超顺磁纳米氧化铁的应用

背景及概述^[1][2]

自然界中火山和火灾所产生的纳米氧化铁包括磁铁矿（Ｆｅ３〇４）和赤铁矿，主要存在于地壳的各种环境资源中，然而这些ＮＰｓ本质上似乎没有风险。但是，由于基础科学研究的需要和新兴技术的需求，越来越多的纳米氧化铁被人工合成出来并制成产品，己作为磁存储介质、生物传感器、医用药物、ＭＲＩ造影剂或喷涂用的磁性油墨应用于众多领域。这些人工合成的ＮＰｓ对人类和生态系统的暴露水平不断升级，这必然会引起人们的关注。

超顺磁纳米氧化铁是一种被批准可明临床使用的金属氧化物纳米颗粒，在纳米医学领域有巨大的应用潜力，具有合适表面特性的超顺磁纳米氧化铁可Ｗ被广泛应用于体内研究，如造影、组织修复、免疫分析、体液免疫、热疗、药物载体和细胞分离等方面。超顺磁纳米氧化铁具有超顺磁的独特性质，可Ｗ在交变磁场中产生热量，也可利用外加磁场将其引导至特定的组织或器官。因此，超顺磁性是超顺磁纳米氧化铁可应用于生物医学的核也领域。

这些生物医学中应用的超顺磁纳米氧化铁均需要具有高磁化强度、小于100ｎｍ的粒径尺寸和集中的粒径分布，同时要保证对生物体不具有毒性，具有良好的生物相容性，并且可被运输到某一特定器官或区域。

应用

超顺磁纳米氧化铁被广泛用于纳米医学，不仅因为其超顺磁属性，也由于其对人体的低毒性研究表明，在几种金属暴露下，氧化铁在低于１００ｍｇ／ｍＬ时是安全无毒的。另一项研究表明，双亲性表面活性剂包裹对正常神经胶质细胞和乳腺癌细胞的毒性是具有浓度依赖性的，在0.1-10时无毒，而在１００ｇ／ｍｌ是可观察到细胞毒性研巧证实一系列具有不同物理化学性质的纳米氧化铁具有极低的毒性，只有在１００或更高浓度会出现明显毒性。

超顺磁纳米氧化铁在人体内的研究目前十分有限，调查发现淋己结特异性造影剂和右旋糖酢包裹的超微型超顺磁纳米氧化铁只可能诱发專麻疹、恶也或腹泻，而这些副作用较为温和并持续时间很短。这主要是由于超顺磁纳米氧化铁被认为是可通过内源性铁代谢途径所降解和清除。有研究表明，超顺磁纳米氧化铁释放的铁可在巧脏中代谢，随后被血液中红细胞利用或经肾脏排出体外。

超顺磁纳米氧化铁在生物医学不同方面的应用不仅由其超顺磁性决定，很大程度上还取决于其粒径。超顺磁纳米氧化铁根据粒径分为Ｓ类则容易被皆脏清除排出体外，都会降低血液中超顺磁纳米氧化铁的浓度。而粒径范围在10-100nm间的超顺磁纳米氧化铁避开网状内皮系统，并可穿透毛细血管，因此被认为最适合用于静脉注射。小粒径的超顺磁纳米氧化铁可增强渗透滞留效应，可使其富集于肿瘤部位。

但是粒径小于２ｎｍ的超顺磁纳米氧化铁可穿透细胞膜，损伤亚细胞结构，存在潜在毒性，导致这类超顺磁纳米氧化铁不适用于医学治疗。因此，含成过程中控制超顺磁纳米氧化铁的粒径十分重要。超顺磁纳米氧化铁在纳米生物医学领域应用迅速增长并且为有着良好的疗效，但是其对人体和环境的暴露也存在着潜在风险。因此，在超顺磁纳米氧化铁广泛应用的同时，需要对其生物相容性和生物安全性进行深入的研究。

制备 ^[2]

超顺磁纳米氧化铁的合成方法目前己有很多，主要包括下几种：共沉淀法、水热反应法、前躯体高温热解法、微乳液法、溶液－凝胶法、声化学反应法、流动注射法巧日点喷射合成法等。其中最常使用的是共沉淀法、水热反应法和前躯体水热解法。沉淀法成本低，原理简单，产物纯度高，但是由于其反应过程中受外界环境影响大，需要严格氮气保护，并且产物的粒径均一性较差限制了其应用。

而前躯体高温热解法可得到粒径均一性和分散性均良好的超顺磁纳米氧化铁，但是其前驱体获得方法复杂，价格昂贵，且含有有毒物质，使其应用收到限制。水热法相对于前两种方法更具适应性，具有原料廉价，合成简便，反应条件可控，合成产物的粒径均一，并且表面一般有各种特殊官能团便于进一步修饰，因此逐渐成为超顺磁纳米氧化铁最常用的合成方法。

主要参考资料

[1] 张霖倩, 吴秋芳, 陈雪梅, & 粟波. (2011). 超顺磁性纳米氧化铁的制备、表面修饰及其在磁共振成像造影剂方面的应用. 材料导报(s1), 35-40.

[2]牛婉婷, 张路遥, 杨昊, 潘敏, & 陈裕泉. (2009). 医用葡聚糖包被超顺磁性纳米氧化铁磁珠的制备和表征. 科技导报, 27(21), 67-71.

[3]吴琼雅, 史景云, 张颉, 张霖倩, 赵印敏, & 唐亮等. (2013). 制备肿瘤血管生成双靶点rgd10-ngr9-超顺磁性纳米氧化铁. 中国医学影像技术, 29(9), 1418-1422.