超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备及其通过血脑屏障的研究

摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 第一章绪论. (1)

1.1超顺磁性纳米氧化铁概述 (1)

1.1.1超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备 (1)

1.1.2超顺磁性氧化铁纳米粒子的表征 (2)

1.1.2.1苯酚-浓硫酸显色法 (2)

1.1.2.2氧化铁纳米粒子的透射电子显微镜表征 (2)

1.1.2.3氧化铁纳米粒子的X射线衍射表征 (3)

1.1.2.4氧化铁纳米粒子的水合动力学粒径及Zeta电位的表征 (3)

1.1.2.5氧化铁纳米粒子的热重与磁性能分析 (3)

1.1.2.5氧化铁纳米粒子的能谱分析 (4)

1.2葡聚糖修饰超顺磁性氧化铁纳米粒子的研究 (4)

1.2.1葡聚糖概述 (4)

1.2.2葡聚糖的应用 (5)

1.2.3葡聚糖在修饰超顺磁性氧化铁纳米粒子中的研究现状 (5)

1.3超顺磁性氧化铁纳米粒子应用于生物医学等领域中的研究 (5)

1.3.1超顺磁性氧化铁纳米粒子生物相容性的研究 (5)

1.3.2超顺磁性氧化铁纳米粒子在生物医学中的应用 (7)

1.4超顺磁性氧化铁纳米粒子通过血脑屏障的研究 (8)

1.4.1血脑屏障的概念 (8)

1.4.2纳米粒子通过血脑屏障的理论基础 (9)

1.4.3纳米粒子通过血脑屏障的重要意义 (10)

1.5透射电子显微镜简介及在生物学中的应用 (11)

1.6本研究的目的和意义以及研究内容 (12)

1.6.1研究的目的和意义 (12)

1.6.2研究内容 (12)

第二章葡聚糖与聚乙二醇共同修饰的超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备 (14)

2.1前言 (14)

2.2实验原料与设备 (14)

2.2.1实验原料 (14)

2.2.2实验仪器与设备 (15)

2.3实验设计与样品制备 (15)

2.3.1实验设计 (15)

2.3.2样品制备 (15)

2.4 Dex/PEG-SPIONs的表征 (16)

2.4.1苯酚-浓硫酸显色反应： (16)

2.4.2 TEM表征 (17)

2.4.3 XRD表征 (18)

2.4.4水合动力学粒径和Zeta电位 (18)

2.4.5热重及磁性能分析 (19)

2.5修饰原理推测 (20)

2.5本章小结 (20)

第三章葡聚糖、聚乙二醇与聚乙烯吡咯烷酮共同修饰的超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备21 3.1前言 (21)

3.2实验原料和设备 (21)

3.2.1实验原料 (21)

3.2.2实验仪器与设备 (22)

3.3实验设计与样品制备 (22)

3.3.1实验设计 (22)

3.3.2样品制备 (23)

3.4 Dex/PEG/PVP-SPIONs的表征 (23)

3.4.1苯酚-浓硫酸显色反应： (23)

3.4.2 TEM表征 (24)

3.4.3 XRD表征 (25)

3.4.4水合动力学粒径和Zeta电位 (25)

3.4.5热重及磁性能分析 (26)

3.5修饰原理推测 (27)

3.6本章小结 (27)

第四章利用透射电镜观察SPIONs通过血脑屏障的研究 (28)

4.1前言 (28)

4.2实验流程简介 (28)

4.3实验原料与设备 (29)

4.3.1实验原料 (29)

4.3.2实验仪器与设备 (29)

4.4实验的前期工作与超薄切片的制作 (30)

4.4.1实验的前期工作 (30)

4.4.1.1. SPIONs的制备 (30)

4.4.1.2 SPIONs的表征 (31)

4.4.2脑部超薄切片的制作方法： (33)

4.5 PEG-SPIONs，PEG/PEI-SPIONs，Tween-80/PEG/PEI-SPIONs，Tf/PEG/PEI-SPIONs 在小鼠体内存在24小时后的处理与结果分析 (34)

4.5.1小鼠处理步骤 (34)

4.5.2实验基础 (35)

