磁粒子成像示踪剂的研究进展

磁粒子成像是基于功能和断层影像技术检测磁性纳米粒子空间分布的示踪方法, 具有正向的对比信号、 较低的组织背景、 无限的组织穿透深度、 非侵入性成像以及无电离辐射等优点, 是近年来一种很有前途的生物医学成像技术. 磁粒子成像信号是通过在无场点切换磁性纳米粒子的磁自旋矢量来产生的. 磁粒子成像的灵敏度和空间分辨率都高度依赖于作为磁粒子成像示踪剂的磁性纳米粒子本身的磁性能, 因此目前的研究主要集中在磁性纳米粒子的设计和合成上. 本文重点介绍了磁粒子成像示踪剂的最新研究进展, 总结了可作为磁粒子成像示踪剂的磁性纳米粒子的种类、 合成方法、 性能以及生物医学应用, 以期为磁粒子成像的未来研究提供参考.     

基于异构三联苯-2，2″，4，4″-四羧酸构筑的单水桥钴(Ⅱ)、镍(Ⅱ)配位聚合物的合成、结构及磁性质

使用异构三联苯-2,2″,4,4″-四羧酸配体(m-H₄tpta和p-H₄tpta),通过水热法合成了2例新的单水桥Co (Ⅱ)/Ni (Ⅱ)金属链状配位聚合物[Co (m-H₂tpta)(H₂O)₃]_n(1)和{[Ni₂(p-tpta)(H₂O)₆]·2H₂O}_n(2)。其结构通过FT-IR、元素分析、X射线单晶及粉末衍射进行了表征。在结构上,金属离子呈现出轻微扭曲的八面体几何构型,通过单水分子桥连接形成了一维金属链,异构H₄tpta配体分别采用μ₁-η¹∶η⁰∶η¹∶η⁰和μ₄-η¹∶η¹∶η¹∶η¹配位模式与金属离子连接,形成一维链和三维网状结构,配合物2表现出(4,4)-连接的NbO型的三维拓扑网络结构。磁性方面,配合物1的Co(Ⅱ)离子间通过μ₂-H₂O桥传递表现出反铁磁相互作用。配合物2也展现出Ni(Ⅱ)离子间的反铁磁耦合作用,与磁耦合Ni—Ow—Ni角有关。     

GdPO4∶Sm3+荧光粉的焙烧温度和掺杂浓度的优化及发光和磁性能

以GdPO₄为基质,Sm³⁺为激活剂,采用水热法合成了纳米荧光粉前驱体,分别在800、900、1 000、1 100和1 200℃下焙烧,得到一系列GdPO₄∶Sm³⁺荧光粉。首先探究了GdPO₄∶Sm³⁺的最佳焙烧温度;其次研究了Sm³⁺掺杂浓度对GdPO₄∶Sm³⁺荧光性能的影响;最后研究了GdPO₄∶2% Sm³⁺的高温荧光性能和磁性能。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、磁强计和荧光分光光度计(FL)对荧光粉的晶体结构、形貌、发光和磁性能进行了表征。结果表明：荧光粉的晶体结构由前驱体六方晶系GdPO₄·H₂O∶Sm³⁺变为单斜晶系的GdPO₄∶Sm³⁺,形貌由纳米棒变为无规则块体。当焙烧温度为1 000℃,Sm³⁺掺杂浓度为2%时,荧光粉的发光强度和荧光寿命达到最大值。GdPO₄∶2% Sm³⁺中Sm³⁺之间能量传递类型为电偶极-电偶极相互作用,能量传递的临界距离为1.646~1.884 nm。最佳样品GdPO₄∶2% Sm³⁺有优异的热稳定性,热猝灭活化能为-0.157 eV,且具有良好的顺磁性,质量磁化率值为1.22×10^-4 emu·g^-1·Oe^-1。     

基于多羧酸烟酸配体的镝、钬、铒和铥配合物的合成及荧光、磁学性质的表征

以5-(4-羧基苯氧基)烟酸配体(H₂cpna)和稀土金属离子Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺和Tm³⁺为原料,采用水热法合成了4种稀土金属配合物[M(Hcpna)(cpna)(H₂O)₃]_n,其中M=Dy(1)、Ho (2)、Er (3)、Tm (4)。单晶X射线衍射分析表明配合物1、2、3和4为同构配合物,均为一维链状结构。通过红外、元素分析以及粉末X射线衍射对所得配合物进行了表征,同时对配合物的荧光和磁学性质开展了研究。荧光测试结果表明,配合物1～4的荧光强度均低于配体H2cpna的荧光强度。在2～300 K温度范围内1 kOe直流电场下测试了配合物1～4的磁性,结果表明配合物1、2、3和4的χ_mT值分别为14.04、14.15、11.08和6.83 cm³·mol^-1·K,与文献理论值相符合。     

