磁性四氧化三铁纳米粒子的表面修饰与应用

外磁场下能够 定 向移动 ，粒径在一
２ ． 纳米 四氯化 三铁 的表面修 饰
２ ． １ 表面修饰 目的
磁性 纳米粒子的制备方法 虽然 比较 粒子具有极强的聚集倾 向。
降低其表面 能，减小 纳米粒子 间的相互
其二 ，四氧化三铁纳米颗粒表 面原 作用 ，稳定 纳米粒子 阻止其 团聚，以使
【 关键 词】四氧 化三铰 纳米粒 子 ｌ应 用ｌ表 面修 饰
纳米 四氧化 三铁概述
四氧 化 三铁 是 一 种 常 用 的磁 性 材 和氧化铁组成的化合物 。 料 ，又称 氧化 铁黑 ，呈黑色或灰蓝 色。 定范 围之 内具有超顺 磁性 ，以及在＃ ｔ ， ／ Ｊ Ｉ ］
它不溶于水 ，也不能与水反应 。与 交变 电磁场作用 下能产生热量等特性 ，
高分 子聚合物 修饰、无机材料修饰 、有 凝胶等 ；另一类是合成高分子聚合物 ， 机小分子修饰 、表面活性剂修饰 。
包 括 聚 乙烯 醇 （ Ｐ Ｅ Ｇ ） 、Ｐ ＶＡ 和 聚丙 烯 近 ，从而可实现纳米粒 子的分散 目的。
酸（ Ｐ ＡＡ） 等。 此外 ，一些功能性 的有机小分子还
成熟 ，但是因其 自身物理特性 ，导 致在 子存在许多 不饱和键 ，极易与其他 原子 粒子表面产生物理 、化学 等新 的功 能。 生产 、应 用过程 中受到诸多限制。 结合而趋于稳定 。 对纳米 四氧化三铁进行表面修 饰 ，
其一 ，一方面 四氧化三铁 本身具有
其三 ，四氧化三铁纳米颗粒表 面易 还可 以改变 粒子与基体 的相容性 ，使纳
其表面修饰方法做 了不 同的探究 ，总 的 的高分子有两类 ，一类为天然高分子材 到防止其团聚的 目的。包覆在磁 性纳米
来 说 可 以 分为 以 下 几 种 ：偶 联 剂 修 饰 、
料 ，如葡萄糖 、壳聚糖 、叶酸、脂质体 、 粒子表面的有机小分子的碳链在溶液 中
可 以 自由舒展 ，阻止了纳米粒的相互靠
此法可有 效改善 Ｆ ｅ Ｏ 纳米粒子 的 米粒 子进 行结合 ，在磁 性纳米粒子表面 在纳米粒表面形成一层 吸附膜把整个纳
生物相容性 。一般偶联剂必须 同时具备 进行包覆的一种方法 。 两种基 团 ： 一是能与磁性纳米粒表 面或 米粒包裹起来 ，从而使纳米粒子可分散
此法 可有 效改善四氧化三铁纳米粒 于有机溶剂 中的原理的一种表面修饰方
料行表面改性最主要的方法 之一 。
２ ． ２ ． ５表面活性剂修饰
２ ． ２ ． ３ 无机材料修饰
表面 活性剂修饰是基于磁性 纳米粒
无机材料修饰 是依靠 物理方法或范 子在 电解质溶液 中表面会吸附离子而带
德华作 用力将 无机 材料和四氧化 三铁 纳 电荷 ，加入带相反 电荷 的表 面活性剂会
非整数配位的化学价 。 米粒子均匀分散 ， 起到增强增韧的作用 。 磁性 ，容 易团聚 ；另一方面 由于 纳米颗 出现非化学平衡 、
粒具有极 高的比表 面积 ， 处于高能状态 ， 以上这 些特性 ，使得 四氧 化三铁纳 在 四氧化 三铁纳米粒子用于生 物医学领 为不 稳定体系 ，这导致 四氧化 三铁纳米 米粒子在应 用时需要进行表 面修饰 ，以 域 时，通过 修饰来获得 良好 的水溶 性 ，
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四氧化三铁是一种铁酸 盐 ， 属于纯净物 ， 酸反应 ，不溶于碱 ，也不溶于 乙醇 、乙 其化学性能稳定 ，因而可广泛应用于工
化学 式 ：Ｆ ｅ ３ ０ ，分 子 量 ２ ３ １ ． ５ ４ ，硬度 醚等有机溶剂 。 业 、生物医药等领域 。
很大 ，具有磁 性 ，可 以看成是 氧化 亚铁
中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ４ Ｉ ■
从而使修饰后的磁性纳米粒子在细胞分 使磁 性纳米粒子获得更好 的生物相容性
有机小分子修饰是对磁性纳米粒子
离、蛋 白质提纯 、核酸分离 、固定化酶 与水 中的稳定性 ，可增 强磁性纳米粒 子 进行表面有机 改性 ，此法主要是通过化 靶 向药物等诸多领域得 到更加广 阔的应 在人体 内参 与血液 循环 的时间 ，并通 过 学吸附或化学 反应在磁 性纳米粒 子的表 用前景。
制备磁性纳米 的前驱 体进 行反 应的极性 子在不同介质 中的分散性和稳定性 ，降 法 。 基 团；二是具有 能与有机 物机 体反应的 低磁性纳米粒子的表面活性 以避免其团
此法 对 表 面 活性 剂 的浓 度 要 求 较
有机官 能团。常 用的偶联 剂就 是硅 院偶 聚。 人 们 通 常使 用 Ｓ ｉ Ｏ ２ 、Ｚ ｎ Ｏ、Ａ １ ２ Ｏ ３ 高 ，当表面活性剂 的浓度大于 临界胶 束
空间位 阻作用来使 纳米粒子得 到较好 的 面形成一层有机包 覆层 ，减少 或消除表
稳定效果 。
２ ． ２ 表面修饰方法 ¨ Ｊ
根据 Ｆ ｅ Ｏ 的 不同用途 ，学者们对
面羟基层 的产 生 ，并利用有 机层 的空间
可用 于对磁性 纳米粒子的表面改性 位阻作用 ，对 羟基层进行屏蔽 ，从而达
磁性 四氧化 三铁纳米粒子 的表面修饰 与应用
孙 镇 镇 ／文
【 摘要 ｌ 四氧化三铁是 一种 常用的磁性材料 ，呈黑 色或灰 蓝 色，其化 学性能稳 定 ，用途 广泛 ，可应 用 于工业．生物 医药等领 域 。四氧化三 铰纳米拉 子的制备方 法 虽然比较成 熟 ，但是在 生产 、应 用过程 中却受 到很 多限 制 ，需要人 们进 一步研究与探 索其表 面修饰方法 ，以扩 大其应 用领域 。
２ ． ２ ． １ 偶联剂修饰
偶联 剂修饰法是通过偶联剂与纳米
此法可提高于 四氧化三铁纳米颗粒 可 以改变磁性纳米粒子 的性 能，如增加
粒子表面发生偶 联反应对 Ｆ ｅ Ｏ 纳米粒 在新型载药体 系中的药效 ，增强病毒药 其脂溶性或改变其光活性等。
子进行偶联改性 ，这种偶联作用力是通 物浓度 。 过两组份间的范德华力 、氢键 、离子键 和共价键的作用实现 的，是制备纳米材