四氧化三铁纳米颗粒的制备与应用

纳米材料是一种具有重要应用前景的新型材料,由于其独特的物理和化学性质,纳米材料的研究和应用领域正在不断扩大和深化。四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米颗粒由于其特殊的磁性、电学性质与极佳的生物相容性,使其在医学领域具有广泛的应用前景。系统介绍了Fe_(3)O_(4)纳米颗粒化学液相的制备方法和近年来在医学领域的实际应用。

磁性纳米四氧化三铁颗粒对卵巢癌细胞株SKOV3/DDP耐药的逆转作用

目的探讨磁性纳米四氧化三铁颗粒(Fe3O4-MNPs)逆转人卵巢癌顺铂耐药细胞株(SKOV3/DDP)耐药性的机制。方法将SKOV3/DDP细胞分为对照组、顺铂(DDP)组、Fe3O4-MNPs组和DDP+Fe3O4-MNPs组,用Westernblot方法检测P-糖蛋白(P-gp)、肺耐药相关蛋白(LRP)和多耐药相关蛋白1(MRP1),电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)法测定细胞内铂含量。结果 DDP+Fe3O4-MNPs组P-gp、LRP和MRP1蛋白表达水平较DDP组下降明显(P<0.05)。DDP+Fe3O4-MNPs组细胞内铂含量明显高于DDP组(P<0.05)。结论 Fe3O4-MNPs逆转耐药的作用机制可能与Fe3O4-MNPs促进DDP进入细胞内,下调P-gp、LRP和MRP1蛋白表达,提高细胞内DDP浓度有关。

水热体系中四氧化三铁与氧化石墨烯复合纳米颗粒的合成

在200℃自气压水热条件下制备了四氧化三铁与氧化石墨烯复合纳米颗粒。使用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等一系列仪器进行表征,结果表明四氧化三铁与氧化石墨烯复合纳米颗粒由粒径大约20 nm的四氧化三铁纳米颗粒与氧化石墨烯复合而成,数据分析表明氧化石墨烯对于四氧化三铁纳米颗粒的形成和进一步演化起到了一定的作用。

几种物理因素对四氧化三铁纳米颗粒在有机质存在条件下的饱和多孔介质中迁移持留行为的影响

近些年来,环境研究者对纳米颗粒的迁移性进行了部分研究,但是对环境稳定性低、反应活性高的金属氧化物工程纳米颗粒在多孔介质中的运移沉积行为的系统探讨还很不足,尤其是对其在有机质(NOM)存在条件下迁移行为的了解非常有限。本研究选用四氧化三铁磁纳米颗粒(MENPs)作为研究对象,采用填充柱淋溶实验法,对其在饱和多孔介质中的迁移持留行为展开探讨,其目的是考察几种主要介质环境物理因素对其在天然有机质存在条件下的纵向淋溶过程及其在介质中持留量的影响作用。结果显示,不利吸附条件下的MENPs集聚体在多孔介质中的吸附持留及迁移性能取决于多种合力的作用效果。其中,孔隙水流速增大时,MENPs在多孔介质中的迁移性增强,持留性减弱,持留MENPs在介质中的逐层分布随孔隙水流速改变而变化;而且,MENPs在多孔介质中的迁移持留性与介质颗粒的表面物理性质也有关,天然有机质的存在一定程度上可以改善石英砂表面的异质性。另外,介质颗粒粒径大小也是影响MENP-介质间持留机制的重要因子。当多孔介质颗粒粒径大小改变时,MENPs穿透曲线及持留分布曲线随之变化明显,MENPs的吸附沉积机制也相应有所不同。

尼妥珠单抗包被的四氧化三铁纳米颗粒对肺癌细胞放射增敏及磁共振显像的研究

目的尼妥珠单抗(Nimotuzumab)简称hR3,是表皮生长因子单克隆抗体,对多种实体瘤细胞具有明显的放疗增敏作用,四氧化三铁纳米粒子有良好的磁共振信号敏感性,文中探讨hR3包被的超胜磁性四氧化三铁纳米颗粒(superpara-magnetic iron oxide particles,SPIO)对肺癌A549细胞的放射增敏作用和对肺癌细胞体外磁共振成像(MRI)的影响。方法采用MTT法检测hR3-SPIO对肺癌A549细胞的毒性;用克隆形成抑制实验检测hR3-SPIO对肺癌A549细胞放射增敏的影响,用多靶单击方程拟合肺癌A549细胞的剂量存活曲线,求出放射增敏比(sensitization enhancement ratio,SER),评价增敏效果;将hR3-SPIO、hR3、SPIO分别与A549细胞孵育,同时设立对照组,体外MRI观察各组T2弛豫时间。结果不同浓度的hR3-SPIO作用于人肺癌A549细胞株24 h后,其细胞毒性呈剂量依赖性;hR3-SPIO对肺癌A549细胞有放射增敏作用,25μg/ml hR3-C225培养24 h的放射增敏比(SER)为1.20;体外MRI显示hR3-C225组T2弛豫时间低于其他3组(P<0.05)。结论 hR3-SPIO对肺癌A549细胞有毒性作用和有放射增敏性;hR3-SPIO对表皮生长因子受体过表达的肺癌细胞具有较好磁共振靶向成像作用。