PS-b-P2VP/Fe_3O_4纳米复合材料的制备与表征

采用油酸表面改性的粒径均一的Fe3O4磁性纳米粒子(OA-Fe3O4)与具有微相分离结构的聚苯乙烯-b-聚2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)嵌段共聚物通过溶液共混,得到具有超顺磁性的PS-b-P2VP/Fe3O4纳米复合材料.结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%,3%,5%和10%时,纳米粒子分散在PS相区;但OA-Fe3O4含量为8%时,纳米粒子在嵌段聚合物基体中的分散状态发生突变,形成大尺寸聚集体并分散在整个基体中,此时复合材料的流变行为发生相应变化.     

四氧化三铁/单壁碳纳米管磁性复合纳米粒子分散固相微萃取-高效液相色谱法测定牛奶中的香精添加剂

通过化学键合的方法制备单壁碳纳米管包覆的四氧化三铁（Fe₃O₄/CNTs）磁性复合纳米粒子。首先用水热法合成磁性Fe₃O₄纳米粒子,并进行硅烷氨基化处理,羧基化的单壁碳纳米管通过1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）交联剂反应修饰到Fe₃O₄纳米颗粒表面。合成的Fe₃O₄/CNTs复合纳米粒子具有很高的磁响应度和很好的分散能力,是一种很好的分散固相萃取剂。本研究将合成的Fe₃O₄/CNTs纳米粒子用于分散固相微萃取富集牛奶中的香精添加剂,并与高效液相色谱分析联用,实现了香兰素和乙基香兰素的快速高效富集和高灵敏度检测,两者的检出限达10 μg/L,回收率大于92%。本研究表明,合成的Fe₃O₄/CNTs磁性复合粒子是一种很好的奶制品中香兰素添加剂的样品前处理富集材料。     

磁性PS-DEA树脂的制备与表征

利用二乙醇胺(DEA)对氯甲基化聚苯乙烯基树脂(PS-Cl)进行表面改性,制备了亲水性的PS-DEA树脂,然后以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为前驱体通过共沉淀法原位复合制备了磁性PS-DEA树脂.表征了磁性PS-DEA样品的形貌、结构以及磁性能,研究了PS-DEA和磁性PS-DEA对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附性能.结果表明,含有Fe3O4的磁性PS-DEA树脂的比饱和磁化强度(Ms)为0.92 A·m2/kg,磁性树脂中Fe3O4所占的质量分数为1.7%.用Langmuir等温模型拟合了PS-DEA和磁性PS-DEA对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附数据,计算得到最大吸附量分别为320.51和352.11 mg/g,这表明磁性纳米粒子的引入有利于提高树脂的吸附性能,这种磁性树脂有望作为吸附剂用于水处理领域.     

磁性Fe_3O_4@SiO_2@ZrO_2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe3O4为核,以SiO2为壳的磁性纳米微粒(Fe3O4@Si O2),并采用沉淀沉积法将ZrO2包覆到材料表面。通过XRD、TEM、VSM、ζ电位、XPS和N2吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe3O4@SiO2@ZrO2上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积Zr O2使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线符合Freundlich方程。吸附动力学可用拟二级动力学模型描述,吸附速率随磷酸盐初始浓度增加而减小。磷酸盐吸附量随溶液p H值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

两亲性环三磷腈的制备、自组装及应用

合成了一种新的两亲性环三磷腈衍生物, 该化合物通过自组装能形成具有一定规则孔道的微观结构, 具有包载功能. 采用红外光谱、 差热分析和扫描电子显微镜等对产物的结构、 结晶态及微观形貌进行了表征, 同时测试了其细胞毒性. 用该化合物包载姜黄素及磁性纳米粒子, 获得了具有磁靶向功能的载药体系, 研究了载药体系的结晶态、 微观形貌、 热稳定性及磁学性能, 并阐明了载药机制.     

磁性铁氧化物纳米粒子在药剂学上的应用

磁性铁氧化物纳米粒子(MIONPs)是近几十年发展起来的一种具有磁靶向性的纳米材料,其以良好的磁靶向性、小尺寸效应、生物相容性等特点在生物医学领域具有很好的应用前景,尤其在药剂学领域的应用已经成为一个重要的研究方向。本文在总结近年来国内外有关多功能MIONPs研究成果的基础上,阐述了各种铁氧化物纳米粒子在药剂学领域的应用,主要包括MIONPs的智能载药靶向控释、对特殊药物的靶向负载、降低身体的多药耐药性(MDR)、加强药物治疗效果、载药穿透血脑屏障(BBB)等;并讨论了当前应用中的优点和不足。最后,展望了其在药物、药剂学领域的应用前景并指出了一些亟待解决的问题。