专利名称：具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种纳米磁性材料技术领域的方法，具体是一种具有二氧化硅包
覆的磁性微球的制备方法。
背景技术：
超顺磁性纳米颗粒由于其无剩磁、零矫顽力的特性，在细胞分离、热疗、药物耙向 输送以及核磁共振检测方面有着广泛的应用。在目前已有的制备方法中，在油相体系中反 应制得的油溶性磁性纳米颗粒无论是在形貌、粒径均一性和结晶度上都要明显好于在水相 体系中反应制得的水溶性磁性纳米颗粒。但是，要进一步在生物医学领域实际应用，通常需 要首先将油溶性磁性纳米颗粒转化为水溶性，并且再在其表面修饰上特定的官能团用于与 生物分子偶联。二氧化硅由于其良好的生物相容性和易于表面官能团修饰的特点，在生物 医用、临床诊断和免疫分析等领域有着广泛的应用，常被用于作为纳米颗粒的表面包覆层。
对于在油溶性磁性纳米颗粒表面包覆二氧化硅层的方法，目前文献报道的方法主 要分为两类一是先使用表面活性剂对油溶性磁性纳米颗粒的表面进行亲水化改性，然后 再通过St6ber方法包覆二氧化硅。常用的表面活性剂有十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基 硫酸钠等。二是先形成油包水的反相微乳液，油溶性磁性纳米颗粒经过配体交换后进入水
相。同样再通过Stiiber方法，在被限制大小的水相液滴中，包覆二氧化硅层。但是以上的两 类方法都存在着一定的不足，诸如需要使用表面活性剂预先进行表面亲水化改性，以及反 应时间较长等。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有二氧化硅包覆的磁性微球的 制备方法，利用纳米颗粒易于在两相溶液界面上排列，从而减小界面能的特性，形成由油溶 性磁性纳米颗粒稳定的水包油乳液或微乳液，形成由磁性纳米颗粒密集分布的油相液滴， 并进一步通过在该液滴的表面发生正硅酸四乙酯的水解，形成二氧化硅包覆层。本发明不 需要使用任何表面活性剂，反应操作过程简单，且反应时间短。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤 第一步、将氯化铁和油酸钠分散于含有正己烷、去离子水和无水乙醇的混合液中， 经加热处理后用去离子水洗涤分离出上层清液，将该上层清液烘干后得到油酸铁；
所述的氯化铁和油酸钠的摩尔比例为1 : 3 所述的混合液中含有正己烷、去离子水和无水乙醇的体积比为4 :3:7;
所述的加热处理是指在7(TC环境下搅拌反应4h ; 第二步、将油酸铁和油酸分散在l-十八烯溶液中，进行保护加热反应后制成油溶 性四氧化三铁磁性纳米颗粒；反应完毕后，反应产物冷却至室温，用无水乙醇沉淀反应产物 并经离心分离后将沉淀分散在正己烷中，得到油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒分散液。
所述的油酸铁和油酸的摩尔比为i : i;
所述的保护加热反应是指将在N2保护气氛下升温至32(TC环境下反应30min ;
所述的油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒分散液中四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓 度为5_20mg/mL。 第三步、向油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒分散液中依次加入非极性溶剂和水， 经超声乳化处理后得到纳米乳液； 所用的非极性溶剂是指长烷烃链类溶剂，如环己烷或正己烷，其用量为 0.5-10mL ; 所述的水的用量为1-lOmL ; 所述的超声乳化处理是指使用超声分散仪，超声乳化l-10min，使用功率为 80-300w ; 所述的纳米乳液中四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓度为0. 05-0. 3mg/mL。 第四步、向纳米乳液中加入正硅酸四乙酯和碱液并加温搅拌处理，最后用无水乙
醇离心分离并干燥后得到具有二氧化硅包覆的磁性微球。 所述的加温搅拌处理是指在室温至5(TC下搅拌反应3-6小时。 所述的正硅酸四乙酯与纳米乳液的体积比为0. 5-3% ; 所述的碱溶液是指25wt%的氨水溶液或lmol/L氢氧化钠溶液，该碱溶液与纳米 乳液的体积比为O. 1-3%。 本发明操作过程简单，制得的二氧化硅包覆的磁性微球具有高磁含量，粒径分布 较为均一，可以通过改变试验参数，调节磁性微球的粒径大小以及二氧化硅包覆层的厚度。 包覆后的磁性微球的粒径大小为50-400nm。在控制磁性微球的粒径大小的同时，就能简单 的控制微球的磁含量。表面包覆的二氧化硅层，则给进一步的表面修饰和应用带来方便。
图1为本发明的颗粒的透射电镜图。
图2为本发明的颗粒的透射电镜图。
图3为本发明的颗粒的透射电镜图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 1.取0. 811g氯化铁和4. 5625g油酸钠，分散在含有35mL正己烷，15mL去离子水 和20mL无水乙醇的混合溶液中，在7(TC下搅拌反应4h。用去离子水洗涤3次，分离收集上 层油溶性溶液，置于烘箱烘干24h，即得到油酸铁，备用。 2.取5mmo1油酸铁和3. 24mL油酸，分散在30mL 1-十八烯溶液中，在N2保护气氛 下升温至32(TC，反应30min。即得到油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒。反应完毕后，反应 产物冷却至室温，用无水乙醇沉淀反应产物，并多次离心分离，产物最后分散在正己烷中， 得到油溶性磁性颗粒分散液。四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓度为15mg/mL。
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3.取25 L四氧化三铁磁性纳米颗粒的分散液加入到正己烷/水的混合溶液中， 使用超声分散仪，超声乳化5min，使用功率为180w，形成乳液或微乳液。其中，正己烷lmL， 水5mL。 4.在上述乳液或微乳液中，加入100iiL正硅酸四乙酯和100iiL氨水，室温下搅拌 反应3小时。对于获得的产物，用无水乙醇离心分离3次，并干燥。所制备得的磁性微球平 均粒径为300nm。
