CN100505118C - 一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备生物兼容磁性荧光纳米颗粒的新方法。通过化学共沉淀法得到Fe₃O₄磁性纳米粒子，在50-60℃条件下，通过向含有铁离子和亚铁离子的溶液中滴加氨水，待溶液颜色变为棕色后加入表面活性剂，继续滴加氨水直至pH为8-9，再加入强碱调节pH为11-12。还可加入稀土金属离子得到具有荧光性能的Fe₃O₄磁性纳米粒子；通过本方法得到的Fe₃O₄磁性荧光纳米粒子平均粒径不超过20nm。将得到的粒子外层包裹二氧化硅。通过本发明得到的磁性荧光纳米颗粒具有生物兼容性。

Description

一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及材料领域和生物技术领域，具体地说，是涉及制备生物兼容磁性荧光纳米颗粒的方法。

背景技术

目前磁性纳米粒子和磁性荧光纳米粒子种类和制备的方法很多，但现有技术制备的磁性纳米粒子或磁性荧光纳米粒子，由于纳米级磁粒具有相当大的比表面能以及磁粒之间的吸引力，使得磁粒存在永久性的聚集作用，特别容易团聚，分散性不是很好；而且其生物相容性也不是很好。因此，防止磁粒团聚，并保持其长期稳定分散，成为磁性液体研究中的一项重要课题，稳定性也自然成为评价磁性液体的重要性能指标之一，它将直接影响磁性液体的使用性能和寿命。

通常的制备方法是向铁盐和亚铁盐溶液中加碱，碱的量瞬间过大的时候，会有大量的粒子生成，从而会有结块生成，所制得的粒子粒径较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法。

通常的制备方法是向含有铁盐和亚铁盐的溶液中加碱，碱的量瞬间过大的时候，会有大量的粒子生成，从而会有结块生成；为了使所制备的磁性荧光纳米粒子粒径更小，分散性更好，能有更好的荧光效果，丰富其表面基团，使它的功能多样化，采用了新的实验方法和过程。

本发明采用化学共沉淀的方法，制备磁性荧光纳米粒子。先加入氨水，而氨水是弱碱，它使局部的碱的浓度不会改变太多，从而使生成的粒子的粒径不会太大；然后加入强碱如氢氧化钠，其作用主要是调节pH值的，使之充分的水解。通过实验过程对温度、pH值的控制以及减慢碱加入的速度、加入表面活性剂，来控制粒子的粒径以及其分散性。一般所制备得到的磁性纳米颗粒平均粒径不大于20nm。

为了使粒子的分散性更好，加入适量的表面活性剂，但是由于表面活性剂对人体有害，所以用紫外灯对其照射去除，避免其他的一些去除表面活性剂方法，如煅烧，造成的氧化。

在制备过程中中加入稀土金属离子，例如铕，使磁性纳米粒子具有荧光性能。由于其荧光效果持久，其示踪效果更好，克服了其他荧光剂寿命短的缺点。

还可以在表面包裹SiO₂，使它的表面的基团更加丰富，从而使其用途更加广泛，特别是在生物方面的应用。

经研究可知，Fe₃O₄比其它的磁性纳米粒子具有更好的生物相容性，尤其是可以在包裹过程中加入曲拉通试剂；因为曲拉通(Triton X-100)是一种优异的表面活化剂，润湿及洗涤剂，可被用来做细胞破膜剂/细胞通透剂，即在细胞膜上打孔。这样抗体就能进入内与相关的抗原结合了。基于此，这种粒子更加可以应用在生物领域，特别是在治疗癌症时，使携带有抗体和药物的粒子更加容易找到靶细胞，杀死靶细胞。

本发明的技术方案如下：

a.向含有Fe³⁺离子和Fe²⁺离子的溶液中滴加氨水，超声搅拌，溶液颜色变为棕色后加入噻吩甲酰三氟丙酮与金属铕的配合物Eu(TTFA)₃和表面活性剂，继续滴加氨水直至pH为8-9，氨水至少20分钟加入完毕，整个过程反应温度控制在50℃—60℃；

b.用强碱调节pH至11-12，超声分散，搅拌，反应温度在50℃—60℃；

c.洗涤干燥后收集沉淀，用紫外线照射去除表面活性剂。

其中，Fe³⁺离子和Fe²⁺离子的摩尔之比为3:2—3:1.8。

所使用的氨水浓度在25％—28％。

表面活性剂为十二烷基磺酸钠；以反应前含有Fe³⁺离子和Fe²⁺离子的溶液体积计，所加入的十二烷基磺酸钠为2.2g/L—3.8g/L。

步骤a中，溶液颜色变为棕色后加入噻吩甲酰三氟丙酮与金属铕的配合物Eu(TTFA)₃，以此可以获得具有荧光性能的磁性纳米颗粒。所述噻吩甲酰三氟丙酮与金属铕的配合物Eu(TTFA)₃与Fe³⁺离子质量比为1:32—1:85。

可以将所得到的磁性荧光纳米颗粒包裹二氧化硅外壳。

本发明可制得具有生物兼容性的荧光磁性纳米粒子。

平常的外面无修饰的粒子，5分钟左右就开始团聚了，而加入表面活性剂、表面包裹二氧化硅以后，即使是在强磁场的作用下，也要1小时左右才能沉积完全。

通过本发明的方法制备的生物兼容磁性荧光纳米颗粒，尤其是在包裹SiO₂以后，在生物方面的应用更加广泛。

与现在的制备方法相比，本发明所制备的粒子粒径更小，更不容易团聚，而且经过加入稀土金属离子以后，荧光效果更好，更长久，特别是在生物方面的应用更加广泛。

附图说明

图1磁力原子力显微镜观测到的荧光磁性纳米颗粒a为高度图；b为磁力图。

具体实施方式

实施例1

把5gEu₂O₃用7.4ml的36-38％浓盐酸(分析纯)溶解，不断搅拌使之充分溶解。干燥即可得EuCl₃。将3:1摩尔比的HTTA(噻吩甲酰三氟丙酮)和EuCl₃分别溶解在无水乙醇中，待完全溶解后充分混合，并在50-70℃温度下反应12小时，将生成物用无水乙醇多次清洗，即可得到稀土配合物Eu(TTFA)₃。

实施例2

称取8.16g的FeCl₃·6H₂O和3.61g FeCl₂·4H₂O，分别溶于60ml和40ml水后，加入到三颈瓶中，混匀。

反应温度控制在50-60℃之间，向溶液中缓慢滴加25％的氨水，超声搅拌，待溶液变棕色之后，加入0.02g Eu(TTFA)₃，再加入表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)0.38g，继续加入氨水，直至pH为9，氨水总量约11-12ml，滴加时间间隔为6-8秒；然后加入2mol/LNaOH溶液，调节pH值为11-12，不断超声搅拌，使之反应完全。反应过程中控制反应的温度在50-60℃之间以及溶液的pH值要达到11-12。超声分散一小时，搅拌半小时，磁沉淀，洗涤，洗去杂质离子。然后再超声分散半小时，即得到具有荧光性能的Fe₃O₄磁性液体。

若需荧光磁性纳米颗粒粉体只需将制得的磁性液体干燥，然后在紫外灯下照射约半小时除去表面活性剂即可。

所制备的磁性纳米颗粒用磁力原子力显微镜观测，照片如附图1所示。所得到的磁性荧光纳米颗粒平均直径不超过20nm。

实施例3

Eu(TTFA)₃用量为0.05g，表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)的用量为0.22g，其余操作同实施例2。

所得到的具有荧光性能的磁性纳米颗粒平均直径不超过20nm。

实施例4

按照4：1的比例将20ml的环己烷和5ml正己醇加入到250ml的锥形瓶中，再加入5ml的曲拉通，摇匀直至溶液无色透明，再加入2-4ml左右的二次蒸馏水，摇匀溶液成无色透明为止。用电子天平准确称取20mg的实施例2或3所制备的具有荧光性能的磁性纳米粒子，加入到锥形瓶中摇匀，封口超声半小时左右，超声后静置20分钟，将静置后的溶液倒入三颈瓶中，在35℃的水浴中，把搅拌速度控制在600-800转/分之间，搅拌10分钟后，缓慢加入1.5-2.5ml氨水，滴加完后，封口搅拌半小时。然后加入0.9-1.5ml的正硅酸乙酯，封口搅拌12小时，确保正硅酸乙酯完全水解。磁力沉降，乙醇洗涤后，于120℃干燥12小时，450℃时煅烧1小时，然后再升温到550℃煅烧1小时。将煅烧后的粒子退火后，重新超声分散到二次水中，即得到包裹后的具有荧光性能的磁性纳米粒子。

实施例5

用电子天平称取0.5g实施例2或3所制备的具有荧光性能的磁性纳米粒子加入50ml的无水乙醇中，将混合溶液超声分散15分钟；将分散后的溶液转入250ml的三口瓶中，加入1.5-1.8ml左右的正硅酸乙酯，在600-800转/分钟搅拌下逐渐加0.5-1ml的氨水，在38℃水浴条件下反应5h；在磁场作用的条件下，将反应后的溶液每次用10ml的蒸馏水反复洗涤，直至清洗后的溶液不再变浑浊；把得到的物质置于80℃的真空干燥箱中干燥12小时，最终得到包裹后的具有荧光性能的磁性纳米粒子。

Claims (5)

1、一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

a.向含有Fe³⁺离子和Fe²⁺离子的溶液中滴加氨水，超声搅拌，溶液颜色变为棕色后加入噻吩甲酰三氟丙酮与金属铕的配合物Eu(TTFA)₃和表面活性剂，继续滴加氨水直至pH为8-9，滴加氨水的时间至少为20分钟，整个过程反应温度控制在50℃—60℃；

b.用强碱调节pH至11-12，超声分散，搅拌，反应温度在50℃—60℃；

c.洗涤干燥后收集沉淀，用紫外线照射去除表面活性剂。

2、权利要求1所述的一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法，其特征在于，Fe3⁺离子和Fe²⁺离子的摩尔之比为3:2—3:1.8。

3、权利要求1所述的一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠；以反应前含有Fe³⁺离子和Fe²⁺离子的溶液体积计，所加入的十二烷基磺酸钠为2.2g/L—3.8g/L。

4、权利要求1所述的一种生物兼容磁性荧光纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述噻吩甲酰三氟丙酮与金属铕的配合物Eu(TTFA)₃与Fe³⁺离子质量比为1:32—1:85。

5、一种包裹二氧化硅外壳的磁性荧光纳米颗粒的制备方法，其特征在于，将权利要求1所得到的生物兼容磁性荧光纳米颗粒包裹二氧化硅外壳。

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