磁性纳米空心球的研究现状【文献综述】

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1、毕业论文文献综述应用物理磁性纳米空心球的研究现状摘要：总结了近年来磁性空心粒子的制备方法及其制备过程中的优缺点，并根据其物理性能阐述了近年来磁性空心纳米粒子应用于药物运输、磁共振成像等方面的进展，指出当前应用中的主要方向和亟待解决的问题。关键词：磁性空心纳米粒子、制备、磁性、生物医学应用随着纳米技术的飞速发展，各种具有特殊结构和特殊形貌的纳米材料引起了广泛的关注,其中之一是空心球型纳米结构材料，空心球是由核/壳复合结构材料演变而来,可以通过调节异质核/壳复合粒子的结构尺寸及成分达到对其性质的可控调节,从而实现对其光学、热学、电学、磁学以及催化性质的大范

2、围裁剪。由于这类结构的材料具有低密度、高比表面的特性,而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体,可以产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质,使得空心微球材料在生物医药和化工等许多技术领域都有重要的作用。制备空心球,一般都需要球型模板,最常用的模板是胶体粒子,如PS和SiO2的胶体颗粒等。随着合成技术的发展和完善,越来越多的物质可用作模板,如表面活性剂囊泡、聚合物胶束、微乳液滴及无机化合物粒子等。与此同时,喷雾反应技术、超声技术及自组装技术等也被引入到空心球的制备方法中,合成出了包括金属、半导体、碳化物、氧化物和高分子聚合物等多种材料的空心球。

3、总的来说，制造磁性空心纳米粒子有硬模板法、软模板法、牺牲模板法和免模板法。硬模板法。该法是合成磁性空心纳米粒子较传统、普遍的方法，常包括4个主要过程：1)制备硬模板；2)对所采用的模板表面进行功能化/修饰以获得良好适用的表面性质；3)通过各种途径用铁盐前体对改性后的模板进行包覆，进一步处理形成结构紧凑的壳；4)选择性地移除模板获得空心结构的磁性纳米粒子。如YufangZhu等人先利用碳球作为模板，随后通过介孔的SiO2形成rattle-type的Fe3O4—SiO2结构，该系统可使载药体系的载药量提高。硬模板法的灵活性在于产物的外层形状是由内层模板的形

4、状决定的，如果模板是非对称的形状，那么产物就会显示出非对称的球形形貌。但成本高，过程复杂，且很难从多步合成方法中获得高产量的磁性空心纳米粒子，并且一旦模板移除后缺乏结构强度的壳。软模板法。相比于硬模板法，软模板法则避开了成本高，过程复杂繁琐，产率低的缺点，常用的软模板主要有表面活性剂和其他的超分子微粒，聚合物聚集体或囊泡、气泡，乳液液滴，通常采用乳液液滴法制备。如HyeYoungKoo等采用一步软模板法合成了含有磁性纳米粒子包被在聚合物壳中的聚合物微胶囊，这些微胶囊的独特特征是通过水核的渗透膨胀道重复性干燥和水和作用下能可逆地改变自身形状，且本身具有超

5、顺磁性响应，在外加磁场下可移动和聚集。免模板法。免模板法将先前的部分作为一个整体模板，更有效也更普遍用于合成宽排列的空心结构。如Lu-PingZhu等通过软模板水热法成功、高产量合成了粒径为200~300nm，大小规整，单分散性和单晶磁性空心球，其壳层厚度为50nm，所制备的单晶空心球由均衡的Fe3O4组成，有良好的立方结构。牺牲模板法。该法的主要特点是将模板作为暂时存在的物体，其主要特征是模板本身在合成壳材料过程中作为反应物，类似传统的硬模板，牺牲模板直接决定空心结构最终的形状和近似空穴大小，但模板同时起一个结构指导支架和前体，牺牲模板最终消耗部分或

6、全部在壳形成过程中。基于上述各种制造磁性空心纳米粒子的方法，都要以选择一个合适的模板为基础，才能制得磁性纳米空心球。相对于其他磁性粒子，纳米空心球同样具有磁学性能、生物相容性和小尺寸效应，因此能很好的应用于药物运输，此外，由于其质量轻，内部空腔也往往被用来当做药物运输的场所，可大大提高药物的运载量，如Shao-WenCao等首先将一种新的前体模板转化法控制合成分层次由Fe3O4和γ-Fe2O3纳米片组成的纳米结构的磁性空心球，再用PEG进行修饰，随后将普通的抗消炎药布洛芬压入磁性空心球的空腔内，研究布洛芬在仿真体液中的释放行为，结果表明，这些分层纳米结

7、构的Fe3O4和γ-Fe2O3磁性空心球有很高的药物负载能力和令人满意的释放性质。目前，磁性空心纳米粒子应用于药物运输还存在许多不足，如磁性空心粒子的粒径大小和形状等还有待进一步的控制，且各种不同粒径的粒子在进入人体后被吸收的情况不同导致分布的程度不一，易在血管中形成栓塞；而且一旦药物被释放，就会出现不再受磁场控制的现象；此外，磁性空心纳米粒子载体的生物毒性还有待于进一步考证。现如今在临床磁共振成像中常用纳米尺度的超顺磁性纳米粒子，而磁性空心纳米粒子较之超顺磁性纳米粒子，具有强磁性，应用于磁共振成像不仅可实现生物相容性、在循环过程中保持稳定性外，还可在

8、血液中拥有长期的循环。直至今日，研究者们通过各种方法和手段的控制制备出各种形状、不同粒径的磁性