聚合物包覆的超顺磁性纳米粒子.pdf

聚合物包覆的超顺磁性Fe O 纳米粒子 3 4 1 1 1 1 2 万守荣 ，郑月娥 ， 刘源钦 ， 阎虎生 ， 刘克良 1 南开大学高分子化学研究所，天津300071 2 军事医学科学院毒物药物研究所，北京100850 关键词：磁性纳米颗粒，磁流体，纳米材料，聚（甲基）丙烯酸甘油单酯 稳定地分散于载液中的超顺磁性纳米粒子如 Fe3O4 称磁流体。磁流体广泛用 于细胞分离、药物控释、免疫试验、磁共振诊断增强剂和肿瘤热疗等[1,2] 。在磁流 体的应用中其关键性能之一是其磁性纳米粒子的表面性能（如生物相容性等）和 表面功能基（用于固载配体等）。由于铁磁性的纳米粒子具有非常高的表面能， 纳米粒子有很高的聚集的倾向。因此磁流体中的铁磁性的纳米粒子必须有稳定剂 才能稳定存在，常用的稳定剂有双电层稳定剂[3] [4] 和有机表面活性剂 ，这些稳定 剂稳定的磁流体由于其稳定性较低，在某些应用中磁性纳米粒子会聚集。也有用 天然或合成聚合物作为稳定剂制备磁流体[5,6] 。本文采用丙烯酸甘油单酯和甲基丙 烯酸甘油单酯的均聚物或含聚丙烯酸甘油单酯（PGA ）或聚甲基丙烯酸甘油单酯 （PGMA ）的二嵌段共聚物作为稳定剂，合成了非常稳定的水基磁流体，在这些 磁流体中，聚丙烯酸甘油单酯或聚甲基丙烯酸甘油单酯吸附于 Fe3O4 纳米粒子表 面上，而嵌段共聚物的另一段伸展向水相中，这样可通过改变伸展向水相中的这 一段聚合物，来合成磁性纳米粒子具有特定表面特性或特定功能基的磁流体。 PGA 和 PGMA 是分别通过酸性水解其前体聚合物－聚丙烯酸-2,2-二甲基 -1,3-二氧戊烷-4- 甲基酯(PSA)和聚甲基丙烯酸-2,2-二甲基-1,3-二氧戊烷-4- 甲基酯 (PSMA)得到，PSA 和PSMA 通过ATRP 合成。嵌段共聚物聚丙烯酸－聚丙烯酸 甘油单酯（PAA-b-PGA ）、聚甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基) 乙基酯－聚甲基丙烯 酸甘油单酯（PDMAEMA-b-PGMA ）、聚乙二醇单甲醚－聚丙烯酸甘油单酯 （MPEG-b-PGA ）分别通过其前体聚合物聚丙烯酸叔丁酯－聚丙烯酸-2,2-二甲基 -1,3-二氧戊烷-4- 甲基酯、聚甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基) 乙基酯－聚甲基丙烯酸 -2,2-二甲基-1,3-二氧戊烷-4- 甲基酯、聚乙烯醇单甲醚－聚丙烯酸-2,2-二甲基-1,3- 二氧戊烷-4- 甲基酯的脱保护而得到，这几种前体嵌段共聚物都是通过ATRP 法合 成的。 在聚合物存在下，碱性共沉淀Fe2+和Fe3+ （摩尔比为1:2）盐溶液，得到聚合 物包覆Fe3O4 纳米粒子的磁流体，图 1 为由PGA 、PAA-b-PGA 和MPEG-b-PGA 作为稳定剂的Fe O 纳米粒子的透射电镜照片。 3 4 Fig. 1. TEM images of iron oxide nanoparticles coated with PGA (a), PAA-b-PGA (b) and MPEG-b-PGA (c). 由这些均聚物或嵌段共聚物作为稳定剂的磁流体具有非常高的稳定性，在 10% NaCl、10% CaCl 溶液中及在很宽的pH 范围内能稳定存在，表1 为各种聚 2 合物稳定的磁流体的稳定的pH 范围。与PAA 的IR 谱比较，PAA 包覆的Fe O 3 4 -1 - 纳米粒子的IR 谱在 1592cm 出现了新的吸收峰，表明－COO 与Fe