生理盐水中微囊化蔗糖铁纳米颗粒的结构、磁性与光谱性质演变及其药物递送机制研究

本研究针对铁缺乏症治疗药物蔗糖铁纳米颗粒在生理环境中的稳定性问题，通过多尺度表征技术（SEM/TEM/XRD/FTIR/Raman/XPS/EPR）系统揭示了α-FeOOH核心/蔗糖壳层纳米颗粒的微观结构演变规律，发现钙藻酸盐微囊能有效延缓铁离子释放，为优化口服铁剂缓释性能提供了关键实验依据。

　　

铁缺乏症是全球最常见的营养缺乏性疾病，传统静脉补铁剂存在使用不便、副作用大等问题，而口服铁剂又面临生物利用度低、胃肠道刺激等挑战。蔗糖铁纳米颗粒作为新型铁补充剂，其核心-壳层结构设计直接影响铁离子的释放动力学和生物相容性。然而，关于微囊化蔗糖铁在生理环境中的结构稳定性及其对磁学性质的影响机制，此前缺乏系统性研究。

波兰Solinea公司的研究人员针对其开发的Ferisan^?补铁剂（含AB-Fortis^?专利微囊技术），采用多学科交叉研究方法，在《Beilstein Journal of Nanotechnology》发表了突破性成果。研究团队创新性地结合扫描/透射电子显微镜（SEM/TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）和电子顺磁共振（EPR）等技术，首次揭示了α-FeOOH核心/蔗糖壳层纳米颗粒在生理盐水中的动态演变过程。

关键技术方法包括：通过SEM/TEM观察微囊形貌演变，XRD分析晶体结构变化，FTIR/Raman表征分子键合状态，XPS测定元素化学态，EPR检测Fe³⁺电子态，并结合PPMS系统完成超导量子干涉仪（SQUID）磁学测量。研究样本包含未溶解（FS0）和不同溶解时间（1-12小时）的微囊，以及完全溶解产物（FST）。

【微结构】
TEM证实原始样品（FS0）存在18 nm和<5 nm双尺寸分布的α-FeOOH核心，蔗糖壳层厚度约10 nm。HRTEM显示2.54 ?晶面间距与α-FeOOH（400）晶面匹配。完全溶解后（FST），核心-壳结构消失，仅残留纤维素和SiO₂骨架。

【XRD结果】
纤维素特征峰（15.6°、23°、35°）主导谱图，溶解后抗坏血酸特征峰（10.46°、17.46°等）消失，NaCl结晶峰增强，但未检测到铁相衍射信号，表明核心呈非晶/纳米晶态。

【磁学特性】
直流磁化测量显示FS0在10 K出现阻塞温度（T_B），70-250 K呈超顺磁态。交流磁化率符合单粒子弛豫模型（τ₀=6.8×10^-12 s），证实纳米颗粒无相互作用。Langevin函数拟合获得4 nm粒径分布和50-70 μ_B净磁矩，与α-FeOOH表面未补偿自旋理论一致。溶解过程使T_B逐渐降低直至消失，但FST样品仍保留285 Oe矫顽力，表明存在残余铁簇。

【光谱分析】
Raman在297 cm^-1（E_g）、393 cm^-1（E_g）和498 cm^-1的特征峰确证α-FeOOH主相，437 cm^-1处弱峰提示微量Fe₃O₄杂质。XPS显示Fe 2p_3/2（710 eV）和Fe 2p_1/2（723 eV）自旋轨道分裂，卫星峰证实Fe³⁺价态稳定。溶解后Ca 2p信号减弱，Na 1s增强，证实钙藻酸盐壳层离子交换。

【EPR研究】
FST样品呈现g≈8（轴向Fe³⁺）、g≈4.24（斜方Fe³⁺）和g=2.00（铁簇）三重信号，并首次检测到Mn²⁺六重超精细分裂（A=90 G），证实微量锰污染。

这项研究创新性地阐明：①微囊化使蔗糖铁纳米颗粒保持超顺磁性的物理机制；②生理盐水环境中钙藻酸盐-蔗糖双层屏障可延缓α-FeOOH核心分解达12小时；③首次发现AB-Fortis^?技术存在非故意锰掺杂。这些发现为优化口服铁剂缓释性能提供了关键设计参数，同时建立的多模态表征方案为纳米药物质量控制树立了新标准。