有机无机纳米复合材料的概述

本科毕业论文题目：有机/无机纳米磁性复合物的概述学院：化学与化工学院班级： 08级化学3班姓名：吴桐指导教师：沈腊珍职称：副教授完成日期： 2012 年 06 月 05 日有机/无机纳米磁性复合物的概述摘要: 本文主要介绍了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备、应用机理、应用优点，并且总结了几种典型的纳米磁性复合物的性能改善。

同时，概括了有机/无机纳米磁性物在应用上的研究及其未来的发展前景，重点介绍了有机/无机纳米磁性物在抗癌药物、电磁和其它方面的应用。

其中包括两种纳米磁性复合抗癌药物、导电聚合物/无机纳米磁性复合材料以及由其他几种不特定的有机与无机纳米磁性粒子组合后形成的复合材料，分别介绍了它们的制备、机理及在生活其它方面的一些应用前景。

关键词: 抗癌药物；导电材料；有机物；纳米磁性复合物；无机粒子目录0.前言 (1)1 抗癌药/无机纳米磁性复合物 (1)1.1引言 (1)1.2抗癌有机物 (1)1.2.1顺铂 (1)1.2.2 紫杉醇 (2)1.3 抗癌有机物的纳米磁性复合药物 (2)1.3.1 顺铂的纳米磁性复合药物 (2)1.3.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物 (2)1.4 有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景 (3)2 导电聚合物/无机纳米磁性复合材料 (3)2.1引言 (3)2.2 聚吡咯 (3)2.2.1. 基础知识 (4)2.2.2. 导电机理 (4)2.2.3. 合成 (4)2.3 聚吡咯/无机纳米磁性复合材料 (4)3 其它有机物/无机纳米磁性复合物 (7)3.1引言 (7)3.2 催化应用 (7)3.3 分离应用 (7)3.4 气体传感材料 (8)4 结论 (8)参考文献： (9)致谢 (12)0 前言本文简单概述了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备与应用，大致将它们分为三类，分别为抗癌药/无机纳米磁性复合药物，聚吡咯/无机纳米磁性复合材料，其它有机物/无机纳米磁性复合物。

它们分别应用于靶向抗癌，电磁材料，以及其它方面。

本文重点从以上三个角度展开讨论，分别概述了它们三种复合物的制备，运用机理，应用等。

这里主要涉及到的抗癌药物为顺铂（DDP）、紫杉醇，导电聚合物选用代表性的聚吡咯，其它有机物还有带功能团的杯芳烃、磷脂、聚苯乙烯、聚羧酸等，涉及到的纳米磁性无机粒子主要有四氧化三铁、铁氧体、γ-Fe3O4等。

1 抗癌药/无机纳米磁性复合物1.1引言纳米技术的迅速发展，使其在细胞生物学领域的应用越发广泛，为卫生医药的研究和发展提供了新的技术和手段。

小的尺寸、大的比表面积、好的稳定悬浮性及其能在外加磁场的条件下进行次导向性的运输与富集等特点，使超顺磁纳米粒子在生物医药方面的应用前景日益广泛，尤其在抗癌药物方面的研究是越来越深入。

此处主要讨论四氧化三铁纳米磁性微粒，因为它是一种制备相对简单、磁性强、生物相容性又好的磁性粒子，但四氧化三铁磁性纳米颗粒比表面积大，磁性偶极间相互吸引易导致团聚。

现在制备四氧化三铁纳米颗粒采用的方法一般有滴定水解法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法[1]等。

在抗癌有机大分子纳米药物选择方面，以顺铂、紫杉醇的应用最为广泛。

顺铂（DDP）是一种配合物，拥有双功能基团，以顺铂为主的联合化疗已成为治疗癌症的经典方案之一[2]；紫杉醇是具有特异性、周期性的广谱抗癌药，是生物提取剂，对多种肿瘤均有良好效果[3]。

但他们的长期使用会使化疗敏感度下降，肿瘤耐药性增强,同时会让化疗者耐受力下降[4]，所以使用纳米磁性四氧化三铁粒子作为药物载体与抗癌药物复合后，将药物靶向运至病灶部位，以深入癌细胞发挥有效作用，这样会使药物的抗癌效果大幅提高，而不良反应却可降至最低，从而形成快速、高效、低毒的药物制剂[5]。

