1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29249
(51) C01G 49/06 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0138.1
(22) 06.02.2014
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(72) Шоканов Адилхан Касымбекович; Кенжаева
Алия Бауыржановна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный педагогический университет им.
Абая" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) RU 2437837 C2, 27.12.2011
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ
НАНОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ -ОКСИДА
ЖЕЛЕЗА
(57) Изобретение относится к технологии
получения оксидов железа, а именно к получению
наномагнитных частиц γ-Fе2О3 (маггемита), которые
могут быть использованы для диагностики и
лечения злокачественных опухолей.
В способе получения наномагнитных частиц
γ-оксида железа, включающем осаждение из
водного раствора соли железа гидроксида железа в
присутствии циклодекстрина, согласно изобретению
осаждение ведут из раствора сульфата железа
аммиаком, затем продувают через суспензию
сжатый воздух с получением гетита, который
отжигают на воздухе при температуре 600-700°С
для дегидратации, после чего полученный α - оксид
железа восстанавливают отжигом, полученный
магнетит отжигают на воздухе при температуре 250-
300°С. Получают наномагнитные частицы γ - оксида
железа, которые могут быть использованы в
онкологии для профилактики и лечения
злокачественных опухолей.
(19)KZ(13)A4(11)29249

2. 29249
2
Изобретение относится к технологии получения
оксидов железа, а именно к получению
наномагнитных частиц γ-Fе2О3 (маггемита), которые
могут быть использованы для диагностики и
лечения злокачественных опухолей.
Присущие магнитным наночастицам γ-Fе2О3 с
размерами 15-20 нм свойства, позволяют широко
использовать их в онкологии в следующем качестве:
магнитные контрастные вещества при магнитно-
резонансной томографии (МРТ); гипертермические
вещества, в которых магнитные частицы селективно
нагреваются за счет использования
высокочастотного магнитного поля, например, при
термической абляции/гипертермии опухолей;
магнитные переносчики, которые могут
направляться с помощью градиента магнитного
поля на определенные участки, как это происходит
при целевой доставке действующих веществ -
препаратов. Например, указанный метод лечения
рака отличается от общепринятой терапии тем, что
наномагнитные частицы γ-Fe2O3 доставляются
непосредственно к раковым клеткам. Вследствие
этого они оказывают прямое воздействие на
злокачественную опухоль, не повреждая при этом
находящие рядом здоровые ткани.
Известен способ получения магнитного оксида
железа (III) - γ-Fе2O3 окислением стеарата железа
метилморфолин-N-оксидом в присутствии
поверхностно-активных веществ при выдерживании
в растворителе в течение нескольких часов при
температуре 280-320°С (WO 2009002275, кл. C01G
49/06, оп.31.12.2008г.) Способ чрезвычайно сложен,
требует предварительного получения стеарата
железа и использования специальных органических
веществ. Кроме того, к его недостаткам можно
отнести продолжительность синтеза.
Известен способ получения магнитной γ-Fе2О3 из
водного щелочного раствора путем обработки солей
двухвалентного железа едким натром в присутствии
гидразингидрата с последующим выдерживанием
смеси в автоклаве при 100-200°С в течение 4-100
часов и обработкой магнетита - Fe3О4
гидропероксидом водорода (пат. CN 101125684, кл.
C01G 49/06, оп. 20.02.2008). Существенными
недостатками данного способа являются его
многостадийность, проведение гидротермической
реакции в автоклаве при повышенной температуре -
100-200°С, а также неколичественный выход
целевого продукта за счет образования примесной
фазы магнетита, что требует дополнительной
обработки сильным окислителем.
Известен способ получения магнитной γ-Fe2О3 из
водных растворов FeCl3 путем осаждения едким
натром гидроксида железа (III) в присутствии поли-
этиленгликоля как стабилизатора (Пат.CN 1789146,
кл. C01G 49/06, оп. 24.10.2007). Недостатком
способа является необходимость проведения
многочисленных процедур, включающих
фильтрование, высушивание осадка, прокаливание в
течение нескольких часов при температуре 300-
400ºС, последующее промывание водой.
Способ получения наномагнитных частиц y-
Fe2O3 включает осаждение магнитной фазы γ-Fe2О3,
которое проводят в присутствии воздуха при
комнатной температуре и атмосферном давлении из
щелочных (pH 9-10) водных растворов солей железа
(II), с добавлением циклодекстрина и солей фосфор-
новатистой кислоты в молярном отношении
ЦД:Fе(II):NН2РО2=1:100:100 в течение 24 ч (Пат.
RU 2437837, кл. С01G 49/06, оп. 27.06.2011).
Недостаток способа заключается в том, что процесс
получения конечного результата осуществляется
сложным путем в течение продолжительного
времени, при этом первоначально получают железо,
которые при комнатной температуре может
подвергаться в водной среде окислению и
образованию фазы Fe ООН. Кроме того,
полученные с помощью указанного способа, также
как и по предыдущим, магнитные наночастицы
γ-Fe2O3, не всегда подходят для использования в
онкологии в связи с большими линейными
размерами - 70-100 нм и поэтому возникающими
трудностями при их стабилизации.
