磁性Fe3O4/BN 復(fù)合材料制備及其細胞毒性研究

唐秋娥

（廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院，廣東 廣州 510006）

六方氮化硼（h-BN）具有類石墨層狀結(jié)構(gòu)，因其導(dǎo)熱和機械性能優(yōu)異、表面惰性耐強酸強堿和抗氧化還原能力強的特點，近年來作為相對新型的催化劑載體或包覆材料被廣泛使用[1]。此外，由于低毒性和良好的生物相容性，BN 材料也被嘗試應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如藥物遞送、組織工程以及硼中子俘獲療法等。在藥物遞送中，尤其是靶向藥物輸送，磁性納米粒子優(yōu)勢明顯[2]，可通過靜脈或動脈注射的方式進行給藥，在外磁場的作用下，將藥物定向于靶向區(qū)域。由于BN 本身是非磁性的，因此與磁性材料復(fù)合是其磁性可操縱的前提。本文選擇具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、低毒、良好的生物相容性以及低的制備成本的超順磁性氧化鐵，即Fe3O4來為BN 改性，制備磁性Fe3O4/BN 復(fù)合材料，并初步考察它的細胞毒性。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑與儀器

氮化硼和乙酰丙酮鐵，Aladdin 分析純試劑；三乙二醇，廣州化學(xué)試劑廠分析純試劑；實驗用細胞株均購自武漢大學(xué)中國典型培養(yǎng)物保藏中心。

電子天平ML204102，梅特勒-托利多儀器有限公司；恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S，予華儀器有限公司；離心機H1850R，湘潭湘儀儀器有限公司；真空干燥烘箱DZF-6020，上海索普儀器有限公司；生物潔凈工作臺ESCO SVE-4A1，ESCO Bio TECH 公司。

1.2 Fe3O4/BN 復(fù)合材料合成

取氮化硼100 mg，加入干燥的三口燒瓶中，然后加入50 mg 的乙酰丙酮鐵和25 mL 的三乙二醇，超聲3 min～5 min，在氮氣保護下加熱至285℃，回流30 min。反應(yīng)完畢后向三口燒瓶中加入40 mL 乙醇，冷卻后將混合液倒入錐形瓶中，離心洗滌。然后用無水乙醇清洗3 次。產(chǎn)物在70℃下烘干，收集產(chǎn)物備用。

1.3 表征分析

采用日立HT7700 透射電子顯微鏡對樣品進行TEM 表征測試。儀器參數(shù)：加速電壓為100 kV，分辨率為0.04 nm，六硼化鑭燈絲電子槍，配置一體化高分辨高靈敏度拍攝CCD。樣品的制備：將待測樣品以合適的濃度分散于乙醇溶液中，滴在碳包覆的銅網(wǎng)格柵上，在常溫下自然風(fēng)干，制備得到負載有納米材料的銅網(wǎng)樣品。

采用Malvern PANalytical Aeris 臺式X 射線衍射儀對樣品進行XRD 表征。儀器參數(shù)：Cu 靶發(fā)生器（kα 射線），管電壓為40 kV，管電流為15 mA。掃描參數(shù)：2θ 掃描范圍10°～80°，掃描速度為5°/min。

1.4 MTT 實驗

將細胞按照5×103個/孔的細胞密度接種于96孔板中，培養(yǎng)過夜，用不同濃度Fe3O4/BN 處理細胞，對照組以培養(yǎng)基培養(yǎng)細胞。培養(yǎng)24 h 和48 h，培養(yǎng)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，取出培養(yǎng)板然后吸除溶液，加入150 μL DMSO，搖床上振蕩10 min，振蕩完成后，用酶標儀測定每個孔在490 nm 處的吸光度值，處理計算細胞相對存活率。

2 結(jié)果與討論

首先對合成的材料進行采用XRD 表征，結(jié)果下頁如圖1 所示。可以看到，復(fù)合材料中除保留了來自氮化硼的衍射峰外，出現(xiàn)了4 個新的衍射峰，分別位于30°、35.6°、57.1°和62.5°位置，這些新的衍射峰的位置與標準Fe3O4（PDF 19-0629）的（220）、（311）、（511）和（440）衍射峰一致，說明本實驗成功制得了四氧化三鐵修飾的氮化硼納米片。此外，XRD 中峰的寬化程度說明得到的磁性納米粒子顆粒尺寸非常小，而且氮化硼的結(jié)晶度也有所降低。

圖1 BN 與Fe3O4/BN 的XRD 譜圖

下頁圖2 是BN 材料（圖2-1）與285℃下原位還原制得的Fe3O4/BN 復(fù)合材料（圖2-2）的TEM 圖。從圖中可以看出，氮化硼納米片表面生成了大量的納米顆粒，均勻地分布在BN 的表面。隨機選取200 個粒子統(tǒng)計其大小，平均直徑為6.6 nm。此外，與BN 相比，F(xiàn)e3O4/BN 復(fù)合材料中的氮化硼納米片的聚集更加明顯。

圖2 BN 與Fe3O4/BN 的TEM 譜圖

下頁圖3 給出了所制備的Fe3O4/BN 復(fù)合材料對人正常肝HL-7702 細胞和人肝癌HepG2 細胞的毒性測試結(jié)果。從細胞存活率可以清楚的看到，所制備的Fe3O4/BN 復(fù)合材料對人正常肝HL-7702 細胞基本無毒性，而對人肝癌HepG2 細胞則有一定的毒性，且有顯著的劑量依賴性。這表明磁性的Fe3O4/BN 復(fù)合材料具有一定的抗腫瘤效果，值得進一步研究開發(fā)。

圖3 Fe3O4/BN 復(fù)合材料處理HL-7702（a）和HepG2（b）24 h、48 h 后的MTT 結(jié)果

3 結(jié)論

本文成功合成了磁性的Fe3O4/BN 復(fù)合納米材料，細胞毒性測試表明其且具有一定的抗腫瘤效果。