技术领域
[0001] 本
发明涉及一种超
顺磁性纳米粒及其制备方法，特别是涉及一种类胶束
超顺磁性纳米粒及其制备方法。
背景技术
[0002]
聚合物胶束是由嵌段共聚物在
水溶液中自组装形成的分子有序聚集体，具有经典的“核-壳”结构。聚合物胶束由于亲/疏水性、特定的官能团、丰富的组装形式及良好的
生物相容性，被广泛用作载体材料。为获得光、电、磁等功能性材料，功能化聚合物胶束与无机纳米粒的复合被应用于制备新材料。
[0003] 聚合物胶束与无机纳米粒的复合方式主要有：表面
吸附法、溶液共组装法、层层组装法等，其中层层自组装法的应用最为广泛。聚合物胶束与无机纳米粒以亲/疏水作用
力、氢键、静电力等使其复合，但是这些作用力易受溶液极性、pH、离子浓度等因素的影响，形成的复合胶束的
稳定性有待提高。此外，由于嵌段共聚物分子量的不均一，难以形成尺寸、形状规整的聚合物胶束。再者，聚合物胶束与无机纳米粒的复合胶束为实现多功能化需要进一步的修饰，而且难以再次组装。
发明内容
[0004] 基于此，本发明的目的在于，提供一种类胶束超顺磁性纳米粒，其具有粒径均一且可调控，在溶液中稳定性高，单分散分布的优点。
[0005] 本发明的另一个目的在于，提供所述类胶束超顺磁性纳米粒的制备方法，其反应条件温和，能够制备出聚合物胶束与无机纳米粒牢固结合的类胶束超顺磁性纳米粒。
[0006] 本发明提供了一种类胶束超顺磁性纳米粒，其由超顺磁性纳米粒
内核与双亲性聚合物刷
外壳组成；所述的双亲性聚合物刷外壳为疏水-亲水嵌段共聚物刷形成的类胶束。
[0007] 进一步地，所述的疏水-亲水嵌段共聚物刷由疏水性聚合物链段与亲水性聚合物链段组成；所述的疏水性聚合物链段为聚甲基
丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯或聚丙烯酸丁酯等；所述的亲水性聚合物刷链段为聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸羟乙酯等。
[0008] 进一步地，所述的疏水性聚合物链段接枝在所述超顺磁性纳米粒的外侧，所述的亲水性聚合物链段接枝在所述疏水性聚合物链段的外侧。
[0009] 进一步地，所述的亲水性聚合物链段接枝在所述超顺磁性纳米粒的外侧，所述的疏水性聚合物链段接枝在所述亲水性聚合物链段的外侧。
[0010] 进一步地，所述的超顺磁性纳米粒为四
氧化三
铁(Fe3O4)纳米粒，其粒径为10±2nm。
[0011] 进一步地，所述的类胶束超顺磁性纳米粒的粒径为20～50nm。
[0012] 本发明提供了一种类胶束超顺磁性纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
[0013] 1)通过共沉淀法制备超顺磁性纳米粒；
[0014] 2)通过配体交换反应对所得的超顺磁性纳米粒进行表面氯甲基化改性，得到氯甲基化超顺磁性纳米粒；
[0015] 3)通过
电子转移再生催化剂
原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)反应，在氯甲基化超顺磁性纳米粒的表面接枝疏水性聚合物链段；
[0016] 4)再次通过电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)反应，在疏水性聚合物链段的外侧接枝亲水性聚合物链段，得到所述的类胶束超顺磁性纳米粒。
[0017] 进一步地，在步骤2)中，所述的配体交换反应，以对氯甲基苯
甲酸(CBA)或氯乙酸(CA)作为氯甲基化引发剂，以水作为反应
溶剂，在避光、氮气保护的条件下进行反应。
[0018] 进一步地，在步骤3)中，所述的电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合反应，以无水氯化
铜(CuCl2)、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)和
抗坏血酸钠(SA)作为催化剂，以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、水等作为反应溶剂，在氮气保护的条件下进行反应。
[0019] 进一步地，在步骤4)中，所述的电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合反应，以无水氯化铜(CuCl2)、2,2-联吡啶(BPY)和抗坏血酸钠(SA)作为催化剂，以
乙醇、水等作为反应溶剂，在氮气保护的条件下进行反应。
[0020] 本发明还提供了另一种类胶束超顺磁性纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
[0021] 1)通过共沉淀法制备超顺磁性纳米粒；
[0022] 2)通过配体交换反应对所得的超顺磁性纳米粒进行表面氯甲基化改性，得到氯甲基化超顺磁性纳米粒；
[0023] 3)通过电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)反应，在氯甲基化超顺磁性纳米粒的表面接枝亲水性聚合物链段；
