CN108231309A - 一种磁性二氧化硅微球的制备方法 - Google Patents

一种磁性二氧化硅微球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁性二氧化硅微球的制备方法，包括如下步骤：(1)、取磁性基质材料加入0.01‑0.2M盐酸溶液中进行超声处理，处理后的磁性基质材料用去离子水洗涤至中性；(2)、向步骤(1)得到的磁性基质材料中加入乙醇水溶液、氨水和四甲氧基硅烷(TEOS)，超声反应2‑4h，磁分离；(3)、用超纯水和无水乙醇分别洗涤数次步骤(2)得到的固体，直至洗涤液为中性；(4)、在40‑60℃条件下真空干燥6‑10h，得到磁性二氧化硅微球。该方法利用一定浓度的盐酸溶液对磁性基质进行预处理，使其表面具有丰富的活性位点。

Description

一种磁性二氧化硅微球的制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种磁性二氧化硅微球的制备方法。
背景技术
近年来，磁分离技术被广泛应用于生物分离纯化的各个领域。磁分离技术不仅可以通过外加磁场进行简单的分离，而且磁性基质表面容易功能化，其在实际的生物应用领域易于修饰，研究和应用越来越广泛。
磁性二氧化硅微球，不仅具有磁性基质的磁相应特性，同时二氧化硅的有效成分可以高载量的吸附核酸分子，其在核酸分离纯化方面已经被广泛研究和应用。
目前制备磁性二氧化硅微球的方法和结构有很多种，但是其存在结构不均一、包覆壳层厚度不均一、磁性微球负载量低等缺点。如何能通过有效手段处理磁性基质表面得到多活性位点，且活性位点均匀分布的磁性基质，是制备结构和性能良好的磁性二氧化硅微球的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁性二氧化硅微球的制备方法，以解决现有磁性二氧化硅微球制备方法中的不足。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种磁性二氧化硅微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)、取磁性基质材料加入0.01-0.2M盐酸溶液中进行超声处理，处理后的磁性基质材料用去离子水洗涤至中性；
(2)、向步骤(1)得到的磁性基质材料中加入乙醇水溶液、氨水和四甲氧基硅烷(TEOS)，超声反应2-4h，磁分离；
(3)、用超纯水和无水乙醇分别洗涤数次步骤(2)得到的固体，直至洗涤液为中性；
(4)、在40-60℃条件下真空干燥6-10h，得到磁性二氧化硅微球。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。
具体的，步骤(1)中所述磁性基质材料为磁性Fe3O4、α-Fe2O3、γ-Fe2O3、铁、钴、镍、MnFe2O4、MgFe2O4、CoFe2O4、CoPt3或FePt等。
优选的，步骤(1)中所述磁性基质材料与所述盐酸溶液的加料比为1g：5-15mL。
具体的，步骤(1)中所述超声处理为室温下进行超声20-40min。
优选的，步骤(2)中所述乙醇水溶液体积浓度为60-90％。
具体的，步骤(2)中所述氨水的质量浓度为25-28％。
优选的，步骤(2)中所述乙醇水溶液和氨水的加料体积比为1:1-2。
优选的，步骤(2)中所述磁性基质材料与所述乙醇水溶液的加料比为加料比为1g：10-30mL。
优选的，步骤(2)中所述磁性基质材料与所述四甲氧基硅烷的加料比为1g：0.3-0.5mL。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法利用一定浓度的盐酸溶液对磁性基质进行预处理，使其表面具有丰富的活性位点。所述的活性位点有利于结合硅烷水解的二氧化硅，使其得到的二氧化硅包覆层结构完整和均一，此外适当浓度和体积的盐酸活化处理，可以有效调整颗粒尺寸，实现目标产物的尺寸可控，最终实现不同在生物体内和体外等不同环境的应用。本发明获得的磁性二氧化硅微球结构均一，包覆壳层均匀完整，磁性微球负载量高。所述方法操作简单，成本低，可以广泛应用在工业生产中。所述磁性微球能够容易使用多种功能基团进行修饰，从而使得到的功能微球可以对外界的多种刺激做出响应。在用作药物载体的情况下，实现对药物的靶向控制释放。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种磁性二氧化硅微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)、取磁性基质材料加入0.01-0.2M盐酸溶液中进行超声处理，处理后的磁性基质材料用去离子水洗涤至中性；
(2)、向步骤(1)得到的磁性基质材料中加入乙醇水溶液、氨水和四甲氧基硅烷(TEOS)，超声反应2-4h，磁分离；
(3)、用超纯水和无水乙醇分别洗涤数次步骤(2)得到的材料，直至洗涤液为中性；
(4)、在40-60℃条件下真空干燥6-10h，，得到磁性二氧化硅微球。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。
具体的，步骤(1)中所述磁性基质材料为磁性Fe3O4、α-Fe2O3、γ-Fe2O3、铁、钴、镍、MnFe2O4、MgFe2O4、CoFe2O4、CoPt3或FePt等。
优选的，步骤(1)中所述磁性基质材料与所述盐酸溶液的加料比为1g：5-15mL。
具体的，步骤(1)中所述超声处理为室温下进行超声20-40min。
优选的，步骤(2)中所述乙醇水溶液体积浓度为60-90％。
具体的，步骤(2)中所述氨水的质量浓度为25-28％。
优选的，步骤(2)中所述乙醇水溶液和氨水的加料体积比为1:1-2。
优选的，步骤(2)中所述磁性基质材料与所述乙醇水溶液的加料比为加料比为1g：80-120mL。
优选的，步骤(2)中所述磁性基质材料与所述四甲氧基硅烷的加料比为加料比为1g：0.3-0.5mL。
