專利名稱：含錳鐵磁性中空微球及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性中空微球制備及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
磁性微球是從上世紀(jì)70年代逐步發(fā)展并被廣泛應(yīng)用到生物、醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域。由于磁性微球?qū)ν獯艌?chǎng)有響應(yīng)，所以磁性微球可以在磁場(chǎng)中做定向移動(dòng)，由于這一特性使它成為一種高效的藥物載體，利用這一點(diǎn)可將它與藥物配制在一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)中，通過(guò)足夠強(qiáng)的外磁場(chǎng)引導(dǎo)使負(fù)載藥物在體內(nèi)定向移動(dòng)至靶區(qū)，藥物以受控的方式從載體中釋放出來(lái)，提高靶區(qū)藥物濃度，同時(shí)可減少用藥量并使治療費(fèi)用降低，減少藥物對(duì)全身的毒副作用。磁性中空微球由于其具有較大的比表面積可以負(fù)載更多的藥物，使其可以作為一種高效的磁靶向藥物載體材料。它是一種新穎的功能高分子材料，在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、工業(yè)應(yīng)用等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前研究比較多的磁性中空微球中，磁性成分是Fe3O4，但Fe3O4極易被氧化而失去了磁性，不能作為磁靶向材料。因其是由Fe2+和Fe3+組成的，F(xiàn)e2+很容易被氧化成Fe3+，從而使Fe3O4失去磁性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種不易被氧化、磁性能好、比表面積大、工藝操作簡(jiǎn)單且成本低的含錳鐵磁性中空微球及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明提出的含錳鐵磁性中空微球，制備方法包括如下步驟(1)沉積法制備含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球
將重量固含量為14～16％的聚苯乙烯微球乳，加入成核劑，攪拌，然后與二價(jià)錳鹽和二價(jià)鐵鹽的混合物反應(yīng)，最后加入沉淀劑，75～90℃反應(yīng)3～5小時(shí)，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球；所說(shuō)的聚苯乙烯微球乳液的制備方法可參見(jiàn)中國(guó)專利CN1793187，其粒徑為60～300nm。
所說(shuō)的成核劑選自聚乙二醇4000(PEG-4000)、聚乙二醇6000(PEG-6000)或乙二醇(EG)等中任一種。
所述的二價(jià)錳鹽為氯化錳、硫酸錳或硝酸錳等中的一種以上；所說(shuō)的二價(jià)鐵鹽為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵等中的一種以上；所說(shuō)的沉淀劑選自尿素、六亞甲基四胺(HMTA)或四丁基氫氧化銨等中任一種；聚苯乙烯微球乳液∶成核劑∶二價(jià)錳鹽∶二價(jià)鐵鹽∶沉淀劑＝2∶300～400∶0.6～2.2∶6～8∶14～28，質(zhì)量比；(2)含錳鐵磁性中空微球顆粒的制備將步驟(1)的含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)，得到含錳鐵磁性中空微球，燒結(jié)溫度為200～600℃，燒結(jié)時(shí)間為2～5小時(shí)；梭得到的含錳鐵磁性中空微球，其主要成分包括四氧化三錳(Mn3O4)、四氧化三鐵(Fe3O4)和鐵酸錳(MnFe2O4)。
本發(fā)明得到的含錳鐵磁性中空微球，是一種功能性磁性材料，比表面積為0.5～50m2/g，為一種具有單分散型的磁性中空微球材料，可用于磁靶向藥物載體材料外還可用于細(xì)胞分離、固定化酶、DNA分離、腫瘤靶向治療及核酸雜交等生物和醫(yī)藥領(lǐng)域。
本發(fā)明的方法，以重金屬M(fèi)n代替Fe2+，這樣產(chǎn)生的磁性物質(zhì)不易被氧化。本發(fā)明的含錳鐵磁性中空微球可以反復(fù)磁化且磁性能好，可制成信息儲(chǔ)存設(shè)備、磁放大器等材料，還可用于著色劑、生物制劑等領(lǐng)域。
本發(fā)明的方法，所使用的原料來(lái)源廣、成本低，操作方法簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1實(shí)施例1的含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球透射電鏡照片。