[0024] 4)再次通过电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)反应，在亲水性聚合物链段的外侧接枝疏水性聚合物链段，得到所述的类胶束超顺磁性纳米粒。
[0025] 进一步地，在步骤2)中，所述的配体交换反应，以对氯甲基
苯甲酸(CBA)或氯乙酸(CA)作为氯甲基化引发剂，以水作为反应溶剂，在避光、氮气保护的条件下进行反应。
[0026] 进一步地，在步骤3)中，所述的电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合反应，以无水氯化铜(CuCl2)、2,2-联吡啶(BPY)和抗坏血酸钠(SA)作为催化剂，以乙醇、水等作为反应溶剂，在氮气保护的条件下进行反应。
[0027] 进一步地，在步骤4)中，所述的电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合反应，以无水氯化铜(CuCl2)、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)和抗坏血酸钠(SA)作为催化剂，以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、水等作为反应溶剂，在氮气保护的条件下进行反应。
[0028] 本发明所述的类胶束超顺磁性纳米粒，具有粒径均一且可调控，在溶液中稳定性高，单分散分布等优点。其双亲性聚合物刷外壳通过ARGET-ATRP反应，接枝在超顺磁性纳米粒的表面，聚合物刷与纳米粒之间形成牢固、稳定的配位键结合，所得到的类胶束纳米粒能够稳定地分散在溶液中，不会受溶液极性、pH、离子浓度等因素的影响。此外，所得到的类胶束纳米粒的粒径能控制在20～50nm之间，具有良好的单分散性。
[0029] 本发明所述的类胶束超顺磁性纳米粒，在选择性溶液中可发生二次组装，形成单分子类胶束、团簇、囊泡等不同形态，是良好的生物分子载体材料。此外，由于类胶束纳米粒自身具备的超顺磁性，还可应用于磁共振显影、磁
热疗等领域。
[0030] 本发明所述的类胶束超顺磁性纳米粒制备方法，具有工艺简单、反应条件温和、产物易于提纯与收集等优点。通过采用氯甲基化引发剂，对超顺磁性纳米粒的表面进行氯甲基化改性，能够通过ARGET-ATRP反应将聚合物
单体接枝到纳米粒的表面，能够实现聚合物刷分子量的定量调控，并能形成尺寸、形状规整的聚合物类胶束结构，有利于类胶束纳米粒的二次组装。
附图说明
[0031] 图1为本发明所述的类胶束超顺磁性纳米粒的制备方法
流程图。
具体实施方式
[0032]
实施例一：制备疏水-亲水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA/PAA[0033] 1、共沉淀法制备超顺磁性Fe3O4纳米粒
[0034] 将397.62mg(2mmol)FeCl2·4H2O、946.05mg(3.5mmol)FeCl3·6H2O分别溶于适量水中，并依次注射到无氧反应体系中，然后加入去离子水使其终体积为80mL。在机械搅拌(800rpm)下缓慢升温至80℃，缓缓滴加
氨水(5mL，4mmol/L)至反应体系，滴加完毕后保温1小时，然后停止加热。待反应溶剂冷却至室温，将产物转移至锥形瓶中，磁分离，并用去离子水洗涤三次，得到超顺磁性Fe3O4纳米粒。
[0035] 2、配体交换反应制备氯甲基化超顺磁性纳米粒Fe3O4/CBA
[0036] 将装有油封的三颈反应瓶抽
真空、通氮气，反复三次，确保反应体系无水无氧。将100mg超顺磁性Fe3O4纳米粒分散于20mL水中，注射到反应体系；并将100mg对氯甲基苯甲酸(CBA)溶解于5mL热水中，注射到反应体系。在避光、氮气保护条件下，于60～70℃磁力搅拌反应24小时。反应结束后，进行磁分离，所得产物用去离子水反复洗涤，得到氯甲基化超顺磁性纳米粒Fe3O4/CBA，低温避光保存。
[0037] 3、ARGET-ATRP反应制备疏水性超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA
[0038] 将装有油封的三颈反应瓶抽真空、通氮气，反复三次。称取9.9mg抗坏血酸钠(SA)、0.67mg无水氯化铜(CuCl2)以及9.4μL五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，溶解于DMF/H2O(1mL/
1mL)混合溶液中，在氮气保护下注射到反应体系；将100mg氯甲基化超顺磁性纳米粒Fe3O4/CBA分散到5mL DMF中，在氮气保护下注射到反应体系；并将100mg甲基丙烯酸甲酯(MMA)溶解于1mL DMF中，在氮气保护下注射到反应体系。在氮气保护条件下，于70℃磁力搅拌反应8小时。反应结束后，进行磁分离，所得产物疏水性超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA用DMF/H2O(V/V＝1:1)混合溶液洗涤至上清液为无色，然后分散于DMF中保存。
