CN102358786B - 磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其制备方法。采用原位合成法制备出磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒，首先，羧化壳聚糖与二价铁盐、三价铁盐反应生成磁性羧化壳聚糖，在此基础上加入稀土氯化物混匀，再加入氟化铵溶液制得磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。本发明方法的制备工艺简单，工艺参数较易控制。制备得到的复合微粒具有较好的磁响应性与荧光特性，生物相容性好，毒性低，可作为多功能生物标记探针用于核磁共振成像与荧光成像，在靶向药物、酶的固定化、生物分子测定、细胞的分离等领域有广泛的应用。

Description

磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其制备方法

技术领域 

本发明涉及磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其制备方法，属于生物标记领域。

背景技术  

具有很好的磁响应性与荧光特性的多功能纳米微粒在靶向药物、酶的固定化、生物分子测定、细胞的分离、核磁共振成像与荧光成像等领域有广泛的应用前景，是近年来的研究热点。已经报道的有Fe₃O₄-量子点、Fe₃O₄-有机染料、Fe₃O₄-稀土等复合微粒，一般都是先制备Fe₃O₄及量子点等纳米微粒，然后用SiO₂或高分子材料包覆，再在包覆层通过化学反应引入活性基团进行改性，提高其生物相容性，与其他物质连接。

掺杂稀土发光纳米微粒作为荧光标记材料具有一系列突出的优点，如毒性低、化学稳定性好、发光强度高而稳定、Stokes位移大和抗光漂白等，不但能克服有机染料类发光标记物质稳定性差的缺点，还能有效地解决量子点的细胞毒性和光闪烁问题。掺杂稀土发光纳米微粒在生物学领域应用已受到重视。

Fe₃O₄具有较好的磁响应性，无毒副作用，在体内循环时间较长，其在细胞分离、靶向载药、磁共振成像、肿瘤磁介导热疗等方面有着广泛的应用。

羧化壳聚糖是一种水溶性好的生物大分子，无毒副作用，生物相容性好。分子中含有大量的-COOH，-NH₂和-OH基团，易于进行改性，与其他物质连接。

磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒通过羧化壳聚糖将Fe₃O₄与掺杂稀土发光纳米微粒结合于一体，具有很好的磁响应性与荧光特性，生物相容性好，毒性低，可作为多功能生物标记探针用于核磁共振成像与荧光成像，在靶向药物、酶的固定化、生物分子测定、细胞的分离等领域有广泛的应用。目前未见有相关研究报道。

发明内容 

本发明的内容是双功能的磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其原位合成方法。

本发明提供的磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒，其中磁性羧化壳聚糖由羧化壳聚糖与二价铁盐、三价铁盐反应生成，Fe³⁺与Fe²⁺的质量比为2:1，羧化壳聚糖与Fe³⁺的质量比为10/1～22/1；

掺杂稀土由LaF₃和EuF₃组成，EuF₃的摩尔百分数为20-80%；或掺杂稀土由LaF₃、CeF₃和TbF₃组成，CeF₃的摩尔百分数为20-80%，TbF₃的摩尔百分数为5-30%；

La³⁺与Fe³⁺的质量比为5/1～9/1。

上述复合微粒的制备方法是：

1)将羧化壳聚糖溶于水配制成浓度为0.1～0. 2wt%的溶液；

2)在配好的羧化壳聚糖溶液中添加二价铁盐和三价铁盐，Fe³⁺与Fe²⁺的质量比为2:1，羧化壳聚糖与Fe³⁺的质量比为10/1～22/1，调节pH为8-14，于温度40-80℃下，反应1-6h，生成磁性羧化壳聚糖；