化学共沉淀法制备葡聚糖四氧化三铁纳米颗粒

目的探讨葡聚糖包被的四氧化三铁纳米颗粒(DCIONP)的最佳配制条件,分析其主要物理性质。方法通过化学共沉淀法,配合适当的温度、pH值筛选葡聚糖、FeCl3.6H2O、FeCl2.4H2O的最佳质量比,反应一定时间后将产物离心、过滤,制备较纯净的葡聚糖包被的DCIONP,透射电镜和X射线粉末衍射法分析DCIONP的粒径和晶体结构。结果透射电镜及X射线衍射分析确定所制备的葡聚糖包被的磁性纳米粒子主要为Fe3O4晶体,氧化铁核心约为10 nm。结论本方法可操作性及实用性强,配制产物粒径小,性质稳定。

四氧化三铁磁性纳米颗粒人工模拟酶在快速检测二硝基甲苯中的研究及应用

通过共沉淀法制备了具有类过氧化物酶催化活性的四氧化三铁磁性纳米颗粒(Fe_3O_4 MNPs)。研究表明,Fe_3O_4 MNP_s可以催化H_2O_2氧化2,2'-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)二铵盐,生成有色的氧化态ABTS,同时也可催化H_2O_2氧化二硝基甲苯(DNT)的反应,消耗反应物H_2O_2。基于上述原理,构建了Fe_3O_4 MNP_s-ABTS-H_2O_2-DNT反应体系,用于检测DNT。结果表明,氧化态ABTS在417nm处的吸收值随着DNT含量的增加而降低,与DNT浓度在5×10^(-7)~2.0×10^(-5)mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为1.5×10^(-7)mol/L(S/N=3)。采用紫外-可见分光光度法对Fe_3O_4 MNP_s-ABTS-H_2O_2-DNT体系的反应机理、反应条件等进行了深入探讨。所建立的硝基苯类化合物含量的比色分析方法简便、快速、灵敏、可靠,对环境水样中硝基苯类化合物的在线监测具有潜在的应用价值。

可控制备磁性四氧化三铁-金纳米复合颗粒及其催化性能研究

随着纳米催化剂的不断发展,基于纳米金的多功能复合材料以其高效的催化性能而受到广泛关注。本研究采用简单可控的原位还原法,制备了一种粒径均一、分散性良好、可快速磁分离且具有高催化活性与催化稳定性的磁性四氧化三铁-金纳米复合颗粒。首先用有机硅源-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)水解得到的有机硅层来包覆粒径约100 nm的亲水四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒,再通过有机硅层表面的巯基来锚定原位还原生成的尺寸可控的金纳米颗粒(2 nm或6 nm),得到内核为四氧化三铁、壳层为金纳米颗粒均匀修饰有机硅层的磁性氧化硅复合颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)和振动样品磁强计(VSM)等对所合成材料进行系统表征,结果表明:合成的磁性氧化硅复合颗粒核壳结构明显,分散性良好,粒径约为150 nm;饱和磁强度为32.1 A?m2/kg,具有良好的超顺磁特性。将其应用于4-硝基苯酚的催化还原,转化频率(TOF)值高达70 s-1,远高于文献报道值,五次循环反应后的转化率依然高达98%,证实其具备高催化活性及良好的循环催化性能。