Задачей изобретения является создание способа
получения наномагнитных частиц γ-оксида железа,
которые могут быть использованы в онкологии для
профилактики и лечения злокачественных
опухолей.
Это достигается тем, что в способе получения
наномагнитных частиц γ-оксида железа,
включающем осаждение из водного раствора соли
железа гидроксида железа в присутствии
циклодекстрина, согласно изобретению осаждение
ведут из раствора сульфата железа аммиаком, затем
продувают через суспензию сжатый воздух с
получением гетита, который отжигают на воздухе
при температуре 600-700°С для дегидратации, после
чего полученный α-оксид железа восстанавливают
отжигом, полученный магнетит отжигают на
воздухе при температуре 250-300°С и получают
наномагнитные частицы γ - оксида железа.
Методом ПЭМ - просвечивающей электронной
микроскопии было установлено, что средний размер
полученных наночастиц γ-Fе2О3 составляет
15-25 нм, которые соответствует требованиям,
необходимым для использования их в качестве
носителя в системах доставки лекарственных
препаратов в ткани и клетки-мишени
(онкологические) контрастных агентов для
диагностики, а также как самостоятельных
терапевтических агентов для создания резонансной
гипертермии.
Предлагаемый способ осуществляют следующим
образом.
Первичным сырьем является железо и серная
кислота. Растворяя железо в серной кислоте,
получаем прозрачные бледно-зеленые кристаллы
сульфата железа.
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
Затем производится синтез гетита. Для этого
готовят водный раствор сульфата железа, аммиака
NH4OH и γ-циклодекстрина в качестве
стабилизатора. Используют циклодекстрин любых
форм - α-, β-, γ- и их производные. Синтез
происходит по следующей схеме. Вначале из
раствора посредством аммиака осаждают белые

3. 29249
3
кристаллики моногидрата закиси железа. Окисляя
гидрат закиси продуванием через суспензию
сжатого воздуха, получают желтый моногидрат
оксида железа, т. е. гетит.
2FeSO4+4NH4OH=2FeO(OH)+2(NH4)2SO4+Н2↑
Молярное отношение циклодекстрин: Fe (II)
составляет 1:100. Далее производят дегидратацию
гетита отжигом при температуре 600-700°С. При
этом из него удаляется кристаллизационная вода и
получается красный немагнитный α-оксид железа.
2FеО(ОН)→α-Fе2O3+Н2O
Красный немагнитный α-оксид железа
восстанавливают отжигом в атмосфере водорода
при температуре 350°С с получением магнетита.
3α-Fe2O3 + Н2→2Fe3O4+H2O
Наконец, окисляя магнетит кислородом воздуха
при температуре 250-300°С, получают γ-оксид
железа.
2Fe3O4+l/2O2→3γ-Fe2O3
Образование в описанном способе магнитной
фазы γ-Fe2O3 подтверждается данными
Мёссбауэровских исследований (фиг.1). Характер
полученных мёссбауэровских спектров хорошо
согласуется с известными литературными данными
для стандартных образцов маггемита - γ-Fe2O3.
Пример 1.
Для получения 100мг γ-Fe2O3, растворяем
70 мг железа в 123 мг серной кислоте, к раствору
сульфата железа в количестве 191 мг добавляем
88 мг аммиака NH4OH и 30 мг γ-циклодекстрина.
Полученные 112 мг гетита отжигаем при
температуре 600°С, удаляем кристаллическую воду,
после чего получаем красный немагнитный α-оксид
железа, отжигаем его в атмосфере водорода при
температуре 350°С и получаем магнетит. Магнетит
отжигаем на воздухе при 300°С получаем
наномагнитные частицы γ-оксид железа с
линейными размерами 15-20 нм.
Пример 2.
Для получения 100мг γ-Fе2О3, растворяем 70 мг
железа в 123 мг серной кислоте, к раствору
сульфата железа в количестве 191 мг добавляем
88 мг аммиака NH4OH и 30 мг γ-циклодекстрина,
после чего полученные 112 мг гетита отжигаем при
температуре 700°С, после чего получаем красный
немагнитный α-оксид железа, отжигаем его в
атмосфере водорода при температуре 350°С и
получаем магнетит. Магнетит отжигаем на воздухе
при 250°С и получаем наномагнитные частицы
γ - оксид железа с линейными размерами 15-20 нм.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения наномагнитных частиц
γ-оксида железа, включающий осаждение из
водного раствора соли железа гидроксида железа в
присутствии циклодекстрина, отличающийся тем,
что осаждение ведут из раствора сульфата железа
аммиаком, затем продувают через суспензию
сжатый воздух с получением гетита, который
отжигают на воздухе при температуре 600-700°С
для дегидратации, после чего полученный α-оксид
железа восстанавливают отжигом, полученный
магнетит отжигают на воздухе при температуре 250-
300°С и получают наномагнитные частицы
γ-оксида железа.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова