超细氧化铁纳米晶团簇的制备、表面修饰及生物医学应用

Nanocrystal clusters consist of extremely fine magnetite nanocrystals have wide application prospect in the field of biomedicine, because it have the ability to combine the size-dependent superparamagnetism of individual.nanocrystal with the strong response of clusters to external magnetic field. In this project, we prepare the size-controllable superparamagnetic nanocrystal clusters consist of extremely fine magnetite by decomposing organic iron compounds in the solvent of polylol with the present of different surfactant. The formation mechanism and the influence factors of cluster size and morphology will be studied.Size-controllable core-shell colloidal particles with mesoporous or dense silica shell will be prepared by using sol-gel or inverse microemulsion methods respectively. The magnetic properties and adsorption capacity of as-prepared colloidal particles will be studied.The signal enhancement of MRI will be studied by scanning the liver tissue area of mice using as-prepared colloidal particles as contrast agents. The magnetic-controlled target delivery properties of as-prepared colloidal particles will be studied by establishment of H22 mouse liver tumor model using Fluorouracil as therapeutic drugs.

由超细四氧化三铁纳米颗粒形成的纳米晶团簇，既保持了单个超细氧化铁纳米颗粒的超顺磁性，又保证了纳米团簇在外加磁场作用下具有足够强的响应，在生物医学领域具有重要的应用前景。本课题以多元醇作为溶剂，选用不同的表面活性剂，通过加热分解铁的有机物的方法，制备尺寸可控、具有超顺磁性的超细氧化铁纳米晶团簇，研究影响纳米晶团簇形貌和尺寸的因素以及纳米晶团簇的形成机理。通过溶胶-凝胶法、反相微乳液法，分别在纳米晶团簇表面包覆介孔二氧化硅和致密二氧化硅层，制备尺寸可控、具有核-壳结构的胶体粒子，研究其磁学性能和表面吸附性能。以所制备的核-壳结构胶体粒子作为显影剂，通过对活体大鼠肝组织区域的磁共振成像扫描，研究其作为显影增强剂的效果。通过建立小鼠H22肝癌实体瘤模型，以氟尿嘧啶作为靶向药物，研究所制备的核-壳结构的胶体粒子作为磁靶向给药载体的性能。

本研究工作，采用溶剂热的方法，制备了氧化铁纳米晶团簇，研究了反应介质的组成、表面活性剂和铁源的种类、加热方式、反应的温度和反应时间等因素对所制备的纳米晶团簇的形貌、尺寸和均匀性的影响，发展了一种可控制备超顺磁性超细氧化铁纳米晶团簇的方法。并对所制备的纳米晶团簇的形貌、结构和磁学性能进行了表征，所制备的超细氧化铁纳米晶团簇具有超顺磁性。采用溶胶-凝胶法，在纳米氧化铁团簇表面包覆一层二氧化硅，提高了团簇的化学稳定性。分别采用超声搅拌、机械搅拌、超声+机械搅拌，研究了搅拌方式、反应体系的组成、包覆的工艺等因素对包覆效果的影响，克服了包覆后颗粒之间的团聚和粘连、尺寸不均一等问题，制备了包覆层厚度可控、单分散、尺寸均一的核-壳结构的胶体粒子。对所制备的胶体粒子的细胞毒性、磁共振成像显影性能、磁热疗性能及磁靶向给药性能进行了研究。结果表明，所制备的氧化铁纳米晶团簇和核-壳结构的胶体粒子均具有很低的细胞毒性和良好的磁共振成像显影性能，氧化铁纳米晶团簇具有优异的磁热疗性能，在相关领域具有应用前景。