超磁性四氧化三铁纳米颗粒在大鼠脑积水模型磁共振及CT成像中的应用

目的旨在研究四氧化三铁纳米颗粒在大鼠脑积水模型中的磁共振及CT成像中的应用,为临床应用提供理论依据,为合理开发该纳米颗粒奠定实验基础。方法采用单纯随机分组法将60只分为空白对照组(20只,给予无菌生理盐水注入枕大池)和实验组(40只,利用高岭土制作大鼠脑积水模型,利用MR筛选大鼠脑积水模型,向模型蛛网膜下腔内注入四氧化三铁纳米颗粒,1h后行CT检查,并于1个月后在显微镜下观察空白对照组与实验组四氧化三铁纳米颗粒在脑、心、肝、脾肺、肾等器官蓄积情况。结果 (1)实验组手术和麻醉导致6只大鼠死亡,实验组死亡率15%。对照组死亡率10%。总死亡率为13.3%。(2)实验组32只大鼠形成脑积水,在存活大鼠中模型成功率为88.9%,模型总制作成功率80.0%。(3)四氧化三铁在大鼠椎管磁共振成像中显示欠佳,CT具有较好的对比效果;(4)蛛网膜下腔内注入四氧化三铁纳米颗粒1个月后在脑、肝、脾、肺、肾等器官无明显蓄积。结论椎管内注入超磁性四氧化三铁纳米颗粒是安全可靠的,可以作为脑积水颅脑CT检查的造影剂。

磁性四氧化三铁纳米颗粒作用于前成骨细胞的生物相容性

背景:将磁性纳米颗粒作为骨组织工程领域新兴材料并植入生物体时,其毒性机制基础研究及安全性评价就显得格外重要。目的:探索磁性四氧化三铁纳米颗粒作用于前成骨细胞的生物相容性。方法:将含有0,200,400,800 mg/L磁性四氧化三铁纳米颗粒的细胞培养液作用于小鼠前成骨细胞24 h后,采用碱性磷酸酶活性测试试剂盒、骨钙素酶联免疫试剂盒、CCK-8试剂盒、倒置显微镜、细胞骨架荧光染色法及实时荧光定量PCR,观察处理后小鼠前成骨细胞的碱性磷酸酶活性/总蛋白比值、骨钙素浓度、细胞增殖率、细胞形态和骨架改变、细胞凋亡以及自噬相关半胱氨酸蛋白酶3、LC3A、LC3B基因m RNA表达情况。结果与结论:(1)磁性四氧化三铁纳米颗粒作用小鼠前成骨细胞24 h后,200 mg/L组与对照组(0 mg/L)相比,各项指标差异无显著性意义;(2)作用24 h后,400,800 mg/L组细胞内碱性磷酸酶活性/总蛋白比值、骨钙素浓度上升,细胞增殖率明显下降,细胞形态及骨架结构改变明显,LC3B基因转录水平升高,而半胱氨酸蛋白酶3、LC3A基因转录水平与对照组相比差异无显著性意义;(3)结果提示,高质量浓度的磁性四氧化三铁纳米颗粒作用于小鼠前成骨细胞24 h后,虽具有一定的促成骨作用,但同时可造成细胞毒性损伤,促进细胞自噬相关基因LC3B表达上调,影响细胞形态、骨架结构及细胞增殖率。

四氧化三铁纳米颗粒暴露促进非酒精性脂肪性肝炎小鼠进展的作用机制研究

医用及工业纳米材料的环境健康效应评价及其潜在生物安全性研究已成为纳米生物学及预防医学领域的研究热点。本研究拟探讨氨基修饰的四氧化三铁纳米颗粒(amino-modified iron oxide nanoparticles,NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs)尾静脉单次5 mg·kg^(-1)给药1周后对非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH)模型小鼠肝脏功能及疾病进展的影响。本研究首先合成生物相容性好的NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs,利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和动态光散射(dynamic light scattering,DLS)等技术表征其表面形貌结构、粒径分布、zeta电位、水合粒径等物理化学性质。接着,将24只C57BL6/J小鼠随机分为4组,分别为等量磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)给药组(对照组)、NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs尾静脉单次5 mg·kg^(-1)给药1周正常小鼠组(暴露组)、蛋氨酸-胆碱缺乏饮食(methionine-and choline-deficient,MCD)诱导组(NASH模型组)、NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs尾静脉单次5 mg·kg^(-1)给药NASH模型小鼠1周暴露组(NASH模型暴露组)。研究结果表明,NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs暴露正常健康小鼠,引起小鼠轻微的肝损伤;NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs暴露NASH模型小鼠,引起肝脏铁沉积并加重MCD饮食诱导的小鼠肝脏损伤,如提高血清生化指标丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)水平,激活固醇调节元件结合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c)介导的肝脏脂肪从头合成代谢,引起肝脏脂滴沉积和氧化应激,加剧肝脏组织病理学损伤,促进肝脏炎症反应和肝纤维化。综上,本研究发现,相比正常健康小鼠,NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs暴露加重MCD饮食诱导的小鼠肝脏脂肪变性、炎症反应、肝纤维化和肝脏损伤,加速NASH小鼠疾病进展。本研究结果将为纳米材料的生物医学应用,特别是对NASH这一患病群体的生物学效应与安全性评价机制提供重要的实验支撑和理论依据。