圖2實(shí)施例2的含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球透射電鏡照片。
圖3實(shí)施例1的含錳鐵磁性中空微球透射電鏡照片。
圖4實(shí)施例1的含錳鐵磁性中空微球的磁性能曲線。
圖5實(shí)施例2的含錳鐵磁性中空微球透射電鏡照片。
圖6實(shí)施例2的含錳鐵磁性中空微球的磁性能曲線。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取含固量16％的聚苯乙烯微球(140nm)乳液2克至三角燒瓶中，加入200毫升去離子水，在超聲波中超聲10分鐘倒入配有機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，調(diào)整攪拌器的轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分，加入去離子水1000ml和乙二醇(EG)300ml進(jìn)行攪拌；將2.18克的氯化錳和6.12克的硫酸亞鐵加入燒杯中，再加入200ml去離子水?dāng)嚢?，待溶解后加入到三口燒瓶中；?.17mol六亞甲基四胺加入到燒杯中再加入100ml去離子水?dāng)嚢杈徛尤氲饺跓恐?；將水浴溫度升?0℃加熱3小時(shí)后冷卻至室溫。
將所得到的溶液放入離心機(jī)進(jìn)行離心洗滌(離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分)，倒去上層清夜，加水后繼續(xù)離心，如此往復(fù)4次進(jìn)行洗滌。將經(jīng)洗滌后的樣品放入80℃的真空烘箱中干燥24小時(shí)得到含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球。
采用透射電子顯微鏡(JEM-1200EX II型，日本JEOL公司)對(duì)含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球的形貌進(jìn)行觀察，其結(jié)果如圖1所示。取1克烘干后的含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球樣品放入磁方舟中，并將磁方舟置于兩端密閉的管式爐中通氮?dú)?小時(shí)以除去管中的氧氣，然后將管內(nèi)溫度升溫至300℃，在此溫度下燒結(jié)樣品3小時(shí)；然后緩慢冷卻到室溫以得到含錳鐵磁性中空微球。其比表面積為7.7359m2/g。
采用透射電子顯微鏡(JEM-1200EX II型，日本JEOL公司)對(duì)含錳鐵磁性中空微球的形貌進(jìn)行觀察，其結(jié)果如圖3所示。
采用軟磁材料測(cè)量(BH)儀(TPM-7，中國(guó)科學(xué)院)對(duì)含錳鐵磁性中空微球樣品進(jìn)行比飽和磁化強(qiáng)度，比剩余磁化強(qiáng)度，相對(duì)剩余磁化強(qiáng)度，矯頑力等磁性能測(cè)試，其結(jié)果如圖4所示。
實(shí)施例2取含固量14％聚苯乙烯微球(100nm)乳液2克，至三角燒瓶中，加入1200毫升去離子水，在超聲波中超聲20分鐘倒入配有機(jī)械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，調(diào)整攪拌器的轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分，加入聚乙二醇4000(PEG-4000)20g進(jìn)行攪拌；將0.59克氯化錳和8.34克硫酸亞鐵加入燒杯中再加入200ml去離子水?dāng)嚢?，待溶解后加入到三口燒瓶中；?0.6克尿素，加入到燒杯中再加入100ml去離子水?dāng)嚢杈徛尤氲饺跓恐校粚⑺囟壬?0℃加熱5小時(shí)后冷卻至室溫。
將所得到的溶液放入離心機(jī)進(jìn)行離心洗滌(離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分)，倒去上層清夜，加水后繼續(xù)離心，如此往復(fù)4次進(jìn)行洗滌。將經(jīng)洗滌后的樣品放入80℃的真空烘箱中干燥24小時(shí)得到含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球。
采用透射電子顯微鏡(JEM-1200EX II型，日本JEOL公司)對(duì)含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球的形貌進(jìn)行觀察，其結(jié)果如圖2所示。
取烘干后的含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球樣品1克放入磁方舟中，并將磁方舟置于兩端密閉的管式爐中通氮?dú)?小時(shí)以除去管中的氧氣，然后將管內(nèi)溫度升溫至600℃，在此溫度下燒結(jié)樣品5小時(shí)；然后緩慢冷卻到室溫以得到含錳鐵磁性中空微球。其比表面積為23.8460m2/g。