4.5.3实验结果与分析 (35)

4.6 Tween-80/PEG/PEI-SPIONs 在小鼠体内存在2小时后的处理与结果分析 (36)

4.6.1小鼠处理过程 (36)

4.6.2实验基础 (37)

4.6.3实验结果与分析 (37)

4.7 PEG/PEI-SPIONs直接注射入小鼠脑部24 h后处理与结果分析 (38)

4.7.1小鼠的处理过程 (38)

4.7.2实验基础 (39)

4.7.3实验结果分析 (39)

4.8本章小结 (40)

第五章普鲁士蓝染色法检测超顺磁性氧化铁纳米粒子在脑中的分布 (42)

5.1前言 (42)

5.2实验原料与设备 (42)

5.2.1实验原料 (42)

5.2.2实验仪器与设备 (43)

5.3实验设计与样品制备 (43)

5.3.1实验设计 (43)

5.3.2样品制备 (43)

5.3.2.1 Tween-80/PEG/PEI-SPIONs的制备 (43)

5.3.2.2脑组织的普鲁士蓝染色制作 (43)

5.4实验结果与分析 (44)

5.5本章总结 (45)

第六章结论 (46)

参考文献 (48)

第一章绪论

1.1超顺磁性纳米氧化铁概述

纳米技术的飞速发展使纳米材料在生物和医学治疗等领域的应用更加灵活。被修饰后的纳米材料进入生物系统，可以靶向到达目的组织，并提供治疗，而在多种多样的纳米材料中，氧化铁纳米粒子已经成为最理想的材料之一[1]。

超顺磁性氧化铁纳米粒子（SPIONs）在水中具有良好的分散性，经常作为纳米粒子研究的代表。它在生物医学领域的应用极其广泛，例如核磁共振成像造影剂[2]，药物传递[3]，肿瘤热疗[4]，转染[5]，体内细胞示踪[6]和组织修复[7]。通过在超顺磁性氧化铁纳米粒子表面修饰不同物质，使其在人体内的应用不断完善[8]。虽然到目前为止，只有葡聚糖修饰的超顺磁性氧化铁纳米粒子通过了FDA的允许，可以应用于人体内，但是，随着将不同的修饰物修饰在多种类型的氧化铁纳米粒子表面，使其具有不同的理化性质，并将其投入到临床实验中不断探索，在不远的将来，超顺磁性氧化铁纳米粒子一定可以被商业化生产，并且为生物医学领域做出贡献[7]。

1.1.1超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备

一般情况下，铁的羟基氧化物和氧化物均为氧化铁，其中包括有（α, β, γ）-Fe2O3、（α, β, γ, δ）-FeOOH、Fe3O4以及FeO等几种类型[9]。现在，科研工作者主要是研究（α, γ）Fe和Fe3O4比较多。氧化铁纳米粒子的种类不同，结构也不尽不同，因此在性能上的差别也很大，例如，α-Fe和γ-Fe，的分子式虽然一样，但前者的磁性几乎没有，后者却是一种磁性材料。

按照超顺磁性氧化铁纳米粒子合成原理的不同，可以将其合成的方法分为水相合成与非水相合成[10]。水相合成的原理是水解铁离子来得到所需要的粒子，主要有微乳液法[11]、溶胶凝胶法[12,13]以及共沉淀法[14]。高温热分解法是非水相合成磁性氧化铁纳米粒子的代表方法。这种方法可以制备出分散性较好的粒子，近年来的发展也很迅速。该方法的主要原理是在有机溶剂中热分解铁的有机化合物来制备氧化铁纳米晶体，该方法最先是由Alivisatos[15]研究小组提出的，他们制备的油溶性γ-Fe2O3磁性纳米粒子是通过将溶有FeCuP3的辛胺溶液和具有高沸点的三辛胺溶剂混合后制备的，但是由于其制备的磁性氧化铁纳米粒子有很强的疏水性，所以限制了其应用范围[16]。Byung Hyo Kim等制备出了可以稳定分散在水中的氧化铁纳米粒子，粒径大小在1.5-12 nm。其实验室用到的铁源为油酸