1.2抗癌有机物1.2.1顺铂顺铂是第一个研究发现具有抗癌活性的配合物，化学式为顺式二氨基二氯络铂，中文别名是顺式铂等，外文缩写为DDP。

它是金属有机络合物，主要作用靶点是癌细胞鸟嘌呤的N7原子配位，从而扰乱了癌细胞DNA的正常复制与转录，或其与核蛋白及胞浆蛋白的结合[6]。

1.2.2 紫杉醇紫杉醇又称为紫素、泰素，分子式为C47H51NO14，是一种新型的抗微管药物,可促进微管蛋白的聚合来抑制解聚,从而保持了微管蛋白的稳定,抑制了细胞的有丝分裂[7]。

1.3 抗癌有机物的纳米磁性复合药物1.3.1 顺铂的纳米磁性复合药物1.3.1.1 顺铂的纳米磁性复合药物的制备方法这是一种由纳米四氧化三铁颗粒、羧基多糖和顺铂组成的磁性纳米球。

它先是在羧基多糖存在条件下合成纳米四氧化三铁颗粒，离心去除不稳定大颗粒，超滤去除羧基多糖及其它电解质，再将他们与顺铂耦联，随后在蒸馏水中透析去除游离顺铂得到以纳米磁性四氧化三铁为载体的载顺铂磁性纳米球[8]。

1.3.1.2 顺铂的纳米磁性复合药物的抗癌机理纳米磁性四氧化三铁颗粒的磁导向性决定了顺铂的运输与富集，在肿瘤表面加2h 4000Gs的外磁场，由静脉注射纳米复合药物，药物会顺磁场方向移动，从而到达指定的病灶部位，使顺铂有效地作用于癌细胞，达到高效、速效地杀灭癌细胞[9]。

1.3.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物1.3.2.1 紫杉醇的纳米磁性复合药物的制备方法因纳米微粒四氧化三铁的顺磁性，以及脂质体的可透过细胞膜性，紫杉素的纳米磁性复合药物即为磁性紫杉醇-四氧化三铁-载药脂质体复合体颗粒。

制备这种复合药物，一般选用的制备方法是薄膜分散法，将羧甲基壳聚糖十八烷基季铵盐、胆固醇、四氧化三铁磁流体和紫杉醇在一定比例下混合加入一定氯仿溶液中溶解，在超声波、去离子水等作用后，蒸去氯仿，磁分离后收集底部磁性粒子即为产物[10]。

另一方法是在有机溶剂中溶解卵磷脂、胆固醇、双鲸蜡磷脂酸、@-生育酚和紫杉素，加乙醚和磁粉缓冲液，超声处理后减压蒸馏，充氮气，再冰浴条件下超声处理既得产品[11]。

1.3.2.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物的抗癌机理四氧化三铁的超顺磁性在肿瘤表面给予外磁场条件下能将紫杉醇脂质体带入病灶处，紫杉醇是一种脂溶性好而水溶性差的物质，它与脂质体能强有力结合，脂质体的可透过细胞膜性即可将紫杉素带入癌细胞内部，有效抑制细胞的有丝分裂，从而杀死癌细胞，而磁性纳米微粒又能有效形成微血管栓子，发挥阻断瘤区滋养血流的作用[10]。

研究表明壳聚糖纳米粒径磁性载药系统因其带正电性，可以中和肿瘤细胞比正常细胞多的负电荷从而显得更加具有优势[10]。

1.4 有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景目前利用纳米磁性材料作为药物的载体，使肿瘤细胞化疗过程更加高效、迅速，它可以提高肿瘤细胞内化疗药物的浓度、减小肿瘤细胞的耐药性，增强化疗的敏感度。

又因纳米Fo3O4是带正电的基团，与癌细胞表面过多的负电荷能中和，其自身又具有良好生物相容性，所以无机磁性纳米材料首选四氧化三铁微粒[10]。

但如何减小肿瘤细胞的耐药性，通过何种途径增敏化疗，目前并不清楚。

所出现的问题是，四氧化三铁纳米磁性颗粒的排出代谢时间长短不能确定，残留药物对正常细胞的毒副作用等。

总的来说有机/无机纳米磁性复合粒子在医药应用方面前景广阔。

2 导电聚合物/无机纳米磁性复合材料2.1引言导电聚合物自身的导电性与无机纳米磁性粒子的功能性相结合，使其形成的复合材料应用前景十分广泛[12]。

其中以聚吡咯／铁氧体复合材料的研究最为活跃，上章我们知道，纳米四氧化三铁粒子作为代表具有许多优点，包括顺磁性，制备简单等,但单纯的二元复合体系成分之间影响较大，聚吡咯的导电性与纳米四氧化三铁的顺磁性在一定程度上与二者配比关系成反比，再加入某些物质后成功的改善其基本性能[13]或者替代无机磁性纳米粒子如羰基铁粉(CIP)等[14]以使电磁参数趋于最佳的匹配状态，这会使其具有更好的发展潜力。

