有机无机纳米复合材料的概述Word格式.docx

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有机物；

纳米磁性复合物；

无机粒子

0.前言1

1抗癌药/无机纳米磁性复合物1..

1.1引言1...

1.2抗癌有机物1...

1.2.1顺铂1...

1.2.2紫杉醇2...

1.3抗癌有机物的纳米磁性复合药物2..

1.3.1顺铂的纳米磁性复合药物2..

1.3.2紫杉醇的纳米磁性复合药物2..

1.4有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景3

2导电聚合物/无机纳米磁性复合材料3..

2.1引言3...

2.2聚吡咯3...

2.2.1.基础知识4...

2.2.2.导电机理4...

2.2.3.合成4...

2.3聚吡咯/无机纳米磁性复合材料4..

3其它有机物/无机纳米磁性复合物7..

3.1引言7...

3.2催化应用7...

3.3分离应用7...

3.4气体传感材料8...

4结论8

参考文献：

9...

致谢1..2..

0前言

本文简单概述了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备与应用，大致将它们分为三类，分别为抗癌药/无机纳米磁性复合药物，聚吡咯/无机纳米磁性复合材料，其它有机物/无机纳米磁性复合物。

它们分别应用于靶向抗癌，电磁材料，以及其它方面。

本文重点从以上三个角度展开讨论，分别概述了它们三种复合物的制备，运用机理，应用等。

这里主要涉及到的抗癌药物为顺铂（DDP）、紫杉醇，导电聚合物选用代表性的聚吡咯，其它有机物还有带功能团的杯芳烃、磷脂、聚苯乙烯、聚羧酸等，涉及到的纳米磁性无机粒子主要有四氧化三铁、铁氧体、γ-Fe3O4等。

1抗癌药/无机纳米磁性复合物

1.1引言

纳米技术的迅速发展，使其在细胞生物学领域的应用越发广泛，为卫生医药的研究和发展提供了新的技术和手段。

小的尺寸、大的比表面积、好的稳定悬浮性及其能在外加磁场的条件下进行次导向性的运输与富集等特点，使超顺磁纳米粒子在生物医药方面的应用前景日益广泛，尤其在抗癌药物方面的研究是越来越深入。

此处主要讨论四氧化三铁纳米磁性微粒，因为它是一种制备相对简单、磁性强、生物相容性又好的磁性粒子，但四氧化三铁磁性纳米颗粒比表面积大，磁性偶极间相互吸引易导致团聚。

现在制备四氧化三铁纳米颗粒采用的方法一般有滴定水解法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法[1]等。

在抗癌有机大分子纳米药物选择方面，以顺铂、紫杉醇的应用最为广泛。

顺铂（DDP）是一种配合物，拥有双功能基团，以顺铂为主的联合化疗已成为治疗癌症的经典方案之一[2]；

紫杉醇是具有特异性、周期性的广谱抗癌药，是生物提取剂，对多种肿瘤均有良好效果[3]。

但他们的长期使用会使化疗敏感度下降，肿瘤耐药性增强,同时会让化疗者耐受力下降[4]，所以使用纳米磁性四氧化三铁粒子作为药物载体与抗癌药物复合后，将药物靶向运至病灶部位，以深入癌细胞发挥有效作用，这样会使药物的抗癌效果大幅提高，而不良反应却可降至最低，从而形成快速、高效、低毒的药物制剂[5]。

1.2抗癌有机物

1.2.1顺铂

顺铂是第一个研究发现具有抗癌活性的配合物，化学式为顺式二氨基二氯络铂，中文别名是顺式铂等，外文缩写为DDP。

它是金属有机络合物，主要作用靶点是癌细胞鸟嘌呤的N7原子配位，从而扰乱了癌细胞DNA的正常复制与转录，或其与核蛋白及胞浆蛋白的结合[6]。

1.2.2紫杉醇

紫杉醇又称为紫素、泰素，分子式为C47H51NO14，是一种新型的抗微管药物,可促进微管蛋白的聚合来抑制解聚,从而保持了微管蛋白的稳定,抑制

了细胞的有丝分裂[7]。

1.3抗癌有机物的纳米磁性复合药物

1.3.1顺铂的纳米磁性复合药物

1.3.1.1顺铂的纳米磁性复合药物的制备方法

这是一种由纳米四氧化三铁颗粒、羧基多糖和顺铂组成的磁性纳米球。

它先是在羧基多糖存在条件下合成纳米四氧化三铁颗粒，离心去除不稳定大颗粒，超滤去除羧基多糖及其它电解质，再将他们与顺铂耦联，随后在蒸馏水中透析去除游离顺铂得到以纳米磁性四氧化三铁为载体的载顺铂磁性纳米球[8]。

