磁性纳米材料_化学合成_功能化与生物医学应用_余靓.pdf

ReviewsandMonographs综述与专论 荩 新型纳米生物材料的研发 生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biophysics 2013, 40(10): 903~917 磁性纳米材料：化学合成、功能化 与生物医学应用* 余 靓 刘 飞 Muhammad Zubair Yousaf 侯仰龙** (北京大学工学院材料科学与工程系，北京100871) 摘要 磁性纳米材料，由于其独特的磁学性能、小尺寸效应，被广泛应用于生物医学领域．本文总结了磁性纳米材料的化学 设计与合成、表面功能化方法，及其在核磁共振成像、磁控治疗、磁热疗和生物分离等生物医学领域的应用进展． 关键词 磁性纳米材料，合成，功能化，生物医学应用 学科分类号 R318 DOI: 10.3724/SP.J.1206.2013.00276 随着纳米技术的快速发展，纳米材料，特别是 磁性纳米材料，因其特殊的性能开始在生物医学领 1 磁性纳米材料的化学合成 [1] 域引起人们极大的研究兴趣 ．粒径小于20 nm 的 1.1 共沉淀法 磁性纳米材料通常显现出超顺磁性，即在外磁场 共沉淀法，即在多组分溶液中，两种或两种以 下，纳米材料被磁化产生磁相互作用力，而当撤销 上阳离子在沉淀剂的作用下同时沉淀出来的过程， 磁场后，纳米材料相对较大的内能会超过其畴壁能 是制备各种磁性氧化物纳米颗粒的常用方法．其优 对磁矩的束缚，恢复磁 “无序”的特点．这些特性 点是反应原理简单、设备及原料相对廉价、适合批 使磁性纳米材料具有很强的可操控性，被广泛应用 量生产．并且这种方法合成的纳米颗粒可以直接溶 于生物分离、检测以及靶向药物传输．同时，小粒 于水中，不需要后期的表面功能化．以Fe O 的合 3 4 径的纳米材料具有高比表面积、高偶联容量等特 成为例，在惰性气氛保护下，溶液中的Fe2+和Fe3+ 性，更适合在生物医学领域的应用．为此，近年， 按照一定的比例存在，通过在Fe2+/Fe3+ 溶液中加入 一系列磁性纳米材料的制备技术得到了充分研究， 沉淀剂，在室温下或提高温度时可获得Fe O 纳米 3 4 使磁性纳米材料得到了空前的发展． 颗粒．反应式为： 然而，纳米尺度的磁性材料为了降低表面能会 2+ 3+ - Fe + 2Fe + 8OH → Fe O + 4H O 3 4 2 趋于团聚，并且纳米材料表面金属的化学活性很 影响共沉淀过程的因素主要包含在以下几个方 高，容易被氧化．这些过程会降低体系的磁性能和 面：a ．溶液pH 值．一般而言，阳离子的沉淀只 分散性．因此，需要研究设计特定结构