[0039] 4、ARGET-ATRP反应制备疏水-亲水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA/PAA[0040] 称取100mg丙烯酸钠(NaAA)，置于将装有油封的三颈反应瓶中，抽真空、通氮气，反复三次；称取9.9mg抗坏血酸钠(SA)、0.67mg无水氯化铜(CuCl2)以及3.9mg 2,2-联吡啶(BPY)，溶解于乙醇/水(2mL/1mL)混合溶液中，在
冰浴、氮气保护下注射到反应体系，磁力搅拌10分钟；将100mg疏水性超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA分散到5mL乙醇中，在冰浴、氮气保护下注射到反应体系。撤去冰浴，在氮气保护条件下，室温磁力搅拌反应12～24小时。反应结束后，进行磁分离，所得产物用乙醇/水(V/V＝1:1)混合溶液洗涤至上清液为无色，得到所述的疏水-亲水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA/PAA，分散于水溶液中保存。
[0041] 本实施例制得的疏水-亲水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA/PAA，呈颗粒状、单分散状态，粒径为20～50nm。
[0042] 实施例二：制备亲水-疏水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PMMA/PAA[0043] 1、共沉淀法制备超顺磁性Fe3O4纳米粒
[0044] 将397.62mg(2mmol)FeCl2·4H2O、946.05mg(3.5mmol)FeCl3·6H2O分别溶于适量水中，并依次注射到无氧反应体系中，然后加入去离子水使其终体积为80mL。在机械搅拌(800rpm)下缓慢升温至80℃，缓缓滴加氨水(5mL，4mmol/L)至反应体系，滴加完毕后保温1小时，然后停止加热。待反应溶剂冷却至室温，将产物转移至锥形瓶中，磁分离，并用去离子水洗涤三次，得到超顺磁性Fe3O4纳米粒。
[0045] 2、配体交换反应制备氯甲基化超顺磁性纳米粒Fe3O4/CBA
[0046] 将装有油封的三颈反应瓶抽真空、通氮气，反复三次，确保反应体系无水无氧。将100mg超顺磁性Fe3O4纳米粒分散于20mL水中，注射到反应体系；并将100mg对氯乙酸(CA)溶解于5mL水中，注射到反应体系。在避光、氮气保护条件下，室温磁力搅拌反应24小时。反应结束后，进行磁分离，所得产物用去离子水反复洗涤，得到氯甲基化超顺磁性纳米粒Fe3O4/CA，低温避光保存。
[0047] 3、ARGET-ATRP反应制备亲水性超顺磁性纳米粒Fe3O4/PAA
[0048] 称取100mg丙烯酸钠(NaAA)，置于将装有油封的三颈反应瓶中，抽真空、通氮气，反复三次；称取9.9mg抗坏血酸钠(SA)、0.67mg无水氯化铜(CuCl2)以及3.9mg2,2-联吡啶(BPY)，溶解于乙醇/水(2mL/1mL)混合溶液中，在冰浴、氮气保护下注射到反应体系，磁力搅拌10分钟；将100mg氯甲基化超顺磁性纳米粒Fe3O4/CA分散到5mL乙醇中，在冰浴、氮气保护下注射到反应体系。撤去冰浴，在氮气保护条件下，室温磁力搅拌反应12～24小时。反应结束后，进行磁分离，所得产物亲水性超顺磁性纳米粒Fe3O4/PAA用乙醇/水(V/V＝1:1)混合溶液洗涤至上清液为无色，然后分散于水溶液中保存。
[0049] 4、ARGET-ATRP反应制备亲水-疏水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PAA/PMMA[0050] 将装有油封的三颈反应瓶抽真空、通氮气，反复三次。称取9.9mg抗坏血酸钠(SA)、0.67mg无水氯化铜(CuCl2)以及9.4μL五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，溶解于1mL DMF中，在氮气保护下注射到反应体系；将100mg亲水性超顺磁性纳米粒Fe3O4/PAA分散到1mL水中，在氮气保护下注射到反应体系；并将100mg甲基丙烯酸甲酯(MMA)溶解于5mL DMF中，在氮气保护下注射到反应体系。在氮气保护条件下，于70℃磁力搅拌反应8小时。反应结束后，进行磁分离，所得产物用DMF/H2O(V/V＝1:1)混合溶液洗涤至上清液为无色，得到所述的亲水-疏水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PAA/PMMA，分散于DMF中保存。
[0051] 本实施例制得的亲水-疏水型类胶束超顺磁性纳米粒Fe3O4/PAA/PMMA，呈颗粒状、单分散状态，粒径为20～50nm。
[0052] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