1.3.1.2顺铂的纳米磁性复合药物的抗癌机理

纳米磁性四氧化三铁颗粒的磁导向性决定了顺铂的运输与富集，在肿瘤表面加2h4000Gs的外磁场，由静脉注射纳米复合药物，药物会顺磁场方向移动，从而到达指定的病灶部位，使顺铂有效地作用于癌细胞，达到高效、速效地杀灭癌细胞[9]。

1.3.2紫杉醇的纳米磁性复合药物

1.3.2.1紫杉醇的纳米磁性复合药物的制备方法

因纳米微粒四氧化三铁的顺磁性，以及脂质体的可透过细胞膜性，紫杉素的纳米磁性复合药物即为磁性紫杉醇-四氧化三铁-载药脂质体复合体颗粒。

制备这种复合药物，一般选用的制备方法是薄膜分散法，将羧甲基壳聚糖十八烷基季铵盐、胆固醇、四氧化三铁磁流体和紫杉醇在一定比例下混合加入一定氯仿溶液中溶解，在超声波、去离子水等作用后，蒸去氯仿，磁分离后收集底部磁性粒子即为产物[10]。

另一方法是在有机溶剂中溶解卵磷脂、胆固醇、双鲸蜡磷脂酸、@-

生育酚和紫杉素，加乙醚和磁粉缓冲液，超声处理后减压蒸馏，充氮气，再冰浴条件下超声处理既得产品[11]。

1.3.2.2紫杉醇的纳米磁性复合药物的抗癌机理

四氧化三铁的超顺磁性在肿瘤表面给予外磁场条件下能将紫杉醇脂质体带入病灶处，紫杉醇是一种脂溶性好而水溶性差的物质，它与脂质体能强有力结合，脂质体的可透过细胞膜性即可将紫杉素带入癌细胞内部，有效抑制细胞的有丝分裂，从而杀死癌细胞，而磁性纳米微粒又能有效形成微血管栓子，发挥阻断瘤区滋养血流的作用[10]。

研究表明壳聚糖纳米粒径磁性载药系统因其带正电性，可以中和肿瘤细胞比正常细胞多的负电荷从而显得更加具有优势[10]。

1.4有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景

目前利用纳米磁性材料作为药物的载体，使肿瘤细胞化疗过程更加高效、迅速，它可以提高肿瘤细胞内化疗药物的浓度、减小肿瘤细胞的耐药性，增强化疗的敏感度。

又因纳米Fo3O4是带正电的基团，与癌细胞表面过多的负电荷能中和，其自身又具有良好生物相容性，所以无机磁性纳米材料首选四氧化三铁微粒[10]。

但如何减小肿瘤细胞的耐药性，通过何种途径增敏化疗，目前并不清楚。

所出现的问题是，四氧化三铁纳米磁性颗粒的排出代谢时间长短不能确定，残留药物对正常细胞的毒副作用等。

总的来说有机/无机纳米磁性复合粒子在医药应用方面前景广阔。

2导电聚合物/无机纳米磁性复合材料

2.1引言

导电聚合物自身的导电性与无机纳米磁性粒子的功能性相结合，使其形成的复合材料应用前景十分广泛[12]。

其中以聚吡咯／铁氧体复合材料的研究最为活跃，上章我们知道，纳米四氧化三铁粒子作为代表具有许多优点，包括顺磁性，制备简单等,但单纯的二元复合体系成分之间影响较大，聚吡咯的导电性与纳米四氧化三铁的顺磁性在一定程度上与二者配比关系成反比，再加入某些物质后成功的改善其基本性能[13]或者替代无机磁性纳米粒子如羰基铁粉（CIP）等[14]以使电磁参数趋于最佳的匹配状态，这会使其具有更好的发展潜力。

