專利名稱：一種特異性功能磁流體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特異性功能磁流體的制備方法，屬于納米科學(xué)技術(shù)及生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁流體又稱磁性液體，是納米材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，它兼有固體的磁體和液體材料 的流動體，是一種新型的液體功能性材料。早期的磁流體主要用于密封、潤滑、分離、印染 以及環(huán)境保護(hù)等方面，并取得了實(shí)質(zhì)性的成功。近年來，隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和一些新 技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)將磁性納米顆粒進(jìn)行了表面修飾和改性，使其不但具有納米粒子的通常性 能，而且具有生物相容性、生物降解性和磁響應(yīng)性等特異性，因此在生物醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣 闊的應(yīng)用，如固定化酶、單(雙)靶向藥物、藥物控制釋放、核磁共振造影成像、DNA和細(xì) 胞分離技術(shù)等。
特異性功能磁流體的組成，可根據(jù)性能分為二部分 一部分是磁性核，體現(xiàn)出磁性納米 顆粒的大小、顆粒表面的性質(zhì)、懸浮穩(wěn)定性、磁響應(yīng)性等；另一部分是表面修飾和改性部分， 體現(xiàn)了生物相容、降解和穿透等性能。這些均對其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用具有顯著的影響， 是生物醫(yī)藥用磁流體的制備和應(yīng)用的主要前提。傳統(tǒng)的油基磁體流由于其非生物相容性，在 生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。而基于表面活性劑的水基磁流體很難對其進(jìn)行表面功能化 修飾或改性，其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用也受到一定程度的限制。
通過天然的有機(jī)高分子，特別是針對性合成的親水性有機(jī)高分子對磁體納米顆粒進(jìn)行表 面包覆修飾， 一方面提高磁性顆粒的生物相容性、懸浮穩(wěn)定性和對生物體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的 穿透力，延長其體內(nèi)循環(huán)時間；另一方面，有機(jī)高分子的活性基團(tuán)經(jīng)過表面修飾可同時負(fù)載 多種功能高分子(多肽、抗體、酶、DNA和RNA等)，從而可制備出特異性功能的磁性納米顆 粒材料。因而采用親水性有機(jī)高分子作為表面修飾劑的磁流體成為一種極具應(yīng)用前景的生物 醫(yī)藥用特異性功能磁流體。
目前，已有的生物醫(yī)藥用磁流體的表面修飾劑主要有聚乙二醇、葡聚糖、殼聚糖等。其中，聚乙二醇作為表面修飾劑的效果不夠理想；而葡聚糖和殼聚糖等親水性有機(jī)高分子一 方面成本非常高，另一方面現(xiàn)有合成方法制備的磁流體磁響應(yīng)性較弱。國內(nèi)邱廣亮等采用乳 化復(fù)合技術(shù)制備出粒徑為5(T375nm的磁性淀粉微球，在水相中具有較好的分散穩(wěn)定性(邱廣 亮，李永蘭等，化學(xué)科技，2001， 9 (4): 15 18)。但由于磁性淀粉復(fù)合顆粒粒徑較大，粒度 分布過寬，限制了其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，尤其是在磁靶向藥物技術(shù)中的應(yīng)用。因而， 開發(fā)新的低成本的、粒徑小于50nm且單分散性良好的、強(qiáng)磁響及高穩(wěn)定性的生物醫(yī)藥用特異 性功能磁流體仍具有重大的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提出一種特異性功能磁流體，它不但具有磁性納米顆粒的納米表 征性和磁響應(yīng)性，而且具有生物相容、生物降解和生物穿透等特異性。