采用透射電子顯微鏡(JEM-1200EX II型，日本JEOL公司)對(duì)含錳鐵磁性中空微球的形貌進(jìn)行觀察，其結(jié)果如圖5所示。
采用軟磁材料測(cè)量(BH)儀(TPM-7，中國(guó)科學(xué)院)對(duì)含錳鐵磁性中空微球樣品進(jìn)行比飽和磁化強(qiáng)度，比剩余磁化強(qiáng)度，相對(duì)剩余磁化強(qiáng)度，矯頑力等磁性能測(cè)試，其結(jié)果如圖6所示。
權(quán)利要求
1.一種含錳鐵磁性中空微球的制備方法，包括如下步驟(1)沉積法制備含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球?qū)⒅亓抗毯繛?4～16％的聚苯乙烯微球乳，加入成核劑，攪拌，然后與二價(jià)錳鹽和二價(jià)鐵鹽的混合物反應(yīng)，最后加入沉淀劑，75～90℃反應(yīng)3～5小時(shí)，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球；所說(shuō)的聚苯乙烯微球乳液的制備方法可參見(jiàn)中國(guó)專利CN1793187，其粒徑為60～300nm，重量固含量為14～16％。(2)含錳鐵磁性中空微球顆粒的制備將步驟(1)的含錳鐵磁性核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球放入磁方舟(由于磁方舟寬度較短，其外形利于在狹長(zhǎng)形的管式爐中放置)，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)，得到含錳鐵磁性中空微球，燒結(jié)溫度為200～600℃，燒結(jié)時(shí)間為2～5小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的成核劑選自聚乙二醇4000、聚乙二醇6000或乙二醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的二價(jià)錳鹽為氯化錳、硫酸錳或硝酸錳中的一種以上；所說(shuō)的二價(jià)鐵鹽為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵等中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的沉淀劑選自尿素、六亞甲基四胺(HMTA)或四丁基氫氧化銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，聚苯乙烯微球乳液∶成核劑∶二價(jià)錳鹽∶二價(jià)鐵鹽∶沉淀劑＝2∶300～400∶0.6～2.2∶6～8∶14～28，質(zhì)量比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的方法制備的含錳鐵磁性中空微球。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含錳鐵磁性中空微球的應(yīng)用，其特征在于，用于磁靶向藥物載體材料外還可用于細(xì)胞分離、固定化酶、DNA分離、腫瘤靶向治療及核酸雜交等生物和醫(yī)藥領(lǐng)域。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含錳鐵磁性中空微球及其制備方法和應(yīng)用。該磁性核/殼復(fù)合微球的原料是聚苯乙烯微球、二價(jià)錳鹽、二價(jià)鐵鹽、成核劑、沉淀劑。它們按一定的質(zhì)量配比，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛿嚢璧臓顟B(tài)下制備得到聚苯乙烯－含錳鐵氧體核殼復(fù)合顆粒。采用在氮?dú)鈿夥障拢邷貙⒑?殼球中的有機(jī)核(聚苯乙烯)燒結(jié)掉，從而得到具有中空結(jié)構(gòu)的含錳鐵磁性微球。由本發(fā)明制得的空心微球磁性能好、具有一定的比表面積且不易被氧化，可以作為藥物載體靶向材料，在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、工業(yè)應(yīng)用等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C04B35/36GK101086911SQ20071003951
公開(kāi)日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者陳建定, 張曉俊, 宣昭峰, 黃廣建, 馬新勝, 吳秋芳 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 上海華明高技術(shù)(集團(tuán))有限公司