在导电高聚物中，聚吡咯由于合成简单、抗氧化性好、电导率较高、易于成膜等优点[15]，被选做最合适的导电聚合物予以研究。

2.2聚吡咯

2.2.1基础知识

有机高分子常用做电绝缘体，但在聚乙炔的高电导率被发现以后被彻底摒弃，随后在1977年发现聚乙炔薄膜可以通过碘掺杂使其导电率道道导体级别，从此宣告导电高分子的诞生[16]。

最近许多研究者开始将注意力集中在聚吡咯上。

2.2.2导电机理

由于聚吡咯带有的∏共轭体系是碳碳单键与碳碳双键交替形成的，形成∏键的电子在电场条件下可迅速速沿分子链移动以达到导电目的[17]。

2.2.3合成

王杰等[18]在室温下，用电化学氧化聚合法，在乙氰，水（AN／H2O，99／1）溶液比在水溶液中得到高密度的聚吡咯膜。

林生岭[19]以三氧化铁为氧化剂，采用反相微乳聚合法制备了其纳米复合材料。

韩阜益等[20]以杂多酸为氧化剂，蒸汽沉淀法制得了聚吡咯。

杨庆浩等[21]采用界面聚合法制备了聚吡咯功能膜。

2.2.4应用

因为聚吡咯原料价格低廉、制备简单、稳定性好相对较好、电导率高、优良介电损耗、可加工性强、密度小等优点，所以它的用途极其广泛。

如在电磁屏蔽材料、离子交换树脂、传感器、隐身材料、人造神经和人造肌肉、电催化、防腐材料[12]等方面具有极佳用途，此外在抗静电材料、故乡萃取技术等方面也有应用。

2.3聚吡咯/无机纳米磁性复合材料

2.3.1聚吡咯／无机纳米磁性复合材料的制备方法：

最理想的聚吡咯／无机纳米磁性复合技术就是将无机纳米颗粒完整均匀地包裹在聚吡咯机体上。

主要有共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法、表面诱导聚合技术[22]等常见制备方法。

2.3.1.1共混法

共混法是在机械力条件下，将无机磁性纳米粒子与聚吡咯混合。

它操作简单，再合成过程中易于控制粒子的物理特性，但其磁性纳米颗粒易于团聚，所以在运用共混法时要加入一定量的表面处理剂。

中科院化学所刘靖等[23]采用共混的方法来合成聚吡咯/四氧化三铁复合物

2.3.1.2原位聚合法

原位聚合法是将无机纳米磁性粒子均匀分散在聚吡咯中，然后添加相转移剂或表面改性剂引发聚合而生成纳米复合材料。

其操作起来简单易行，是最常用的制备方法之一。

郭洪范等[24]运用原位聚合法在阳离子表面活性剂的引导下合成聚吡咯/四氧化三铁复合颗粒。

2.3.1.3表面诱导聚合技术

Parthc等[25]应用表面诱导聚合技术合成了聚吡咯包覆γ-Fe2O3、SiO2/γ-Fe2O3的核壳结构导电聚合物复合粒子。

2.3.1.4溶胶-凝胶法

溶胶凝胶法一般分两步，首先烷氧金属或金属盐有控制的水解成溶胶，然后加热或去溶剂使溶胶转化为网状凝胶，高温处理后，去溶剂等小分子即得。

Suri等[26]用此方法制得聚吡咯/铁氧体纳米磁性复合材料。

2.3.2聚吡咯复合物中无机纳米磁性粒子的选择与添加

铁氧体因具有良好的顺磁性通常被作为无机纳米磁性粒子与聚吡咯复合，以形成良好的磁性与导电性，上文所提到的四氧化三铁就是典型代表，但因四氧化三铁为不导电体，在与聚吡咯聚合后会影响复合材料的导电性，使得导磁性与导电性不能兼顾。

所以此处提及几种导电性添加物，与聚吡咯/四氧化三铁复合物混合形成三项复合物，以使导电性导磁性得到合理匹配。

王君等[13]，运用纳米

石墨薄片的添加使纳米四氧化三铁和纳米石墨薄片均包裹在聚吡咯层内，并且使得纳米粒子分散更加均匀，由于引入了导电性优良的石墨薄片，从而使得聚吡咯的网络结构拥有了导电通路，复合材料的电导率有了明显的增加，软磁性也得以充分的体现；