其組成可根據(jù)性能分 為二部分 一部分是磁性納米核，體現(xiàn)出磁性納米顆粒的大小、顆粒表面的性質(zhì)、懸浮穩(wěn)定 性、磁響應(yīng)性等；另一部分是表面修飾和改性部分，體現(xiàn)了生物相容、降解和穿透等性能。 所述的生物醫(yī)藥用特異性功能磁流體的進(jìn)一步特征在于，磁體無機(jī)納米顆粒是顆徑為1(T25nm 的Fe304顆粒，表面包覆有機(jī)合成生物基材料和偶聯(lián)結(jié)合的合成多肽的磁性納米顆粒的粒徑 小于45匿。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種所述的特異性功能磁流體的制備方法。
一種特異性功能磁流體的制備方法，具體操作步驟如下 第一步原料準(zhǔn)備
原料為FeC13. 6H20, FeS04. 7H20， NaOH或NH3.跳可溶性聚羥甲基糠醛，其分子量為 1500(T23000，合成多肽，其肽鏈數(shù)控制在15 20，所用原料均為分析純。 第二歩反應(yīng)液的配制
分別配制Fe3+和Fe2+的鐵鹽混合水溶液及NaOH或氨水溶液，鐵鹽混合水溶液中Fe3+離 子的濃度為0. 2 0. 5mol/L， Fc2+的濃度為0.廣0. 3 mol/L， Na0H或氨水溶液的濃度為0.廣0. 5 mol/L;導(dǎo)向肽的濃度為0. 2 2. 5mg/ml。第三步磁性核和表面修飾的磁流體制備
將計量的含F(xiàn)e3+、 Fe2+離子的鐵鹽溶液和由3 5份重量的可溶性聚5-羥甲基糠醛和40 份重量的二次蒸餾水所配制成的水溶液，加入到超重力反應(yīng)器(旋轉(zhuǎn)填充床)中，控制溫度 7(T80'C和調(diào)整轉(zhuǎn)速達(dá)到可產(chǎn)生離心加速度300 900 g的超重力。在1. 5 2. 5小時內(nèi)，滴加 完計量的NaOH或氨水溶液，并繼續(xù)保持超重力場1小時。停止旋轉(zhuǎn)，在所得到的黑色磁性懸 浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)該懸浮液的pH值至7，離心去除溶液中的沉淀物，然后，樣品經(jīng)二次 蒸餾水透析2 3天，除去未作用的游離聚5-羥甲基糠醛和其他非磁性成分，所得的溶液分別 用二次蒸餾水和磷酸緩沖溶液PBS (pH=7.40)清洗，濃縮后得產(chǎn)品(經(jīng)有機(jī)高分子表面修飾 的磁流體)。
第五步特異性功能磁流體的制備
在磷酸鹽緩沖溶液中，配制濃度為0.5 2.0mg/ml的導(dǎo)向肽0. 5 2. Oml，加入濃度為 0. 5 2. Omg/ml的碳二亞胺溶液0. 5 2. O;nl ，再加入第四步制得的磁流體100 200ml, 15 25。C的溫度下避光以200 400r/min的頻率震蕩20 26h，磷酸鹽緩沖溶液清洗，得到具有 特異性功能磁流體。
本發(fā)明有以下的特點(diǎn)和效果
丄、所發(fā)明的磁流體是一種生物醫(yī)藥用水基磁流體，具有良好的生物相容性，生物降解性， 生物穿透性，懸浮穩(wěn)定性和磁響應(yīng)性。
2、 磁流體中磁性聚5-羥甲基糠醛復(fù)合納米顆粒表面含有兩種反應(yīng)性功能基團(tuán)(呋喃和醚 基-0-)，可負(fù)載多種功能高分子(多肽、抗體、酶DNA和RNA等)。
3、 所發(fā)明磁流體的磁核，采用水熱超重力反應(yīng)法合成，通過優(yōu)化合成工藝(反應(yīng)物濃度、 堿液滴加速度、反應(yīng)溫度、時間和超重力加速度)，有效地控制了納米顆粒的成核速率、核生 長速率和納米粒徑分布。制備的磁流體中磁性聚5-羥甲基糠酸復(fù)合納米顆粒的平均粒徑小于
45nra，單分散性良好，可用于靶向給藥、細(xì)胞分離、腫瘤熱療和核磁共振造影成象等諸多領(lǐng) 域。4、磁性納米顆粒表面所偶聯(lián)結(jié)合的導(dǎo)向肽為合成12 15鏈結(jié)的肽，其合成方法是在 THF或DMF中，加入少量的濃硫酸，控制2(TC 65T，分步和分量加入甘氨酸、精氨酸、谷 氨酸、賴氨酸和L-亮氨酸或L-瓜氨酸等，控制氨基酸的品種、配比和合成工藝條件，控制肽 鏈結(jié)數(shù)為12-15個氨基酸，可以得到不同特異性能和不同用途的導(dǎo)向肽。
5、本發(fā)明的制備方法簡單易行，采用合成有機(jī)高分子作為穩(wěn)定劑，可顯著的降低生產(chǎn)成 本和提高產(chǎn)品的性能。
下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。本發(fā)明不限于這些具體的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
所有的實(shí)施例均按上述的制備方法的操作步驟操作。 實(shí)施例1
用二次蒸餾水分別配制0. 6mol/L Fe2+和0. 3raol/L Fe3+的混合溶液及0. 2mol/L NaOH溶 液。將3份重量的聚5-羥甲基糠醛加入40份的二次蒸熘水中，加熱到60'C使其溶解。
取鐵鹽的混合溶液50ml加入聚5-羥甲基糠醛溶液中，同時加入到旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器，調(diào) 節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，控制產(chǎn)生離心加速度300 900 g的超重力?？刂茰囟?(T8(TC，在1. 5 2. 5小 時內(nèi)，滴加完計量的NaOH水溶液，并繼續(xù)保持超重力場1小時。停止旋轉(zhuǎn)，在所得到的黑色 磁性懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)該懸浮液的pH值至7，離心去除溶液中的沉淀物，然后，樣品 經(jīng)二次蒸餾水透析2 3天，除去未作用的游離聚5-羥甲基糠醛和其他非磁性成分，所得的溶 液分別用一次蒸餾水和磷酸緩沖溶液PBS (pH=7.40)清洗，濃縮后得產(chǎn)品(經(jīng)有機(jī)高分子表 面修飾的磁流體)。
在200mlTHF中，加入0. 5ml濃硫酸，控制2(TC 65'C，分三次加入甘氨酸、精氨酸、谷 氨酸、賴氨酸和L-亮氨酸或L-瓜氨酸等各5g，保溫反應(yīng)15 20小時。濃縮結(jié)晶和分離出產(chǎn) 物，再用酒精重結(jié)晶，得導(dǎo)向肽。通過控制氨基酸的品種、配比和合成工藝條件，控制肽聯(lián) 結(jié)數(shù)為.12-15個氨基酸，可以得到不同特異性能和不同用途的導(dǎo)向肽。
在磷酸鹽緩沖溶液中，配制濃度為1. 3mg/ml的導(dǎo)向肽5. 5ml，加入濃度為0. 9mg/ml的碳 二亞胺溶液4.0ml，再加入第四步制得的磁流體200ml， 22 3(TC的溫度下避光以200 400r/min的頻率震蕩20 22h,磷酸鹽緩沖溶液清洗，得到具有特異性功能磁流體。
磁流體中聚5-羥甲基糠醛包覆的磁性納米顆粒形狀為柔性近球形，單分散性良好，粒徑 在30 45nm之間，比飽和磁化強(qiáng)度為46emu/g。磁流體中含F(xiàn)e304 12mg/ml,聚5-羥甲基糠 醛約2.0mg/ml，導(dǎo)向肽約1.0mg/ml。磁流體樣品具有良好的懸浮穩(wěn)定性，在3 5個月內(nèi)由于 重力作用產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象不明顯。
實(shí)施例2
用二次蒸餾水分別配制Q. 8mol/L Fe2+和0, 3mol/L Fe3+的混合溶液及0. 4mol/L NaOH溶 液。將5份重量的聚5-羥甲基糠醛加入50份的二次蒸餾水中，加熱到6(TC使其溶解。
取鐵鹽的混合溶液80nil加入聚5-羥甲基糠醛溶液中，同時加入到旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器，調(diào) 節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，控制產(chǎn)生離心加速度500 800 g的超重力?？刂茰囟?(T90。C，在1. 5 2. 0小 時內(nèi)，滴加完計量的NaOH水溶液，并繼續(xù)保持超重力場1.5小時。停止旋轉(zhuǎn)，在所得到的黑 色磁性懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)該懸浮液的pH值至7，離心去除溶液中的沉淀物，然后，樣 品經(jīng)二次蒸餾水透析2 3天，除去未作用的游離聚5-羥甲基糠醛和其他非磁性成分，所得的 溶液分別用二次蒸餾水和磷酸緩沖溶液PBS (pH=7.40)清洗，濃縮后得產(chǎn)品(經(jīng)有機(jī)高分子 表面修飾的磁流體)。
