油酸修饰四氧化三铁的表面性质及其对生物相容性的影响
瑞禧生物2025-02-12   作者:ZJ   来源:
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四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒凭借磁响应特性,在生物医学诸多领域展现出应用潜力,如磁共振成像(MRI)造影、化合物靶向递送、磁热疗等。然而,原生四氧化三铁纳米颗粒存在易团聚、生物相容性欠佳等问题,限制其应用进程。油酸(OA)作为一种常见长链脂肪酸,对四氧化三铁进行修饰,可有效调控其表面性质,改善与生物体系交互能力,成为拓展其生物应用价值的手段。

 

油酸修饰四氧化三铁的制备方法概述

在碱性环境下,将亚铁盐(如 FeSO4)与铁盐(如 Fe2(SO4)3)按特定摩尔比混合反应生成四氧化三铁纳米颗粒,新生颗粒表面富含羟基,具备高化学活性。随即,引入油酸,油酸羧基端与颗粒表面铁离子通过配位键结合,长碳链向外伸展,赋予颗粒表面疏水特性。借助超声、搅拌及后续清洗、分离等操作,得到分散性良好、表面被油酸有效修饰的四氧化三铁纳米颗粒。

油酸修饰四氧化三铁的表面性质及 

油酸修饰后的表面物理化学性质

1. 表面电荷:原生四氧化三铁表面因铁离子水解、羟基化等作用带一定正电荷,经油酸修饰后,羧基与铁配位同时,长链烃基主导表面性质,使其整体呈现电中性至弱负电性,电荷转变影响颗粒间静电斥力,极大缓解团聚倾向,利于在溶液体系长期稳定分散。

2. 亲疏水性:修饰前四氧化三铁亲水性较强,易吸附水分子凝聚;油酸修饰后,疏水碳链覆盖,增强疏水性,使其可良好分散于非极性有机溶剂(如甲苯、氯仿),且在水性环境能形成稳定乳液结构,这种亲疏水性调节为材料在不同溶剂体系应用、与疏水性生物分子偶联搭建基础。

3. 稳定性:于化学稳定性而言,油酸层犹如防护“铠甲”,抵御酸碱侵蚀、抑制氧化进程,维持颗粒化学组成与结构稳定;热稳定性上,在一定升温区间内(如室温至 80℃),修饰结构牢固,颗粒尺寸、磁性等性能波动微小,确保材料在多种加工、储存条件下可靠存续。

油酸修饰四氧化三铁的表面性质及 

图:油酸

对生物相容性的影响

1. 细胞有害性:在细胞层面,油酸修饰有效降低四氧化三铁直接接触诱导的有害性。未修饰颗粒易因表面电荷、高活性位点干扰细胞正常代谢、膜完整性,修饰后中性或弱负电、平滑疏水表面减少与细胞非特异性黏附。

2. 细胞摄取效率:其亲疏水性与细胞摄取紧密相关,适度疏水利于与细胞膜磷脂双分子层亲和、融合,借助内吞机制进入细胞。对比未修饰物,油酸修饰的四氧化三铁被细胞摄取量可依修饰程度优化,在化合物载体、基因传递场景,保障足够载体进入细胞实现功能负载物有效递送。

油酸修饰重塑四氧化三铁表面性质,从电荷、亲疏水性到稳定性全方位优化,进而系统性提升生物相容性,为其在生物医学前沿应用打开通途。