同时该研究小组还以Ag纳米粒子作为添加成分通过静电吸附作用加入聚吡咯/四氧化三铁复合材料中，成功制得聚吡咯/Fe3O4/Ag三项复合材料，结构分析表明，Ag颗粒均匀包裹在聚吡咯/Fe3O4的表面，这使得聚吡咯/Fe3O4/Ag三项复合材料导电性明显增强，同时具有优良磁性。

再考虑到四氧化三铁的软磁性，因为软磁材料易于磁化，所以应用相对广泛，但最大磁饱和强度较小，磁性不强，在某些领域需要得以替代，肖红梅等[14]提出运用高磁饱和强度的羰基铁粉（CIP）代替四氧化三铁与聚吡咯形成复合材料，得到的复合材料电磁性能均较佳；

同时该研究小组还以铁元素和钡元素计量比为11的尖晶石型MnFe2O4铁氧体代替Fe3O4，因其MnFe2O4铁氧体有大矫顽力和剩余磁化强度，所以其在吸波材料上有很大的应用前景；

同时该研究小组还M型钡铁氧体与聚吡咯形成复

合材料，发现其最大磁饱和强度和剩磁强度降低；

该研究小组用一步法得到聚吡咯/FeOOH的复合材料，磁性能测试显示复合材料显示软磁性、矫顽力均为0。

金娥等[16]用普鲁士蓝（电荷转移能力好，可控磁性）与聚吡咯形成复合材料，因聚吡咯氧化态不同时相应颜色也不同，加电压后，普鲁士白（PW）、普鲁士绿（PG）、普鲁士蓝（PB）之间会发生转化形成颜色变化，它们的复合材料具有好的电致变性。

该复合材料对H2O2具有较敏感的电催化性质；

同时该研究小组引入碳纳米管作为聚吡咯/普鲁士蓝的模板形成三元复合纳米纤维，因导电聚吡咯的良好导电性，在PB与碳纳米管之间起到导电连接桥的作用，三组分协同与电子的快速运输，所以此复合材料展现出优异电催化性。

徐平等[26]提及另一种硬磁性

材料---聚吡咯/BaFe12O9复合材料，其矫顽力较聚吡咯有了质的提高。

李永波等[27]运用原位聚合法制备了聚吡咯/ZnFe2O4纳米复合材料，聚吡咯的包裹导致复合物共振频率提高，磁损耗能力增强，从而微波吸收性能好。

H.Zhang等[28]制得的三元聚合物聚吡咯/Fe3O4/Au纳米复合材料，表现出良好的电磁性和催化性能。

杨超等[29]在结合环境保护理念的情况下，研究了烟煤灰与聚吡咯的复合材料，烟煤灰含量复杂，本身具有磁性，利用价值很大，合成出的此复合物通过分析发现一定配比下其呈现良好导电率、软磁性。

2.3.3聚吡咯/无机磁性纳米复合材料在电磁方面的应用

2.3.3.1吸波材料

导电聚合物是重要的微波吸波材料之一，铁氧体纳米材料也拥有一定的吸波特性，综合它们的电磁损耗和波阻抗匹配等特性，将介电损耗材料与磁损耗材料复合在一起，研究开发出了一种拥有宽频带、强吸收、可调控电磁参数、加工相对简单的导电聚合物/铁氧体复合材料。

程艳鹏[12]选用聚吡咯与四氧化三铁的复合材料，因为上文所提及的聚吡咯的一系列优点，再如密度小能满足飞行隐身对轻的要求等，研究表明复合材料中四氧化三铁的质量分数的不同直接影响复合材料的吸波特性，所以需要深入研究配比。

2.3.3.2电化学的存储

M.Mallouki等通过化学氧化法制得聚吡咯-Fe2O3复合材料，由于其颗粒尺寸和比表面积的改变使得其储存能力较纯导电聚吡咯高，可用于电化学储存[30]。

2.3.3.3磁流变液智能材料

它对杂质污染不敏感，适用温度范围广，响应速度快、可用电磁铁产生磁场等特性，使其在汽车、机器人、航空航天方面作为智能材料广泛应用，而基液聚吡咯因其密度小、良好导电性被选做合适载液应用于磁性流体[31]。

2.3.3.4永磁材料

上文提及四氧化三铁的取代，应用硬磁性的尖晶石铁氧体等与聚吡咯形成复合材料，可得到较高的矫顽力、剩磁强度等，可作为永磁材料，再涂覆在一定机体上用作磁记录材料[31]。

