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1、Fe3O4磁性纳米颗粒表面修饰——改善Fe3O4磁性纳米颗粒表面效应，满足其在生物学方面应用需求的方法总结1Fe3O4磁性纳米颗粒性能Fe3O4磁性纳米颗粒具有化学稳定性、小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、生物相容性、催化性能、与尺寸和形貌有关的电学和磁学性能、较强的微波吸收性能等。其中，表面效应指Fe3O4磁性纳米颗粒粒径小,比表面积较大,具有强烈的聚集倾向。表面效应大大限制了其应用[1]。因此,有必要对其进行表面修饰来降低粒子的表面能,使其具有更强的特性,同时,对磁性纳米粒子进行适当表面修饰可以改进其生物相容性以及反应特性,从而满足其在生物学方面的应用需求[2]。目前针对纳米Fe3
2、O4粒子的团聚现象而进行的表面改性研究工作也很广泛，主要分为表面物理修饰和化学修饰两种。2Fe3O4磁性纳米颗粒表面修饰主要方法类别具体方法介绍无机材料修饰(1)SiO2修饰SiO2是目前应用最广的无机修饰材料，具有优良的生物相容性，易功能化，方法成熟。(2)其它无机纳米材料修饰金、银等修饰可制备出有核壳结构的复合粒子，这种复合纳米结构的形成可以赋予磁性纳米粒子更多优良的性质。有机小分子修饰(1)表面活性剂用于修饰磁性纳米粒子的表面活性剂一般分为三类：水溶性、油溶性、两亲性，包括油酸、梓檬酸、月桂酸、SDS等。用表面活性剂修饰磁性纳米粒子，可达到两个目的：控制粒子的形貌和尺寸；改善粒子的
3、表面性能。(2)偶联剂用于Fe3O4磁性纳米粒子表面修饰的偶联剂一般为硅烷偶联剂。修饰后的Fe3O4磁性纳米粒子可以进一步的功能化。有机高分子修饰(1)天然生物大分子修饰目前用于修饰Fe3O4磁性纳米粒子的天然生物大分子主要有多糖类以及氨基酸类聚合物。利用天然生物分子进行表面修饰，可以大大改善磁性纳米粒子的生物相容性，还可以赋予复合材料以新的活性。(2)合成高分子修饰目前用于修饰Fe3O4磁性纳米粒子的合成高分子主要有聚乙二醇、聚苯乙烯、聚丙烯酷胺等，其最大的优势在于，可以利用化学方法根据不同的需要来合成所需修饰物。(3)合成高分子和生物大分子复合修饰天然生物分子和合成高分子各有优势，通
4、过天然生物大分子和合成高分子来共同修饰Fe3O4磁性纳米粒子，可以将两者的优势进行有机结合。3Fe3O4磁性纳米颗粒表面修饰方法举例第8页共8页【例一】双层表面活性剂修饰实验方法：蒋新宇[3]等采用化学共沉淀法生成Fe3O4微粒,再将其分散于含有表面活性剂的水中的方法制备了纳米级Fe3O4磁性粒子。通过双层表面活性剂包覆可使Fe3O4磁性粒子稳定分散于水中而不聚集。反应溶液pH值为11-12,温度为60℃，油酸钠为第1层表面活性剂,十二烷基苯磺酸钠为第2层表面活性剂。制备了粒径为36nm的Fe3O4磁性粒子。其中，反应溶液pH值和表面活性剂是影响Fe3O4磁性粒子稳定性、粒径和饱和磁化强
5、度的主要因素。左图为表面活性剂体积分数对Fe3O4粒径的影响。用1种表面活性剂时结果不理想,Fe3O4磁性纳米颗粒或者很快沉降,或者稳定时间短；而用2种表面活性剂时则可得到稳定几十天不沉降的Fe3O4磁性纳米颗粒,其中以油酸钠和十二烷基苯磺酸钠2种表面活性剂共用时粒子粒径最小。用离子型表面活性剂油酸钠对Fe3O4微粒进行第1层包覆时,其极性羧基端直接吸附于Fe3O4微粒表面,非极性碳链端伸入水相中,这虽可阻止Fe3O4微粒的聚集长大,但由于表面疏水性在水中易沉降。第2次包覆时,十二烷基苯磺酸钠的非极性碳链端与油酸钠的非极性碳链端结合,亲水极性端则向外伸入水中而得到稳定分散体系。实验结果图
6、表数据分析粒径分布10-60nm测试条件：为4.86×105A·m-1饱和磁化强度的镍为标准,23℃平均粒径36nm饱和磁化强度4.86×105A·m-1Fe3O4磁性粒子的粒径分布范围较窄,符合导向药物的磁性载体要求Fe3O4磁性粒子磁响应很强，符合导向药物的磁性载体要求。通过外加磁场使载有Fe3O4磁性纳米粒子的药物在体内定位于病症部位.第8页共8页而粒径为纳米级、磁响应性强是Fe3O4磁性粒子实现药物磁导向作用的先决条件。本实验中，表面剂的加入起分散稳定作用，阻止Fe3O4磁性粒子聚集长大，保持纳米级别。其中，温度为60℃,pH值为11-12.在此条件下磁性粒子的粒径最小且饱和磁化
7、强度较大。【例二】双极性表面活性剂修饰实验方法：Sun[4]等用Fe（acac）3在高温下与1，2-十六烷、油酸、油胺和苯醚反应，得到单分散的Fe3O4纳米粒子，再用双极性表面活性剂11-氨基十一酸四甲基铵置换Fe3O4表面的油酸、油胺，得到具有良好分散性和水溶性的磁性纳米粒子。实验结果图表数据分析：Fe3O4纳米粒子TEM图6nm12nm10nm右图是一组有代表性的尺寸依赖性Fe3O4纳米粒子的XRD图谱。所有的衍射环/峰位置和相