導(dǎo)向肽的制備方法同例1。
在磷酸鹽緩沖溶液中，配制濃度為L5mg/ml的導(dǎo)向肽6.5ml，加入濃度為1.2mg/ml的碳 二亞胺溶液4.2ml，再加入第四步制得的磁流體160ml, 25 30°C的溫度下避光以300 350r/min的頻率震蕩20 22h，磷酸鹽緩沖溶液清洗，得到具有特異性功能磁流體。
磁流體中聚5-羥甲基糠醛包覆的磁性納米顆粒形狀為柔性近球形，單分散性良好，粒徑 在38 45腦之間，比飽和磁化強(qiáng)度為 48emu/g。磁流體中含F(xiàn)e3(H 15nig/ml，聚5-羥甲基 糠醛約1.8mg/ml，導(dǎo)向肽約1. lmg/ml。磁流體樣品具有良好的懸浮穩(wěn)定性，在4、個月內(nèi)由 于重力作用產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象不明顯。實(shí)施例3
用二次蒸餾水分別配制0.6mol/L Fe2+和0. 3mol/L Fe3+的混合溶液及0. 5啦1/L NaOH溶 液。將8份重量的聚5-羥甲基糠醛加入60份的二次蒸餾水中，加熱到60'C使其溶解。
取鐵鹽的混合溶液120ml加入聚5-羥甲基糠醛溶液中，同時加入到旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器， 調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，控制產(chǎn)生離心加速度800 900 g的超重力。控制溫度80 95°C，在1. 5 2. 0 小時內(nèi)，滴加完計量的NaOH水溶液，并繼續(xù)保持超重力場2.0小時。停止旋轉(zhuǎn)，在所得到的 黑色磁性懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)該懸浮液的pH值至7，離心去除溶液中的沉淀物，然后， 樣品經(jīng)二次蒸餾水透析2 3天，除去未作用的游離聚5-羥甲基糠醛和其他非磁性成分，所得 的溶液分別用二次蒸餾水和磷酸緩沖溶液PBS (pH=7.40)清洗，濃縮后得產(chǎn)品(經(jīng)有機(jī)高分 子表面修飾的磁流體)。
導(dǎo)向肽的制備方法同例1。
在磷酸鹽緩沖溶液中，配制濃度為2. Omg/ral的導(dǎo)向肽3. Oml，加入濃度為1. 5mg/ml的碳 二亞胺溶液3.5ml，再加入第四步制得的磁流體120ml， 25 33°C的溫度下避光以350 450rZmin的頻率震蕩18 20h，磷酸鹽緩沖溶液清洗，得到具有特異性功能磁流體。
本發(fā)明的水基磁流體具有良好的生物相容性、生物可降解性、生物穿透性、懸浮穩(wěn)定性 和磁響應(yīng)性，可用于細(xì)胞分離、腫瘤熱療、核磁共振影成像和靶向給藥等生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、本發(fā)明涉及一種特異性功能磁流體的制備方法，其特征在于以含F(xiàn)e+3、Fe+2的水溶液為原料，與NaOH水溶液或氨水和聚5-羥甲基糠醛水溶液，經(jīng)水熱超重力反應(yīng)和表面修飾，而得到表面修飾的磁流體，再與合成導(dǎo)向肽偶聯(lián)結(jié)合，得到具有生物相容性、生物降解性、生物穿透性、磁響應(yīng)性和納米顆粒特性等特異性功能磁流體。
2、 按照權(quán)利要求1所述，其特征在于磁性核和表面修飾，是在超重力場里，F(xiàn)e3+、 Fe2+ 離子發(fā)生水熱超重力反應(yīng)而生成Fe304納米磁核，并與聚5-羥甲基糠醛發(fā)生表面修飾作用，表面 修飾后的磁性納米顆粒粒徑小于45nm。
