包覆层厚度对Fe3O4@SiO2核壳结构纳米粒子磁共振性能的影响
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2020-01-07
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中国科技论文在线
包覆层厚度对 Fe
3
O
4
@SiO
2
核壳结构纳米粒
子磁共振性能的影响
#
万家齐，陈克正，王书宪
**
基金项目：国家自然科学基金（51472113）；高等学校博士学科点专项科研基金(20113719110001)；山东省
自然科学基金（ZR2013EMM006）
作者简介：万家齐（1972-），男，副教授，纳米生物材料
通信联系人：陈克正（1965-），男，教授，纳米功能与生物材料. E-mail: kchen@qust.edu.cn
（青岛科技大学材料科学与工程学院，青岛 266042） 5
摘要：以多元醇法制备的 Fe
3
O
4
纳米粒子为核，采用单质硅粉水解法制备出单核结构的
Fe
3
O
4
@SiO
2
纳米粒子。通过改变反应体系中硅粉的加入量，研究其对产物的 SiO
2
壳层的影
响。最后研究了 SiO
2
包覆对产物磁共振性能的影响，研究结果发现横向弛豫率随着 SiO
2
壳
层厚度的增加而逐渐降低。 10
关键词：Fe
3
O
4
；SiO
2
；核壳结构；硅粉水解；磁共振性成像能
中图分类号：TM 227 TB 34
The Effect of Coating Thickness on the MRI properties of
Fe
3
O
4
@SiO
2
Core-Shall Nanoparticles 15
Wan Jiaqi, Chen Kezheng, Wang Shuxian
(School of Materials Science and Engineering, Qingdao University of Science and Technology,
Qingdao 266042)
Abstract: Fe
3
O
4
nanoparticles as cores were prepared by polyol process. The silica coating was
deposited on the surface of Fe
3
O
4
as single core via hydrolysis hydrolyzation of silicon powder. 20
The influence factors on silica coating were investigated by changing the amount of silicon
powder. Finally, the proton relaxation properties of Fe
3
O
4
@SiO
2
nanoparticles with various
coating thickness were investigated. It was found that the transverse relaxation rate was reduced as
the thickness of SiO
2
coating increases.
Key words:
Fe
3
O
4
; SiO
2
; core-shell structure; silicon powder hydrolysis; magnetic resonance 25
image properties
0 引言
磁性氧化铁纳米粒子具有独特的磁性能和良好的生物安全性，在细胞分离、靶向给药、
磁共振成像（MRI）、基因输送、肿瘤热疗等生物医学领域有着广泛的用途，是当今纳米生30
物材料领域的研究热点
[1]
。未经表面修饰的磁性氧化铁纳米粒子表面能高，比表面积大，磁
偶极作用强，在水溶液中容易发生团聚及腐蚀和降解等化学反应，同时表面缺少活性基团连
接生物活性分子，不能满足生物医学应用的特殊要求。利用无机、有机或高分子材料对磁性
氧化铁纳米粒子进行表面包覆，形成具有核壳结构的复合纳米粒子以赋予其良好胶体稳定
性、生物相容性及功能性，是实现氧化铁纳米粒子生物医学应用的关键技术
[2]
。在众多包覆35
材料中，二氧化硅（SiO
2
）具有对人体无毒无害、有良好的生物相容性、易于引入功能基团
与生物分子连接等特点，包覆在氧化铁纳米粒子表面，可减小磁性纳米粒子间的偶极相互作
用，提高纳米粒子的胶体稳定性和抗腐蚀能力，利于实现的靶向化和功能化，是最为理想的
表面包覆材料之一
[3]
。近年来 SiO
2
包覆磁性氧化铁纳米粒子的研究十分活跃。
目前利用 SiO
2
包覆磁性氧化铁纳米粒子的主要方法有溶胶-凝胶法和反向微乳液法两40
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