由五羰基铁气相分解-氧化合成氧化铁纳米晶粒和纳米纤维及其修饰一体化制备与性质研究

超顺磁性氧化铁是应用于生物医学最重要的无机纳米材料之一。本项目以配位键化合物五羰基铁为原料，通过汽化-分解-氧化过程获得氧化铁纳米晶粒。分别采用超声雾化及本项目提出的"酒精灯"法控制五羰基铁汽化-分解速率；调节氧化气氛，结合不同的陶瓷介质改变热交换条件控制氧化过程；选择不同溶剂、浓度、溶液中预成核或添加晶核、修饰剂等方法控制成核-生长过程。分析五羰基铁气相分解-氧化过程机理。探索有机分子在气相条件下通过吸附作用控制晶粒形貌及大小的机制。优化各影响因素，获得粒度<20nm的单晶粒的纳米氧化铁。在外加磁场作用下，探索合成氧化铁纳米纤维的方法。在氧化铁纳米粒子收集过程中同步分别进行羧基聚乙二醇、葡聚糖、柠檬酸及四甲基氢氧化胺的修饰。利用修饰剂的吸附作用，借助超声震荡及加热等手段，提高粒子的分散性。获得能够在中性水基溶液中稳定分散的超顺磁性纳米粒子。

采用五羰基铁雾化分解-氧化合成多晶γ-Fe2O3纳米粒子，研究了不同温度、加热管直径和长度、单阶段及两阶段加热方式对产物形貌、分散性及磁性能的影响。雾化液中添加三乙二醇有利于形成球型的γ-Fe2O3纳米粒子，而三正辛基氧膦TOPO的加入对纳米粒子的分散起到了一定的作用。由甲氧基聚乙二醇羧酸MPEG-COOH和乙醇组成的收集液时纳米粒子的分散性有改善。本方法实现了一种一步连续化合成水分散性的超顺磁性氧化铁纳米粒子的合成装置及工艺，产物有望用于催化及润滑等领域。但是，本方法难以获得完全分散的纳米粒子。. 为了获得更好分散性的纳米粒子，作为本项目的拓展，我们后期工作集中在乙酰丙酮铁多醇热解方法制备水分散性的氧化铁纳米粒子。采用乙酰丙酮铁在MPEG、MPEG/MPEG-NH2、PEG/PEI及PEG/PVP中热解合成了4-20 nm超顺磁性氧化铁纳米粒子。以MPEG-NH2为还原剂，反应温度为320 ℃，热解乙酰丙酮铁制备了超顺磁性纤维状Fe3O4纳米粒子。合成的纳米粒子具有很好的分散性，在不同缓冲液及去离子水中具有良好的稳定性，选择不同反应溶剂可使氧化铁纳米粒子表面修饰以MPEG、MPEG/MPEG-NH2、PEG/PEI及PEG/PVP，表面可为负电性、中性及正电性。PEG/PVP修饰的纳米粒子具有高的载药率，其负载的阿霉素药物在酸性介质中具有更高的释放率，有望用于pH控制释放的药物载体。我们采用透析方法解决了水分散性氧化铁纳米粒子的清洗。我们测试了PEG/PEI修饰的氧化铁纳米粒子的r1、r2弛豫率，与生物医学科技工作者合作，用本项目合成的氧化铁纳米粒子作为造影剂的研究正在进行中，这些工作将在我们承担的下一个基金中仔细研究。通过MRI成像研究磁性氧化铁在大鼠脑中分布，结合组织解剖分析手段，评价氧化铁纳米粒子通过血脑屏障的情况，为神经科学及脑疾病相关载药做基础研究。. 本项目两部分工作均为一步法合成以多种高分子修饰的、具有水分散性、高结晶度的超顺磁性氧化铁纳米粒子，与现有国内外合成方法相比，为新颖的合成方法。发表文章11篇，其中SCI 4篇，EI 4篇，另2篇英文在投稿中。申请专利4项，2项授权。培养硕士研究生毕业3名，2名今年毕业，5名在读。