实施例2 1.取0. 811g氯化铁和4. 5625g油酸钠，分散在含有35mL正己烷，15mL去离子水 和20mL无水乙醇的混合溶液中，在7(TC下搅拌反应4h。用去离子水洗涤3次，分离收集上 层油溶性溶液，置于烘箱烘干24h，即得到油酸铁，备用。 2.取5mmo1油酸铁和3. 24mL油酸，分散在30mL 1-十八烯溶液中，在N2保护气氛
下升温至32(TC，反应30min。即得到油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒。反应完毕后，反应
产物冷却至室温，用无水乙醇沉淀反应产物，并多次离心分离，产物最后分散在正己烷中，
得到油溶性磁性颗粒分散液。四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓度为15mg/mL。 3.取50 ii L四氧化三铁磁性纳米颗粒的分散液加入到正己烷/水的混合溶液中，
使用超声分散仪，超声乳化5min，使用功率为180w，形成乳液或微乳液。其中，正己烷lmL，
水5mL。 4.在上述乳液或微乳液中，加入100iiL正硅酸四乙酯和100iiL氨水，室温下搅拌 反应3小时。对于获得的产物，用无水乙醇离心分离3次，并干燥。所制备得的磁性微球平 均粒径为100nm。
实施例3 1.取0. 811g氯化铁和4. 5625g油酸钠，分散在含有35mL正己烷，15mL去离子水 和20mL无水乙醇的混合溶液中，在7(TC下搅拌反应4h。用去离子水洗涤3次，分离收集上 层油溶性溶液，置于烘箱烘干24h，即得到油酸铁，备用。 2.取5mmo1油酸铁和3. 24mL油酸，分散在30mL 1-十八烯溶液中，在N2保护气氛
下升温至32(TC，反应30min。即得到油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒。反应完毕后，反应
产物冷却至室温，用无水乙醇沉淀反应产物，并多次离心分离，产物最后分散在正己烷中，
得到油溶性磁性颗粒分散液。四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓度为15mg/mL。 3.取100 ii L四氧化三铁磁性纳米颗粒的分散液加入到正己烷/水的混合溶液中，
使用超声分散仪，超声乳化5min，使用功率为180w，形成乳液或微乳液。其中，正己烷lmL，
水5mL。 4.在上述乳液或微乳液中，加入100ii L正硅酸四乙酯和100ii L氨水，室温下搅拌 反应3小时。对于获得的产物，用无水乙醇离心分离3次，并干燥。所制备得的磁性微球平 均粒径为200nm。
权利要求
一种具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、将氯化铁和油酸钠分散于含有正己烷、去离子水和无水乙醇的混合液中，经加热处理后用去离子水洗涤分离出上层清液，将该上层清液烘干后得到油酸铁；第二步、将油酸铁和油酸分散在1-十八烯溶液中，进行保护加热反应后制成油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒；反应完毕后，反应产物冷却至室温，用无水乙醇沉淀反应产物并经离心分离后将沉淀分散在正己烷中，得到油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒分散液；第三步、向油溶性四氧化三铁磁性纳米颗粒分散液中依次加入非极性溶剂和水，经超声乳化处理后得到纳米乳液；第四步、向纳米乳液中加入正硅酸四乙酯和碱液并加温搅拌处理，最后用无水乙醇离心分离并干燥后得到具有二氧化硅包覆的磁性微球。
2. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所述 的氯化铁和油酸钠的摩尔比例为1 : 3。
3. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所述 的混合液中含有正己烷、去离子水和无水乙醇的体积比为4:3:7。
4. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所述的油酸铁和油酸的摩尔比为i : i。
5. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所用 的非极性溶剂是指长烷烃链类溶剂，其用量为0. 5-10mL。
6. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所用 的水的用量为l-10mL。
7. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所述 的正硅酸四乙酯与纳米乳液的体积比为0. 5-3%。
8. 根据权利要求1所述的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，其特征是，所述 的碱溶液是指25wt^的氨水溶液或lmol/L的氢氧化钠溶液，该碱溶液与纳米乳液的体积 比为0. 1-3%。
全文摘要
一种纳米磁性材料技术领域的具有二氧化硅包覆的磁性微球的制备方法，利用纳米颗粒易于在两相溶液界面上排列形成由油溶性磁性纳米颗粒稳定的水包油乳液或微乳液，并进一步通过在该液滴的表面发生正硅酸四乙酯的水解，形成二氧化硅包覆层。本发明不需要使用任何表面活性剂，反应操作过程简单，且反应时间短，包覆后的磁性微球的粒径大小为50-400nm。在控制磁性微球的粒径大小的同时，就能简单的控制微球的磁含量。
文档编号B22F1/02GK101783217SQ20091020074
公开日2010年7月21日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者何丹农, 刘晓晟, 沈新程, 程杰军, 许建荣, 金彩虹, 陈高祥 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司