磁性納米材料具有優(yōu)異的磁性能、良好的生物相容性、易于表面修飾及功能化等優(yōu)勢(shì),在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,如靶向藥物傳輸、磁共振成像(MRI)、生物分離和磁熱治療方面,有廣泛的應(yīng)用前景。鋅錳鐵氧體(ZMF)納米顆粒是一種典型的磁性納米材料,可以顯著縮短水質(zhì)子的橫向弛豫時(shí)間,通過(guò)增強(qiáng)核磁共振信號(hào)值差異性來(lái)區(qū)別病變組織和正常組織,被認(rèn)為是MRI造影劑的理想候選材料。目前由于ZMF尺寸可調(diào)范圍窄、水相穩(wěn)定性差和靶向性缺乏等問(wèn)題,限制了它在MRI中的應(yīng)用。本論文聚焦于ZMF納米顆粒的尺寸調(diào)控和功能化設(shè)計(jì),成功合成了雙靶向配體修飾的核殼結(jié)構(gòu)影像探針,實(shí)現(xiàn)了腦膠質(zhì)瘤的MRI診斷。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)不同尺寸ZMF納米顆粒的合成:針對(duì)目前ZMF納米顆粒尺寸調(diào)控范圍窄,難以滿足不同生物應(yīng)用需求的問(wèn)題,我們采用高溫?zé)岱纸夥?通過(guò)對(duì)不同反應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié),成功制備了尺寸在5-20 nm范圍可調(diào)的ZMF納米顆粒。相比常規(guī)的種子介導(dǎo)生長(zhǎng)方式,該策略工藝簡(jiǎn)便、產(chǎn)物粒徑分布窄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:引入強(qiáng)還原劑1,2-十六烷二醇有利于合成小尺寸的納米顆粒;以金屬氯化物作為金屬前軀體、延長(zhǎng)回流時(shí)間有利于合成較大尺寸的納米顆粒。(2)超小ZMF納米顆粒用于腦膠質(zhì)瘤MRI診斷的研究:針對(duì)當(dāng)前釓基造影劑跨越血腦屏障(BBB)效率低、毒性大和腦膠質(zhì)瘤靶向性差等問(wèn)題,我們通過(guò)控制熱分解溫度合成了超小鋅錳鐵氧體(UZMF)納米顆粒,并在表面包裹一層超薄氧化硅(SiO_2)。由于SiO_2表面含有豐富的硅羥基,得到的UZMF@SiO_2(UZMFS)納米顆粒在水相中具有良好的分散性和穩(wěn)定性,Angiopep-2(ANG)的修飾進(jìn)一步提高納米顆�？缭紹BB和靶向腦膠質(zhì)瘤的效率。由于SiO_2殼層薄至1 nm,UZMFS-ANG納米探針仍保持較小的尺寸和較高的成像性能,其縱向弛豫率為4.2 mM~(-1)s~(-1),橫向弛豫率為240.38 mM~(-1)s~(-1)(顯著高于臨床釓劑)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了UZMFS-ANG的生物相容性、跨越BBB高效性和腦膠質(zhì)瘤MR成像的準(zhǔn)確性,有望解決腦膠質(zhì)瘤的臨床診斷難題。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R445.2;TB383.1
【部分圖文】：

場(chǎng)引起的軌道矩改變；（2）電子本身具有的自旋；（3）電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道角動(dòng)量。第一種會(huì)使材料表現(xiàn)抗磁性，而后兩種效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生磁化現(xiàn)象，即順磁性。由于過(guò)渡金屬的電子軌道一般含有未填滿的 d 電子層，單個(gè) d 電子的自旋運(yùn)動(dòng)和電子繞核軌道運(yùn)動(dòng)使過(guò)渡金屬及其化合物具有順磁性，其磁學(xué)性質(zhì)主要是由 d 電子的自旋運(yùn)動(dòng)決定。不同材料由于元素成分和晶體結(jié)構(gòu)不同，展現(xiàn)出不同的磁學(xué)特性。矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度是磁性能的 2 個(gè)主要參數(shù)，矯頑力是使磁感應(yīng)強(qiáng)度降低到 0 所需的場(chǎng)強(qiáng) Hc；飽和磁化強(qiáng)度指在外加磁場(chǎng)中，磁性物質(zhì)所能達(dá)到的最大磁化強(qiáng)度。圖 1.1 說(shuō)明了超順磁性、反鐵磁性、鐵磁性和硬磁性材料的電子自旋情況。反鐵磁的電子自旋剛好抵消，磁性很弱或幾乎沒(méi)有磁性；在外磁場(chǎng)的作用下，鐵磁性的電子自旋方向幾乎相同，因此鐵磁性物質(zhì)磁性較強(qiáng)；在交換偏置系統(tǒng)中，鐵磁性的矯頑力會(huì)增大；硬磁性的電子自旋方向相同，表現(xiàn)出強(qiáng)磁性，且被磁化后能長(zhǎng)久保持磁性。

gnetism and corresponding hysteresis loops; (e) interaction between fmagnetism (connected red dots represent exchange coupling); (f) hystweak ferromagnetism[7].性是指磁性納米顆粒的粒徑小于臨界尺寸時(shí)，熱擾動(dòng)能 k晶各向異性能 KeffV，在此情況下顆粒內(nèi)的磁矩方向就容的運(yùn)動(dòng)，在此情況下矯頑力趨于 0，呈現(xiàn)超順磁性。從圖 0 時(shí)，磁滯曲線是完全重合的。不同類型的磁性納米顆粒通常按下式估算：r = (6kB )1/3B為 Boltzman 常數(shù)；T 為熱力學(xué)溫度；Keff為磁晶各向異構(gòu)

С煞植喚鲇跋炱浯叛綆閱埽囗不嵊跋炱浜嵯虺讜ヂ?r2（圖1.3）。不同成分的鐵酸鹽納米顆粒也有不同的應(yīng)用，如鋅錳鐵氧體具有超順磁性，適合應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)；而 CoFe2O4是一種硬磁性材料，在磁記錄方面有良好的應(yīng)用前景。圖 1.3 不同鋅錳元素?fù)诫s比例對(duì)飽和磁化強(qiáng)度的影響[13]。Fig 1.3 The effect of different Zn, Mn doping ratio on saturation magnetization and the schematicsof the magnetic property[13].1.1.4 尺寸效應(yīng)尺寸依賴的磁學(xué)性質(zhì)是磁性納米顆粒的最顯著特征之一，飽和磁化強(qiáng)度以及矯頑力會(huì)隨著尺寸的變化而改變。如圖 1.4 所示：Co0.6Fe2.4O4的矯頑力隨著尺寸

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本文編號(hào)：2832079