专利名称：一种油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法
技术领域：
本发明涉及无机复合功能材料的制备、结构、性能及其应用研究领域， 具体涉及一种油相分散的磁性纳米颗粒转化为水相分散的磁性纳米颗粒的方 法。
背景技术：
磁性纳米材料是近年来发展起来的一种新型材料，它既具有纳米材料的性 质，还具有特殊的磁学性质，从而能够广泛地应用于生物和医学领域，如磁共
振成像(MRI)，细胞和蛋白的分离，药物靶向，癌症的诊断和治疗等。
目前，磁性纳米颗粒的化学合成方法中，高温分解法制备的磁性纳米颗粒， 如Hyeon等采用高温分解油酸铁复合物、Alivisatos group热分解Fe(CO)5， Sun 等高温分解Fe(acac)3制得的氧化铁纳米粒子，具有单分散性，粒径分布窄，磁 响应性好，晶格缺陷少，尺寸和形貌可控等优点。然而，这些方法得到的氧化 铁纳米粒子被油酸包覆着，由于不溶于水而极大的限制了它在生物医学领域的 应用，如何将油溶性磁性纳米颗粒转化为水溶性的磁性纳米颗粒得到了广泛的 关注。
如Yang等人用a-环糊精(a-CD)修饰油相磁性纳米颗粒，使磁粒表面的 油酸长链进入a-CD的疏水空腔，通过a-CD外腔的亲水基团把磁性纳米颗粒 拉入水相中[A^wo 2003, 3, 1555]; Qin等人用双亲高分子Pluronic F-127
来包覆油相磁性纳米颗粒，使Pluronic F-127嵌入磁性纳米颗粒表面的油相长 链中，利用链末端羟基的亲水性来实现相转移[A/v.Afo^". 2007, 19, 1874]; Lee等人在油相磁性纳米颗粒上修饰3-巯基丙酸，把磁粒转入水相中[/￡￡￡ 7V""s MwofeA. 2008,7,111],还有些人利用表面活性剂使体系呈乳状液，然后挥发有 机溶剂，使磁性纳米颗粒进入水相中[iV""oZ^".2005,5,645]。以上方法水相转 移后的磁性纳米颗粒均没有引入活性功能基团，还需进一步修饰功能基团才能 够应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了 一种通过氧化反应来实现油相磁 性纳米颗粒水相转移的方法，该方法能够快捷地将油相磁性纳米颗粒进行水 相转移，同时引入的羧基功能基团还可以连接蛋白、核酸、药物等，将磁性 纳米颗粒更好地的应用于生物医药领域。
本发明解决上述问题的技术方案
方案一
油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，包括以下步骤
(1) 将包覆有油酸的磁性纳米颗粒分散在有机混合溶剂中，得到固体物 含量为0.5~50mg/ml的磁流体；
(2) 加入浓度为0.01~0.5mol/L的氧化剂水溶液，搅拌反应0.5 24h;该 氧化剂与磁性纳米颗粒的质量比为1~5:1;
(3) 用外加磁场将磁性纳米颗粒从溶液中分离出来，弃上清，用水清洗 磁性纳米颗粒，分散在水中。
上述步骤(1)中的有机混合溶剂为非极性和极性有机溶剂的混合物；非
极性有机溶剂可以为正己烷、甲苯、氯仿或环己烷，极性有机溶剂可以为四 氢呋喃、乙酸乙酯或乙腈中的一种或几种，该非极性有机溶剂与极性有机溶
剂的体积比为1:0.5~10。
上述步骤(2)中氧化剂可以为03、 KMn04、 H202、 Os04、 K2Cr207、 Cr03、 Nal04或NaC10。
上述步骤(2)中还可加入催化剂，催化剂与磁性纳米颗粒的质量比为
40.001~0.04:1，该催化剂可以为V20s、 PtCl2或RuCl3。
方案二
油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，包括以下步骤
(1) 将包覆有油酸的磁性纳米颗粒分散在微乳液体系中，得到固体物含 量为0.5~50mg/ml的磁流体；