3)在步骤2得到的溶液中，调节pH为3-8，添加La和Eu的氯化物，其中Eu氯化物的摩尔百分数为20-80%，La³⁺与Fe³⁺的质量比为5/1～9/1；或添加La、Ce和Tb氯化物，其中Ce氯化物的摩尔百分数为20-80%，Tb氯化物的摩尔百分数为5-30% ，La³⁺与Fe³⁺的质量比为5/1～9/1；混匀后再加入氟化铵溶液，于20～90℃下反应0.5～8h；

4)反应结束后，磁分离、水洗，制得磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。

制好的复合微粒进行磁响应性观察及荧光测定，该复合微粒表现出较强的磁响应性能和荧光性能。

本发明的复合微粒既具有较强的磁响应性能，又具有较好的荧光性能；制备方法简便易行、条件温和、无毒；在生物、医药等方面应用前景广阔。

附图说明

图1实施例1制得复合粒子荧光光谱图(激发波长λ=290nm)；

图2实施例1制得复合粒子在紫外灯下；

图3实施例1制得复合粒子在紫外灯和磁场作用下；

图4实施例2制得复合粒子荧光光谱图(激发波长λ=397nm)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但不限制本发明。

实施例1 

称取0.1500g羧化壳聚糖溶解于150mL二次水中，加入到250mL三口烧瓶中，氮气保护下，超声搅拌30min。加入2.2mL铁盐(FeCl₃·6H₂O 0.0216g，FeCl₂·4H₂O 0.0162g)，搅拌均匀，滴加0.65mL 28wt%的氨水，反应液pH 11，升温到80℃，继续反应2h。反应结束后，用盐酸调节其pH至6左右，温度维持60℃，按顺序于三口烧瓶中加入3.2mLLaCl₃?7H₂O(0.64mmol)，3.6mLCeCl₃?7H₂O(0.62mmol)，1.2mLTbCl₃?6H₂O(0.24mmol)，最后加入10mLNH₄F溶液(4.5 mmol NH₄F，10mL去离子水)，持续搅拌1h。反应结束后，磁分离、水洗，将最终产品分散于适量去离子水中，室温保存。所得产品表现出良好的磁响应性与荧光特性。

实施例2

称取0.1500g羧化壳聚糖溶解于150mL二次水中，加入到250mL三口烧瓶中，氮气保护下，超声搅拌30min。加入2.2mL铁盐(FeCl₃·6H₂O 0.0203g，FeCl₂·4H₂O 0.0159g)，搅拌均匀，滴加0.65mL 28wt%的氨水（反应液pH 11），升温至60℃，继续反应2h。反应结束后，用盐酸调节其pH至6左右，温度维持60℃，按顺序于三口烧瓶中加入3.2mLLaCl₃?7H₂O(0.64mmol)，3.6mLEuCl₃?7H₂O(0.60mmol)，最后加入10mLNH₄F溶液(3.6mmolNH₄F，10mL去离子水)，持续搅拌1h。反应结束后，磁分离、水洗，将最终产品分散于适量去离子水中，室温保存。所得产品表现出良好的磁响应性与荧光特性。

实施例3 

称取0.1500g羧化壳聚糖溶解于150mL二次水中，加入到250mL三口烧瓶中，氮气保护下，超声搅拌30min。加入2.2mL铁盐(FeCl₃·6H₂O 0.0216g，FeCl₂·4H₂O 0.0162g)，搅拌均匀，滴加0.65mL 28wt%的氨水（反应液pH 11），升温至60℃，继续反应5h。反应结束后，用盐酸调节其pH至6左右，温度维持60℃，按顺序于三口烧瓶中加入3.2mLLaCl₃?7H₂O(0.64mmol)，3.6mLCeCl₃?7H₂O(0.72mmol)，1.2mLTbCl₃?6H₂O(0.24mmol)，最后加入10mLNH₄F溶液(4.8 mmol NH₄F，10mL去离子水)，持续搅拌2h。反应结束后，磁分离、水洗，将最终产品分散于适量去离子水中，室温保存。所得产品表现出良好的磁响应性与荧光特性。

