氧化铁纳米颗粒的特性和应用

来源:Alice Bu, Partner and Operations Manager, Ocean NanoTech LLC

什么是氧化铁?

氧化铁是一种常见的天然化合物,可以在实验室中简单地合成。总共有16种氧化铁类化合物,包括氧化物、氢氧化物和氧化-氢氧化物。这些矿物质是在不同的氧化还原和pH条件下,通过水相反应获得的。它们的基本组成物质均为Fe、O和/或OH,但其中铁的化合价不同,晶体结构也不同。比较重要的氧化铁化合物包括针铁矿、四方纤铁矿、纤铁矿、磁铁矿和赤铁矿。1, 2, 3

氧化铁(IO)纳米颗粒由磁赤铁矿(γ-Fe2O3)和/或磁铁矿(Fe3O4)颗粒组成,直径范围在1到100纳米之间,可用于磁性数据存储、生物传感和药物运输等领域。4,5,6,7 在纳米颗粒(NP)中,表面积与体积的比显著增加。这使得NP在溶液中具有相当高的结合能力和优异的分散性。直径在2到20 nm的磁性NP具有超顺磁性,也就是说,当它们的磁化为零时,在没有外部磁场的情况下,它们可以被外部磁源磁化。这一性质提高了磁性纳米颗粒在溶液中的稳定性。

IO纳米颗粒由于其超顺磁性以及由于其生物相容性和无毒性带来的潜在的生物医学应用前景而受到相当大的关注。8 最新研究使用热分解羧酸铁盐得到IO纳米颗粒,相对于传统的IO纳米颗粒,前者在尺寸可调性、单分散性和晶体结构方面均有提高。使用专利的单分子层聚合物涂层方法,可将被疏水的有机配体包覆的IO纳米颗粒成功转化为水溶性的生物可接受的IO纳米颗粒。这些水溶性IO纳米颗粒在极端的高pH值和高温条件下的高稳定性使得这些NPs可与其他生物分子相结合。此外,还开发了用于体内研究的生物相容的涂层,包括多糖(如葡聚糖)和脂质分子,从而得到完全由美国食品药品管理局认证的材料组成的纳米颗粒。IO纳米颗粒在有机溶液和水溶液中溶解性能的提高为开发基于IO纳米颗粒的应用提供了更广泛的前景,例如:

  • 作为核磁共振成像(MRI)的造影剂
  • 作为特异靶向药物运输的药物载体
  • 作为基因治疗的基因载体
  • 作为基于热疗法的癌症治疗的治疗试剂
  • 作为体外诊断(IVD)的磁传感探头
  • 作为疫苗和抗体生产的纳米佐剂(Nanoadjuvant)

Aldrich Materials Science致力于提供大量且不断增加的磁性纳米颗粒产品组合,以满足任何研究需求。

直径20 nm的氧化铁纳米颗粒的TEM影像

直径20 nm的氧化铁纳米颗粒的TEM影像


 材料

     


 参考文献

  1. Schwertmann, Udo, and Rochelle M. Cornell. Iron oxides in the laboratory: preparation and characterization. John Wiley & Sons, 2008: 6.
  2. Cornell, Rochelle M., and Udo Schwertmann. The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses. John Wiley & Sons, 2003: 1-2.
  3. Fernández-Remolar, David C. "Iron Oxides, Hydroxides and Oxy-hydroxides." Encyclopedia of Astrobiology (2014): 1268-1270.
  4. G. Cordova et al., Nano Biomedicine and Engineering (2014), 6, 31.
  5. S. F. Hasany et al, Current Nanoscience (2013), 9, 561.
  6. J. Xie and S. Jon, Theranostics 2012, 2, 122
  7. S. Laurent et al., Chem rev. 2008, 108, 2064.
  8. Q.A. Pankhurst et al., J. Phys. D, 2003, 36, R167