磁性Fe3O4/BN 复合材料制备及其细胞毒性研究

2023-01-28唐秋娥

山西化工 2022年8期

唐秋娥

（广东工业大学轻工化工学院，广东广州 510006）

六方氮化硼（h-BN）具有类石墨层状结构，因其导热和机械性能优异、表面惰性耐强酸强碱和抗氧化还原能力强的特点，近年来作为相对新型的催化剂载体或包覆材料被广泛使用[1]。此外，由于低毒性和良好的生物相容性，BN 材料也被尝试应用于生物医学领域，例如药物递送、组织工程以及硼中子俘获疗法等。在药物递送中，尤其是靶向药物输送，磁性纳米粒子优势明显[2]，可通过静脉或动脉注射的方式进行给药，在外磁场的作用下，将药物定向于靶向区域。由于BN 本身是非磁性的，因此与磁性材料复合是其磁性可操纵的前提。本文选择具有良好的化学稳定性、低毒、良好的生物相容性以及低的制备成本的超顺磁性氧化铁，即Fe3O4来为BN 改性，制备磁性Fe3O4/BN 复合材料，并初步考察它的细胞毒性。

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

氮化硼和乙酰丙酮铁，Aladdin 分析纯试剂；三乙二醇，广州化学试剂厂分析纯试剂；实验用细胞株均购自武汉大学中国典型培养物保藏中心。

电子天平ML204102，梅特勒-托利多仪器有限公司；恒温加热磁力搅拌器DF-101S，予华仪器有限公司；离心机H1850R，湘潭湘仪仪器有限公司；真空干燥烘箱DZF-6020，上海索普仪器有限公司；生物洁净工作台ESCO SVE-4A1，ESCO Bio TECH 公司。

1.2 Fe3O4/BN 复合材料合成

取氮化硼100 mg，加入干燥的三口烧瓶中，然后加入50 mg 的乙酰丙酮铁和25 mL 的三乙二醇，超声3 min～5 min，在氮气保护下加热至285℃，回流30 min。反应完毕后向三口烧瓶中加入40 mL 乙醇，冷却后将混合液倒入锥形瓶中，离心洗涤。然后用无水乙醇清洗3 次。产物在70℃下烘干，收集产物备用。

1.3 表征分析

采用日立HT7700 透射电子显微镜对样品进行TEM 表征测试。仪器参数：加速电压为100 kV，分辨率为0.04 nm，六硼化镧灯丝电子枪，配置一体化高分辨高灵敏度拍摄CCD。样品的制备：将待测样品以合适的浓度分散于乙醇溶液中，滴在碳包覆的铜网格栅上，在常温下自然风干，制备得到负载有纳米材料的铜网样品。

采用Malvern PANalytical Aeris 台式X 射线衍射仪对样品进行XRD 表征。仪器参数：Cu 靶发生器（kα 射线），管电压为40 kV，管电流为15 mA。扫描参数：2θ 扫描范围10°～80°，扫描速度为5°/min。

1.4 MTT 实验

将细胞按照5×103个/孔的细胞密度接种于96孔板中，培养过夜，用不同浓度Fe3O4/BN 处理细胞，对照组以培养基培养细胞。培养24 h 和48 h，培养完成后，向每孔加入20 μL MTT 溶液(注意避光)，孵育4 h。孵育完成后，取出培养板然后吸除溶液，加入150 μL DMSO，摇床上振荡10 min，振荡完成后，用酶标仪测定每个孔在490 nm 处的吸光度值，处理计算细胞相对存活率。

2 结果与讨论

首先对合成的材料进行采用XRD 表征，结果下页如图1 所示。可以看到，复合材料中除保留了来自氮化硼的衍射峰外，出现了4 个新的衍射峰，分别位于30°、35.6°、57.1°和62.5°位置，这些新的衍射峰的位置与标准Fe3O4（PDF 19-0629）的（220）、（311）、（511）和（440）衍射峰一致，说明本实验成功制得了四氧化三铁修饰的氮化硼纳米片。此外，XRD 中峰的宽化程度说明得到的磁性纳米粒子颗粒尺寸非常小，而且氮化硼的结晶度也有所降低。

图1 BN 与Fe3O4/BN 的XRD 谱图

下页图2 是BN 材料（图2-1）与285℃下原位还原制得的Fe3O4/BN 复合材料（图2-2）的TEM 图。从图中可以看出，氮化硼纳米片表面生成了大量的纳米颗粒，均匀地分布在BN 的表面。随机选取200 个粒子统计其大小，平均直径为6.6 nm。此外，与BN 相比，Fe3O4/BN 复合材料中的氮化硼纳米片的聚集更加明显。

图2 BN 与Fe3O4/BN 的TEM 谱图

下页图3 给出了所制备的Fe3O4/BN 复合材料对人正常肝HL-7702 细胞和人肝癌HepG2 细胞的毒性测试结果。从细胞存活率可以清楚的看到，所制备的Fe3O4/BN 复合材料对人正常肝HL-7702 细胞基本无毒性，而对人肝癌HepG2 细胞则有一定的毒性，且有显著的剂量依赖性。这表明磁性的Fe3O4/BN 复合材料具有一定的抗肿瘤效果，值得进一步研究开发。