以下各具体实施例为使用上述一种磁性二氧化硅微球的制备方法进行生产磁性二氧化硅微球,以进一步对本发明提供的方法作详细说明。
实施例1：
在实验室中，向20mL玻璃烧杯中加入磁性基质材料磁性四氧化三铁1g，以及10mL浓度为0.01M盐酸溶液，室温下进行超声处理40min，超声后的固体用去离子水洗涤至中性。将盐酸处理的磁性基质材料四氧化三铁转移至150mL玻璃烧杯中，向烧杯中加入100mL乙醇水溶液，所述乙醇溶液体积浓度为80％,搅拌均匀后再加入0.4mL质量浓度为25％的氨水，和0.5mL的四甲氧基硅烷，超声反应2h，过滤。用超纯水和无水乙醇交替洗涤数次过滤所得固体，直至洗涤液为中性。将所得固体放置在真空干燥箱中，在40℃条件下，真空干燥8h，得到磁性二氧化硅微球。
将本发明所得磁性二氧化硅微球与市场购得的普通磁性二氧化硅微球(西安瑞禧生物科技有限公司生产销售)的进行氨基酸表面修饰，所述进行表面修饰的方法步骤为本领域技术人员常规手段，获得结果如下表所示：
由上表可以看出，在使用相同条件进行氨基酸修饰的情况下，本发明表面氨基酸修饰的磁性二氧化硅微球中C、N、H的含量明显升高，这说明本发明的磁性二氧化硅微球具有更多的活性位点，能够与更多的氨基酸进行结合，从而对外界刺激表现出更为优异的响应性能。
实施例2：
在实验室中，向100mL玻璃烧杯中加入磁性基质材料磁性四氧化三铁5g，以及60mL浓度为0.2M盐酸溶液，室温下进行超声处理30min，超声后的固体用去离子水洗涤至中性。将盐酸处理的磁性基质材料CoFe2O4转移至1000mL玻璃烧杯中，向烧杯中加入600mL乙醇水溶液，所述乙醇溶液体积浓度为60％,搅拌均匀后再加入2mL质量浓度为25％的氨水，和4mL的四甲氧基硅烷，超声反应3h，过滤。用超纯水和无水乙醇交替洗涤数次过滤所得固体，直至洗涤液为中性。将所得固体放置在真空干燥箱中，在40℃条件下，真空干燥6h，得到磁性二氧化硅微球。
将本发明所得磁性二氧化硅微球与市场购得的磁性二氧化硅微球(西安瑞禧生物科技有限公司生产销售)的进行氨基酸表面修饰，所述进行表面修饰的方法步骤为本领域技术人员常规手段，获得结果如下表所示：
由上表可以看出，在使用相同条件进行氨基酸修饰的情况下，本发明表面氨基酸修饰的磁性二氧化硅微球中C、N、H的含量明显升高，这说明本发明的磁性二氧化硅微球具有跟多的活性位点，能够与更多的氨基酸进行结合，从而对外界刺激表现出更为优异的响应性能。
实施例3：
在实验室中，向20mL玻璃烧杯中加入磁性基质材料磁性四氧化三铁2g，以及10mL浓度为0.15M盐酸溶液，室温下进行超声处理20min，超声后的固体用去离子水洗涤至中性。将盐酸处理的磁性基质材料α-Fe2O3转移至150mL玻璃烧杯中，向烧杯中加入240mL乙醇水溶液，所述乙醇溶液体积浓度为90％,搅拌均匀后再加入0.8mL质量浓度为28％的氨水，和0.8mL的四甲氧基硅烷，超声反应4h，过滤。用超纯水和无水乙醇交替洗涤数次过滤所得固体，直至洗涤液为中性。将所得固体放置在真空干燥箱中，在40℃条件下，真空干燥10h，得到磁性二氧化硅微球。
将本发明所得磁性二氧化硅微球与市场购得的磁性二氧化硅微球(西安瑞禧生物科技有限公司生产销售)的进行氨基酸表面修饰，所述进行表面修饰的方法步骤为本领域技术人员常规手段，获得结果如下表所示：
由上表可以看出，在使用相同条件进行氨基酸修饰的情况下，本发明表面氨基酸修饰的磁性二氧化硅微球中C、N、H的含量明显升高，这说明本发明的磁性二氧化硅微球具有跟多的活性位点，能够与更多的氨基酸进行结合，从而对外界刺激表现出更为优异的响应性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、取磁性基质材料加入至0.01-0.2M盐酸溶液中进行超声处理，处理后的磁性基质材料用去离子水洗涤至中性；
(2)、向步骤(1)得到的磁性基质材料中加入乙醇水溶液、氨水和四甲氧基硅烷，超声反应2-4h，磁分离；
(3)、用超纯水和无水乙醇分别洗涤数次步骤(2)得到的固体，直至洗涤液为中性；
(4)、在40-60℃条件下真空干燥6-10h，得到磁性二氧化硅微球。
2.根据权利要求1所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述磁性基质材料为磁性Fe3O4、α-Fe2O3、γ-Fe2O3、铁、钴、镍、MnFe2O4、MgFe2O4、CoFe2O4、CoPt3或FePt。
3.根据权利要求1所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述磁性基质材料与所述盐酸溶液的加料比为1g：5-15mL。
4.根据权利要求1所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述超声处理为室温下进行超声20-40min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述乙醇水溶液体积浓度为60-90％。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述氨水的质量浓度为25-28％。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述乙醇水溶液和氨水的加料体积比为1:1-2。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述磁性基质材料与所述乙醇水溶液的加料比为加料比为1g：10-30mL。
9.根据权利要求1-4任一项所述的一种磁性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述磁性基质材料与所述四甲氧基硅烷的加料比为1g：0.3-0.5mL。
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