实施例4

称取0.2000g羧化壳聚糖溶解于150mL二次水中，加入到250mL三口烧瓶中，氮气保护下，超声搅拌30min。加入2.2mL铁盐(FeCl₃·6H₂O 0.0203g，FeCl₂·4H₂O 0.0159g)，搅拌均匀，滴加0.75mL 28wt%的氨水（反应液pH 10），升温至60℃，继续反应2h。反应结束后，用盐酸调节其pH至6左右，温度维持40℃，按顺序于三口烧瓶中加入3.2mLLaCl₃?7H₂O(0.64mmol)，3.6mLCeCl₃?7H₂O(0.72mmol)，1.2mLTbCl₃?6H₂O(0.24mmol)，最后加入10mLNH₄F溶液(4.8 mmol NH₄F，10mL去离子水)，持续搅拌7h。反应结束后，磁分离、水洗，将最终产品分散于适量去离子水中，室温保存。所得产品表现出良好的磁响应性与荧光特性。

实施例5

称取0.1500g羧化壳聚糖溶解于150mL二次水中，加入到250mL三口烧瓶中，氮气保护下，超声搅拌30min。加入2.2mL铁盐(FeCl₃·6H₂O 0.0216g，FeCl₂·4H₂O 0.0162g)，搅拌均匀，滴加0.65mL 28wt%的氨水（反应液pH 11），升温至60℃，继续反应2h。反应结束后，用盐酸调节其pH至4左右，温度升温至90℃，按顺序于三口烧瓶中加入3.2mLLaCl₃?7H₂O(0.64mmol)，3.6mLCeCl₃?7H₂O(0.72mmol)，1.2mLTbCl₃?6H₂O(0.24mmol)，最后加入10mLNH₄F溶液(4.8 mmol NH₄F，10mL去离子水)，持续搅拌1h。反应结束后，磁分离、水洗，将最终产品分散于适量去离子水中，室温保存。所得产品表现出良好的磁响应性与荧光特性。

Claims (2)

1.磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒，其特征在于：

其中磁性羧化壳聚糖由羧化壳聚糖与二价铁盐、三价铁盐反应生成：将羧化壳聚糖溶于水配制成浓度为0.1～0.2wt%的溶液；在配好的羧化壳聚糖溶液中添加二价铁盐和三价铁盐，Fe³⁺与Fe²⁺的质量比为2:1，羧化壳聚糖与Fe³⁺的质量比为10/1～22/1，调节pH为8-14，于温度40-80℃下，反应1-6h，生成磁性羧化壳聚糖；

掺杂稀土由LaF₃和EuF₃组成，EuF₃的摩尔百分数为20-80%；或掺杂稀土由LaF₃、CeF₃和TbF₃组成，CeF₃的摩尔百分数为20-80%，TbF₃的摩尔百分数为5-30%；

La³⁺与Fe³⁺的质量比为5/1～9/1。

2.磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将羧化壳聚糖溶于水配制成浓度为0.1～0.2wt%的溶液；

2)在配好的羧化壳聚糖溶液中添加二价铁盐和三价铁盐，Fe³⁺与Fe²⁺的质量比为2:1，羧化壳聚糖与Fe³⁺的质量比为10/1～22/1，调节pH为8-14，于温度40-80℃下，反应1-6h，生成磁性羧化壳聚糖；

3)在步骤2得到的溶液中，调节pH为3-8，添加La和Eu的氯化物，其中Eu氯化物的摩尔百分数为20-80%，La³⁺与Fe³⁺的质量比为5/1～9/1；或添加La、Ce和Tb氯化物，其中Ce氯化物的摩尔百分数为20-80%，Tb氯化物的摩尔百分数为5-30%，La³⁺与Fe³⁺的质量比为5/1～9/1；混匀后再加入氟化铵溶液，于20～90℃下反应0.5～8h；

4)反应结束后，磁分离、水洗，制得磁性羧化壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。

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