纳米四氧化三铁技术去除水中六价铬的研究进展

文章介绍了水体中六价铬的来源与分布,概述了六价铬的吸附技术,着重介绍了纳米四氧化三铁技术去除水体中六价铬的研究进展,并对该技术的研究前景作了展望。

核-壳型四氧化三铁纳米催化剂的研究进展

核-壳型纳米催化剂是由一层或多层外壳包裹在核心材料外表面形成,该结构具有增大材料的比表面积,提高催化剂对于催化目标的吸附能力,有效减少纳米粒子的团聚等优点,表现出良好的耐化学侵蚀特性,可广泛应用于加氢、氧化、光催化和电催化等领域。四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))具有磁性强、比表面积高、兼容性好等特点,Fe_(3)O_(4)核心赋予了核-壳结构催化剂易于回收的特点,因此在污水处理、氧化还原反应催化等领域备受青睐。外壳材料包括非金属(C)、金属氧化物(TiO_(2),SiO_(2),MnO等)和金属(Co, Mn, Pt, Te等)。综述了单层外壳和多层外壳结构核-壳型Fe_(3)O_(4)纳米催化剂的研究进展,并讨论了催化剂的外壳材料、制备方法、催化机理等特性。

新型四氧化三铁荧光纳米探针构建及活性研究

基质金属蛋白酶-2(MMP-2)是一类重要的肿瘤标志物,开发能特异性检测MMP-2的智能型荧光纳米探针,对于癌症的早期诊断与治疗都至关重要。利用亚铜离子催化的“点击”化学反应将荧光素(FITC)和多肽底物KCPLGVR偶联,并与dp-PEG-Mal修饰的四氧化三铁纳米颗粒(Fe_(3)O_(4))通过巯基与马来酰亚胺的反应,制备得到一种新型MMP-2特异性响应荧光纳米探针Fe_(3)O_(4)-PEG-KCPLGVR-FITC。通过体外重组酶检测和肿瘤细胞成像结果表明,合成的探针对过表达MMP-2的MCF-7细胞(人乳腺癌细胞)表现出较好的检测灵敏度和特异性,在MMP-2过表达的肿瘤早期诊断方面具有一定的应用潜力。

纳米氧化铁颗粒表征分析及其对体外标记肿瘤细胞磁信号变化的影响

背景:超顺磁性纳米氧化铁颗粒的粒径小,且具有良好的水溶性、组织相容性、超顺磁性及表面积效应,使其应用于磁共振成像和作为生物大分子等药物载体成为可能。目的:构建葡聚糖包被的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒(dextran coated iron oxide nanoparticles,DCIONP),分析其主要物理性质和磁学特性,并探讨其标记肿瘤细胞后对肿瘤细胞磁学特性的影响。方法:通过化学共沉淀法制备葡聚糖包被的DCIONP。透射电镜和X射线粉末衍射法分析DCIONP的粒径和晶体结构,磁共振仪测定其弛豫率等主要物理和磁学参数。体外DCIONP分别标记人骨肉瘤MG63细胞、人肝癌HGP2细胞和鼠骨髓间充质干细胞后,用普鲁士蓝铁显色法和透射电镜观察DCIONP粒子在细胞内的分布,1.5T磁共振仪测量DCIONP体外标记肿瘤细胞后对肿瘤细胞磁信号的影响。结果与结论:X射线衍射分析确定所制备的葡聚糖包被的磁性纳米粒子主要为Fe3O4晶体,氧化铁核心约为10nm,具有超顺磁性,其弛豫率达3.936×106mol/s。体外标记3种细胞后,见DCIONP主要分布在细胞核中,细胞浆中所占比率相对较小。体外磁标记后,肿瘤细胞的T2信号随着细胞数的增加而逐渐缩短,且2×109L-1和2×1010L-1磁标记细胞的磁信号呈明显的衰减状态。结果证实所制备的DCIONP粒子物理性能稳定,磁标记肿瘤细胞后在MR上能产生特征性的低信号。

柠檬酸根对纳米Fe_3O_4颗粒的生长及性能的影响

现代诊断学的发展使得超小超顺磁性的Fe3O4粒子在医学领域具有重要应用价值。实验中利用某些羧酸盐对铁氧化物晶粒成长的抑制作用,在共沉淀法中引入柠檬酸根,制备出平均粒径小于5nm的Fe3O4纳米分散体系。研究了不同柠檬酸根浓度对生成粒子的大小、结晶和表面吸附情况的影响。对Fe3O4颗粒在不同条件下的磁性与胶体稳定性进行了讨论。