2.3.3.5软磁材料

聚合物基磁性纳米复合材料具有良好软磁性特点，可用于制作低频中小型变压器磁芯，其效率高，温升低[31]。

3其它有机物/无机纳米磁性复合物

3.1引言

有机物质和无机纳米磁性粒子的选择与配比会使得有机/无机纳米磁性复合材料变化万千，应用也能涉及到我们生活的方方面面，比如在催化、分离富集、气体传感器、防腐材料等各个方面。

这里讨论的有机物主要有聚吡咯、聚苯胺、含功能基团的杯芳烃、磷脂、聚苯乙烯；

磁性无机物主要有普鲁士蓝、四氧化三铁、γ-Fe2O3等。

下面我们将简单做以讨论。

3.2催化应用

在H2O2的催化中，金娥等[16]研究了聚吡咯/普鲁士蓝的复合纳米纤维，它对H2O2有良好的电催化作用，但因导电性的局限，再添加碳纳米管作为电桥形成碳纳米管/聚吡咯/普鲁士蓝三元复合纳米纤维的电催化效应更加明显。

3.3分离应用

3.3.1吸附分离金属离子

超分子主体分子杯芳烃衍生物因具有识别功能，在与磁性纳米粒子复合后，既可以通过杯芳烃的识别功能与磁性纳米离子的分离特性来完成对金属离子的吸附分离。

陈朗星等[32]将杯芳烃超分子与磁性纳米粒子复合形成磁性复合微球，他们先合成了一系列的功能化杯芳烃衍生物及含磺酸基的水溶性杯芳烃衍生物，然后通过沉淀反应在水相中合成Fe3O4的磁性纳米微球，将两者复合后应用于液相中金属离子的分离富集。

3.3.2富集分离生物分子

病毒、蛋白质与细胞等生物分子目前均可被磁性纳米粒子分离。

张立学等[33]用磷脂包覆胶体四氧化三铁纳米粒子，形成磷脂/四氧化三铁纳米磁性粒子，应用于从多种蛋白质的混合物中分离、回收单一蛋白质。

这种方式同样可以应用于环境污染物的分离。

对于癌症的治疗，癌细胞扩散至骨髓液，使得从血液中分离癌细胞成为治疗癌症的重要部分，最近有机构成功使用聚苯乙烯/Fe3O4纳米磁性微球分离了人体骨髓液中的癌细胞[34]。

3.3.3富集吸附化妆品中的对羟基苯甲酸酯

近期发现，对羟基苯甲酸酯对人体伤害较大，所以对于化妆品中的对羟基苯甲酸酯的富集研究日益广泛。

沈昊宇等[35]成功制备了高分子聚羧酸/四氧化三铁纳米磁性复合颗粒，应用于富集吸附商业化妆品中的对羟基苯甲酸酯。

3.4气体传感材料

由于聚吡咯具有气敏性，在形成复合材料后，其使用温度上限、灵敏度均得到提升。

Tandon等报道了聚吡咯/氧化铁复合材料在CO2，N2，CH4气体的传感材料方面的应用。

Wu等将聚吡咯/γ-Fe2O3用于毒气检测[14]。

4结论

本文主要概括总结了有机/无机纳米磁性复合粒子在我们生活世界中的应用，纳米材料作为新时代材料的代表被广为研究，它的“尺寸效应”，“表面效应”等特性决定了它广泛的用途。

而纳米磁性材料与有机物的结合，使其形成具有多种用途的交叉复合材料，使其运用更加广阔和具有灵活性。

本文选用两种广泛使用的抗癌药物与纳米磁性四氧化三铁纳米粒子结合，应用于抗癌医药方面，通过四氧化三铁的磁靶向性与纳米粒子的一些特性将抗癌药物高效、迅速地送抵癌细胞病灶部位，以达到高的抗癌效应。

但纳米磁性粒子的良好代谢需进一步研究。

聚吡咯作为高分子导电聚合物的代表与多种富有磁性的纳米颗粒结合，考察了其复合材料的各种电磁性能，使他们能被广泛用于我们电磁生活的各个方面。

有机/无机纳米磁性材料的其它方面的应用，讨论几种有机粒子与几种无机纳米磁性粒子的自由结合状态下目前阶段的部分应用成果。

相信在各国各领域的科学家的紧密合作下，有机/无机纳米磁性复合物在我们人类社会的发展中会起到更加重要的作用。

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