3、 按照權(quán)利要求l所述，其特征在于經(jīng)表面修飾后的磁性納米顆粒與合成導(dǎo)向肽的偶聯(lián) 結(jié)合，是在磷酸鹽緩沖溶液中，導(dǎo)向肽和碳二亞胺，與經(jīng)表面修飾后的磁性納米顆粒進(jìn)行表面 偶聯(lián)結(jié)合，得到具有特異性功能磁流體。
4、 按照權(quán)利要求l所述，其特征在于導(dǎo)向肽的合成，是在有機(jī)溶劑中，在催化劑和控制 一定溫度下，由多種氨基酸經(jīng)成肽反應(yīng)而生成，氨基酸品種有甘氨酸、精氨酸、谷氨酸、賴 氨酸和L-亮氨酸或L瓜氨酸有機(jī)溶劑為四氫呋喃或N， N-二甲基甲酰胺，催化劑為濃硫酸， 控制肽鏈結(jié)數(shù)為12-15個氨基酸，控制氨基酸的品種、配比和合成工藝條件，可以得到不同 特異性功能和不同用途的導(dǎo)向肽。
5、權(quán)利要求1或2 4所述一種特異性功能磁流體的制備方法，其特征在于，具體操作歩驟.第一歩原料準(zhǔn)備原料為FeC13.6H20， FeS04.7H20， NaOH或NH3. H20，可溶性聚羥甲基糠醛，其分子 量為15000 23000，合成多肽，其肽鏈數(shù)控制在15 20，所用原料均為分析純。第二步反應(yīng)液的配制 '分別配制Fe3+和Fe2+的鐵鹽混合水溶液及NaOH或氨水溶液，鐵鹽混合水溶液中Fe3十 離子的濃度為0.2 0.5mol/L， Fe2+的濃度為0.1~0.3 mol/L， NaOH或氨水溶液的濃度為0.1~0.5 mol/L;導(dǎo)向肽的濃度為0.2 2.5mg/ml。第=步磁性核和表面修飾的磁流體制備將計量的含F(xiàn)e3+、 Fe2十離子的鐵鹽溶液和由3~5份重量的可溶性聚5-羥甲基糠醛和40 份重量的二次蒸餾水所配制成的水溶液，加入到超重力反應(yīng)器(旋轉(zhuǎn)填充床)中，控制溫度 70 8(TC和調(diào)整轉(zhuǎn)速達(dá)到可產(chǎn)生離心加速度300 900g的超重力。在1.5 2.5小時內(nèi)，滴加 完計量的NaOH或氨水溶液，并繼續(xù)保持超重力場1小時。停止旋轉(zhuǎn)，在所得到的黑色磁性 懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)該懸浮液的pH值至7，離心去除溶液中的沉淀物，然后，樣品經(jīng)二 次蒸餾水透析2-3天，除去未作用的游離聚5-羥甲基糠醛和其他非磁性成分，所得的溶液分 別用二次蒸餾水和磷酸緩沖溶液PBS (pH=7.40)清洗，濃縮后得產(chǎn)品(經(jīng)有機(jī)高分子表面修 飾的磁流體)。第五步特異性功能磁流體的制備在磷酸鹽緩沖溶液中，配制濃度為O. 5 2. Omg/ml的導(dǎo)向肽O. 5 2. Oml，加入濃度為O. 5 2.0mg/ml的碳二亞胺溶液0. 5 2.0ml，再加入第四步制得的磁流體100 200ml, 15 25。C 的溫度下避光以200 400r/min的頻率震蕩20 26h，磷酸鹽緩沖溶液清洗，得到具有特異 性功能磁流體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特異性功能磁流體的制備方法，其特征在于以含F(xiàn)e⁺³、Fe⁺²的水溶液為原料，與NaOH水溶液和聚5-羥甲基糠醛水溶液，在超重力場里經(jīng)水解和表面修飾，而得到表面修飾的磁流體，再與合成導(dǎo)向肽偶聯(lián)結(jié)合，得到具有生物相容性、生物降解性、生物穿透性、磁響應(yīng)性和納米顆粒特性等特異性功能磁流體，聚5-羥甲基糠醛是由生物基材料5-羥甲基糠醛，通過聚合法獲得的可溶性高分子有機(jī)物，合成導(dǎo)向肽是在有機(jī)溶劑中，在催化劑和控制一定溫度下，由多種氨基酸經(jīng)成肽反應(yīng)而生成，控制氨基酸的品種、配比和合成工藝條件等，可以得到不同特異性功能和不同用途的導(dǎo)向肽。
文檔編號H01F41/02GK101409125SQ20081002123
公開日2009年4月15日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者張文娟, 張春來, 徐安民, 曹再林, 凱 楊, 王乃劍, 王友志, 王圣良, 王玉成, 王理想, 靳長娟, 高玉忠 申請人:徐州諾特化工有限公司