纳米Fe_3O_4颗粒及其磁流体的制备与研究

以氨水为沉淀剂,利用改进的化学共沉淀法制备粒径分布均匀的超顺磁性纳米Fe3O4颗粒.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)及透射电子显微镜(TEM)等方法对试样进行了结构与性能表征.结果表明:当n(Fe3+)/n(Fe2+)=1.75,温度为60℃,pH值为9时,超声波预处理制备的Fe3O4颗粒平均粒径在23 nm左右,饱和磁化强度(Ms)达到61.63 emu/g,具有超顺磁性.同时利用油酸钠和聚乙二醇4000(PEG 4000)的协同作用制得了稳定分散的纳米Fe3O4磁流体,当二者加入量与纳米Fe3O4颗粒质量比均为2.00∶3.48时,制备的纳米Fe3O4磁流体最稳定.

磁性纳米Fe_3O_4颗粒协同化疗药物及5溴汉防己甲素在荷瘤鼠体内逆转耐药的研究(英文)

本研究探讨5溴汉防己甲素(5-BrTet)、磁性纳米Fe3O4(Fe3O4-MNP)协同化疗药在动物模型体内逆转耐药的作用及其作用机理。建立恶性血液病荷瘤鼠模型,将其随机分为5组。A组:生理盐水;B组:单用DNR;C组:5-BrTet复合DNR;D组:Fe3O4-MNPs复合DNR;E组:Fe3O4-MNPs复合DNR及5-BrTet。观察各组肿瘤生长特征,肿瘤重量、体积。取各组肿瘤以及心、肝、肾等脏器行组织病理观察。Western blot检测耐药肿瘤BCL-2,BAX,以及caspase-3表达。结果表明:对于K562移植瘤,B、C、D、E4个组之间肿瘤抑制率没有明显的差别。对于K562/A02移植瘤,Fe3O4-MNP复合DNR及5-BrTet可明显抑制移植瘤的增殖,促进肿瘤细胞凋亡;肿瘤组织病理观察显示肿瘤坏死明显。5-BrTet联合Fe3O4-MNP抑制K562/A02移植瘤的BCL-2蛋白的表达,下调BAX和caspas-3的表达。结论:在耐药肿瘤动物模型体内,FeO-MNPs协同DNR和5-BrTet具有很强的肿瘤抑制作用。

金属氧化物纳米颗粒在食品中的应用及安全性研究

纳米颗粒因其独特的物理化学性质广泛应用在生活的各个领域,其中金属氧化物纳米颗粒具有抗菌、着色效果好等特性,已广泛应用于食品包装和食品添加剂。近期相关研究表明,纳米颗粒可以通过食品、土壤以及生物富集的方式进入人体内,对身体健康产生影响。该文阐述了食品工业中几种常用的金属氧化物纳米颗粒(TiO_(2)、ZnO和Fe_(3)O_(4))的应用以及安全性研究,为金属氧化物纳米颗粒在食品中的安全应用提供参考。

Fe_3O_4磁性纳米颗粒/CD/5-FC系统对U251细胞化疗作用

目的:建立以Fe3O4磁性纳米颗粒(Fe3O4,MNP)/胞嘧啶脱氨酶(CD)/5-氟胞嘧啶(5-FC)系统为基础的神经系统胶质瘤治疗方法.方法:利用高温分解铁有机物法以2-吡咯烷酮和乙酰丙酮铁为原料制备出Fe3O4 MNP,用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对磁性材料进行表面修饰.以Fe3O4 MNP为载体将CD基因转染U251胶质瘤细胞,检测Fe3O4 MNP对质粒pCMVCD的结合与保护能力.通过RT-PCR,Western Blot法和免疫荧光等方法检测CD基因在U251细胞的表达.噻唑蓝(MTT)法检测5-FC化疗后U251-CD细胞生长曲线的变化.结果:制备出粒径为(10±2)nm的Fe3O4 MNP;使用Fe3O4 MNP作为载体将CD基因成功转染U251细胞;脂质体转染组转染率为(39.23±12.12)%,而示Fe3O4 MNP转染组转染率为(67.35±11.19)%,2组相比较差异显著(P<0.01).Fe3O4 MNP作为载体转染的U251-CD细胞CD基因稳定表达,并呈时间相关性增强表达模式;U251-CD细胞加入5-FC后能显著抑制U251细胞生长.结论:Fe3O4 MNP可作为胶质瘤基因治疗的理想载体;Fe3O4 MNP/CD/5-FC系统可作为脑胶质瘤辅助治疗手段之一.