(2) 加入浓度为0.01~0.5mol/L的氧化剂水溶液，搅拌反应0.5~24h;该 氧化剂与磁性纳米颗粒的质量比为1~5:1;
(3) 用外加磁场将磁性纳米颗粒从溶液中分离出来，弃上清，用水清洗 磁性纳米颗粒，分散在水中。
上述步骤(1)的微乳液体系中含有有机溶剂、水和表面活性剂，表面活 性剂可以为十六垸基三甲基溴化铵、聚氧乙烯醇、Tween 20或十二烷基苯磺 酸钠，表面活性剂在微乳液中的浓度为0.7~200mmol/L。
上述步骤(2)中氧化剂可以为03、 KMn04、 H202、 Os04、 K2Cr207、 Cr03、 NaK)4或NaC10。
上述步骤(2)中还可加入催化剂，催化剂与磁性纳米颗粒的质量比为 0.001~0.04:1，该催化剂可以为V20s、 PtCl2或RuCb。 本发明的优点
本发明通过氧化反应， 一步实现了磁性纳米颗粒的相转移和表面的羧基 功能化修饰两个目的；该方法工艺简单，操作简便快捷；有效地降低了对油 相磁性纳米颗粒的清洗费用，并通过羧基基团可以进一步连接蛋白、核酸、 药物等，从而将磁性纳米颗粒更好地应用于生物医药领域。
图1是该方法的反应原理示意图。
图2是反应前后磁性纳米颗粒油相/水相分散图；其中A是反应前磁性纳 米颗粒油相分散图，B是反应后磁性纳米颗粒水相分散图；1和3是正己烷， 2和4是超纯水。
图3是正己烷中分散的Fe304磁性纳米颗粒的TEM图。
5图4是水相转移后的Fe304磁性纳米颗粒的TEM图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的反应原理是把油相磁性纳米颗粒表面的油酸长链 中的不饱和碳碳双键氧化成具有亲水性的羧基，使油相分散的磁性纳米颗粒转 化为水相分散的磁性纳米颗粒。
其具体实施方式
如下 实施例1:
将Fe304磁性纳米颗粒分散在正己垸中，得到固体物含量为20mg/ml的 Fe304磁性纳米颗粒的正己烷溶液，取该溶液2ml，加入2ml乙酸乙酯和2ml 乙腈，搅拌使该有机混合溶液混合均匀，再将124mg NaK)4和0.8mg RuCl3溶 解在3ml水中，滴加到上述有机混合溶液中，搅拌反应2h，反应结束后，利用 外加磁场将Fe304磁性纳米颗粒从溶液中分离出来，弃去上清溶液，Fe304磁性 纳米颗粒用超纯水清洗3次，分散在超纯水中，即得到水相分散的Fe304磁性 纳米颗粒。反应前磁性纳米颗粒油相分散状态如图2 (A)和图3所示，其中l 是正己烷，2是超纯水，可看到Fe304磁性纳米颗粒是分散在正己烷中的，反 应后磁性纳米颗粒水相分散状态如图2 (B)和图4所示，其中3是正己烷，4 是超纯水，可看到Fe304磁性纳米颗粒分散到了超纯水中。
实施例2:
将Fe304磁性纳米颗粒分散在正己烷中，得到固体物含量为20mg/ml的 Fe304磁性纳米颗粒的正己烷溶液，取该溶液2ml，加入10ml超纯水和30mg 十六垸基三甲基溴化铵(CTAB)，超声搅拌20min使形成微乳液，加入0.057ml NaClO溶液((:&8%)，搅拌反应50min，然后调节溶液pH值=12.5，再加入 0.285mlNaClO溶液和0.8mgRuCl3，继续搅拌反应lh，反应结束后，利用外加 磁场将Fe304磁性纳米颗粒从溶液中分离出来，弃去上清溶液，Fe304磁性纳米 颗粒用超纯水清洗3次，分散在超纯水中，即得到水相分散的Fe304磁性纳米颗粒。反应前磁性纳米颗粒油相分散状态如图2 (A)和图3所示，其中1是正 己烷，2是超纯水，可看到Fe304磁性纳米颗粒是分散在正己烷中的，反应后 磁性纳米颗粒水相分散状态如图2 (B)和图4所示，其中3是正己烷，4是超 纯水，可看到Fe304磁性纳米颗粒分散到了超纯水中。
实施例3:
将Fe304磁性纳米颗粒分散在正己烷中，得到固体物含量为20mg/ml的 Fe304磁性纳米颗粒的正己烷溶液，取该溶液2ml，加入6ml四氢呋喃，把124mg NaI04和0.8mg RuCl3溶解在3ml水中，滴加到上述有机溶液中，搅拌反应3h， 反应结束后，利用外加磁场将Fe304磁性纳米颗粒从溶液中分离出来，弃去上 清溶液，Fe304磁性纳米颗粒用超纯水清洗3次，分散在超纯水中，即得到水 相分散的Fe304磁性纳米颗粒。反应前磁性纳米颗粒油相分散状态如图2 (A) 和图3所示，其中1是正己垸，2是超纯水，可看到Fe304磁性纳米颗粒是分 散在正己烷中的，反应后磁性纳米颗粒水相分散状态如图2 (B)和图4所示， 其中3是正己烷，4是超纯水，可看到Fe304磁性纳米颗粒分散到了超纯水中。
权利要求
1、一种油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，其特征在于包括以下步骤(1)将包覆有油酸的磁性纳米颗粒分散在有机混合溶剂或微乳液体系中，得到固体物含量为0.5～50mg/ml的磁流体；(2)加入浓度为0.01～0.5mol/L的氧化剂水溶液，搅拌反应0.5～24h；所述氧化剂与磁性纳米颗粒的质量比为1～5∶1；(3)用外加磁场将磁性纳米颗粒从溶液中分离出来，弃上清，用水清洗磁性纳米颗粒，分散在水中。
2、 根据权利要求1所述的油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，其特征 在于步骤(1)是将包覆有油酸的磁性纳米颗粒分散在有机混合溶剂中， 得到固体物含量为0.5~50mg/ml的磁流体;所述有机混合溶剂为非极性和极性 有机溶剂的混合物；所述非极性有机溶剂为正己烷、甲苯、氯仿或环己烷， 极性有机溶剂为四氢呋喃、乙酸乙酯或乙腈中的一种或几种，所述非极性有 机溶剂与极性有机溶剂的体积比为1:0.5~10。
3、 根据权利要求1所述的油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，其特征 在于步骤(1)是将包覆有油酸的磁性纳米颗粒分散在微乳液体系中，得 到固体物含量为0.5~50mg/ml的磁流体;微乳液体系中的表面活性剂为十六垸 基三甲基溴化铵、聚氧乙烯醇、Tween20或十二烷基苯磺酸钠；所述表面活 性剂在微乳液中的浓度0.7 200mmol/L。
4、 根据权利要求1~3任一权利要求所述的油相磁性纳米颗粒向水相转移 的方法，其特征在于所述步骤(2)中氧化剂为03、 KMn04、 H202、 Os04、 K2Cr207、 Cr03、 Nal04或NaC10。
5、 根据权利要求4所述的油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，其特征 在于所述步骤(2)中还加入催化剂，催化剂与磁性纳米颗粒的质量比为0.001 ~0.04:1，所述催化剂为￥205、 PtCl2或RuCl3。
全文摘要
本发明涉及一种油相磁性纳米颗粒向水相转移的方法，即在油相磁性纳米颗粒溶液中加入氧化剂，通过反应，把油相磁性纳米颗粒表面的油酸长链中的不饱和碳碳双键氧化成具有亲水性的羧基，使油相分散的磁性纳米颗粒转化为水相分散的磁性纳米颗粒。该方法工艺简单，操作简便快捷，有效地降低了对油相磁性纳米颗粒的清洗费用，并且实现了磁性纳米颗粒表面的羧基功能化修饰，引入的羧基功能基团可以连接蛋白、核酸、药物等，从而将磁性纳米颗粒更好地应用于生物医药领域。
文档编号B01J19/00GK101579616SQ200910023020
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者崔亚丽, 张彩权, 彭明丽, 李雅丽, 苗 王, 超 陈 申请人:陕西北美基因股份有限公司