在导电高聚物中，聚吡咯由于合成简单、抗氧化性好、电导率较高、易于成膜等优点[15]，被选做最合适的导电聚合物予以研究。

2.2 聚吡咯2.2.1 基础知识有机高分子常用做电绝缘体，但在聚乙炔的高电导率被发现以后被彻底摒弃，随后在1977年发现聚乙炔薄膜可以通过碘掺杂使其导电率道道导体级别，从此宣告导电高分子的诞生[16]。

最近许多研究者开始将注意力集中在聚吡咯上。

2.2.2 导电机理由于聚吡咯带有的∏共轭体系是碳碳单键与碳碳双键交替形成的，形成∏键的电子在电场条件下可迅速速沿分子链移动以达到导电目的[17]。

2.2.3 合成王杰等[18]在室温下，用电化学氧化聚合法，在乙氰，水（AN／H2O，99／1）溶液比在水溶液中得到高密度的聚吡咯膜。

林生岭[19]以三氧化铁为氧化剂，采用反相微乳聚合法制备了其纳米复合材料。

韩阜益等[20]以杂多酸为氧化剂，蒸汽沉淀法制得了聚吡咯。

杨庆浩等[21]采用界面聚合法制备了聚吡咯功能膜。

2.2.4 应用因为聚吡咯原料价格低廉、制备简单、稳定性好相对较好、电导率高、优良介电损耗、可加工性强、密度小等优点，所以它的用途极其广泛。

如在电磁屏蔽材料、离子交换树脂、传感器、隐身材料、人造神经和人造肌肉、电催化、防腐材料[12]等方面具有极佳用途，此外在抗静电材料、故乡萃取技术等方面也有应用。

2.3 聚吡咯/无机纳米磁性复合材料2.3.1 聚吡咯／无机纳米磁性复合材料的制备方法：最理想的聚吡咯／无机纳米磁性复合技术就是将无机纳米颗粒完整均匀地包裹在聚吡咯机体上。

主要有共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法、表面诱导聚合技术[22]等常见制备方法。

2.3.1.1共混法共混法是在机械力条件下，将无机磁性纳米粒子与聚吡咯混合。

它操作简单，再合成过程中易于控制粒子的物理特性，但其磁性纳米颗粒易于团聚，所以在运用共混法时要加入一定量的表面处理剂。

中科院化学所刘靖等[23]采用共混的方法来合成聚吡咯/四氧化三铁复合物2.3.1.2 原位聚合法原位聚合法是将无机纳米磁性粒子均匀分散在聚吡咯中，然后添加相转移剂或表面改性剂引发聚合而生成纳米复合材料。

其操作起来简单易行，是最常用的制备方法之一。

郭洪范等[24]运用原位聚合法在阳离子表面活性剂的引导下合成聚吡咯/四氧化三铁复合颗粒。

2.3.1.3 表面诱导聚合技术Parthc等[25]应用表面诱导聚合技术合成了聚吡咯包覆γ- Fe2O3、SiO2/γ- Fe2O3的核壳结构导电聚合物复合粒子。

2.3.1.4溶胶-凝胶法溶胶凝胶法一般分两步，首先烷氧金属或金属盐有控制的水解成溶胶，然后加热或去溶剂使溶胶转化为网状凝胶，高温处理后，去溶剂等小分子即得。

Suri 等[26]用此方法制得聚吡咯/铁氧体纳米磁性复合材料。

2.3.2 聚吡咯复合物中无机纳米磁性粒子的选择与添加铁氧体因具有良好的顺磁性通常被作为无机纳米磁性粒子与聚吡咯复合，以形成良好的磁性与导电性，上文所提到的四氧化三铁就是典型代表，但因四氧化三铁为不导电体，在与聚吡咯聚合后会影响复合材料的导电性，使得导磁性与导电性不能兼顾。