2L NH3.H2O,然后加入0.1mol柠檬酸钠，继续在50°C条件下搅拌80分钟，得到柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体，自然冷却至室温；
[0029](3)用盐酸将柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体中和至中性；
[0030](4)用磁铁吸步骤(3)获得的中性磁性胶体溶液，分离出柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，用去离子水清洗3次并用乙醇清洗3次；
[0031 ] (5)将步骤(4)获得的柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，加入到15L质量浓度为I %的壳聚糖溶液中，室温下搅拌1.5h，再用磁铁吸出磁性颗粒，将磁性颗粒加入至7.5L体积浓度为5%的戊二醛乙醇溶液中，振荡交联3h，用去离子水清洗3次并用乙醇清洗3次，干燥，即得到壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒，所述壳聚糖溶液的溶剂为体积浓度为I %的盐酸水溶液。
[0032]实施例3
[0033]—种壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒的制备方法，包括如下步骤:
[0034](I)将 Imol FeSO4.7Η20、2.5molFeCl3.6Η20、0.4mol 聚乙二醇-2000 加入到 7L 去离子水中，在80°C，转速400r/min下搅拌10分钟，得到分散液；
[0035](2)向80°C的分散液中，在转速400r/min的搅拌下加入2.0L NH3.H2O,然后加入
0.3mol柠檬酸钠，继续在80°C条件下搅拌40分钟，得到柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体，自然冷却至室温；
[0036](3)用盐酸将柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体中和至中性；
[0037](4)用磁铁吸步骤(3)获得的中性磁性胶体溶液，分离出柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，用去离子水清洗5次并用乙醇清洗5次；
[0038](5)将步骤(4)获得的柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，加入到20L质量浓度为I %的壳聚糖溶液中，室温下搅拌2.5h，再用磁铁吸出磁性颗粒，将磁性颗粒加入至12L体积浓度为5%的戊二醛乙醇溶液中，振荡交联1.5h，用去离子水清洗5次并用乙醇清洗5次，干燥，即得到壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒，所述壳聚糖溶液的溶剂为体积浓度为I %的盐酸水溶液。
【主权项】
1.一种壳聚糖包覆的Fe 304磁性纳米复合颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将FeSO4.7H20、FeCl3.6H20、聚乙二醇加入到去离子水中，在50-80 °C，转速400-800r/min下搅拌10-20分钟，得到分散液；所述FeSO4.7H20、FeCl3.6H20、聚乙二醇与去离子水的比为 Imol: 1.5-2.5mol: 0.1-0.4mol: 4-7L ； (2)向50-80°C的分散液中，在转速400-800r/min的搅拌下加入NH3.H2O,再加入柠檬酸钠，继续在50-80°C条件下搅拌40-80分钟，得到柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体，自然冷却至室温；所述 FeSO4.7H20、柠檬酸钠和 NH3.H2O 的比为 Imol: 0.1-0.3mol: 1.2-2.0L ； (3)用盐酸将柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体中和至中性； (4)用磁铁吸步骤(3)获得的中性磁性胶体溶液，分离出柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，用去离子水和乙醇清洗3-5次； (5)将步骤(4)获得的柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，加入到质量浓度为I%的壳聚糖溶液中，室温下搅拌1.5-2.5h，再用磁铁吸出磁性颗粒，将磁性颗粒加入至体积浓度为5%的戊二醛乙醇溶液中，振荡交联1.5-3h，用去离子水和乙醇清洗3-5次，干燥，即得到壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒，所述壳聚糖溶液的溶剂为体积浓度为I %的盐酸水溶液；FeS04.7H20、所述壳聚糖溶液和所述戊二醛乙醇溶液的比为lmol:15-20L:7.5-12L。2.权利要求1的方法制备的壳聚糖包覆的Fe304磁性纳米复合颗粒。
【专利摘要】本发明公开了壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米复合颗粒及制备方法，制备方法为：(1)将FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、聚乙二醇加入到去离子水中，得到分散液；(2)向分散液中，加入NH3·H2O，柠檬酸钠，得到柠檬酸修饰的Fe3O4磁性胶体；(3)中和；(4)磁铁分离(5)将柠檬酸修饰的Fe3O4磁性颗粒，加入到壳聚糖溶液中，搅拌，磁铁吸出磁性颗粒加入戊二醛乙醇溶液中，交联，清洗，干燥，得到壳聚糖包覆的Fe3O4磁性纳米复合颗粒，本发明的颗粒粒径分布均匀，稳定性好，可结合酶、抗体、细胞等生物活性物质，具有良好的生物相容性；本发明的方法操作简便，条件温和，污染小，合成时间短，安全性高。
【IPC分类】C08K3/22, C08L5/08, C08K9/10, C08K9/04
【公开号】CN104910445
【申请号】CN201510320100
【发明人】陈冠益, 刘静, 齐云, 颜蓓蓓, 姚金刚
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月9日