CN109126726A - 一种介孔磁性粒子制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公布了一种介孔磁性粒子制备方法，所需试剂包括：去离子水、无水乙醇、氨水、六水合氯化铁、无水乙酸钠、正硅酸四乙酯、十二烷基苯磺酸钠、乙二醇、N‑(2‑氨乙基)‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵、丙酮，所需设备包括：真空干燥箱、磁分离器、超声清洗仪、搅拌机、密闭反应器、高温箱，制作步骤包括：磁性粒子制备、生成二氧化硅涂层、氨基改性及粒子介孔形成。本发明对水热合成法进行改进，减小了对反应容器的要求，使得粒子分布集中，粒径均一，简化了步骤，制备的磁性粒子中存在介孔，表面积更大，提供一种操作简便、设备要求低、粒子粒径均一、粒子吸附效率高、吸附容量大的介孔磁性粒子制备方法。

Description

一种介孔磁性粒子制备方法
技术领域
本发明涉及DNA提取领域，尤其涉及介孔磁性粒子制备方法。
背景技术
DNA中含有大量遗传信息，对其进行研究可深入了解生物体的各种性状及特征，因此自DNA被发现以来，围绕DNA进行的相关研究就从未停止过，发现了许多生物体特征，同时也通过研发得到了一些疾病诊断和医学治疗措施，为医疗进步和生物科技的发展提供强大的助力，也为人们的身体健康提供了必要的保障。
DNA直接影响着甚至决定着生物体的一切特征，因此对其进行研究有利于推动社会医疗水平的进步，但也正因如此，如果直接对DNA进行研究，其包含的生物性状众多，各DNA片段之间可能存在干扰，难以研究透彻，因此需要先进行DNA片段的提取与纯化，将所要研究的目标DNA片段从整个DNA体系中分离出来，并进行纯化以便进行研究。
对于DNA的提取与纯化，目前常用的方法有冻融法、酶法、碱裂解法、超声波法、玻璃珠法等众多物理、化学、生物方式，但这些方式往往存在一些缺点：DNA提取效率低、花费时间长、成本高、可能破坏DNA、提取质量差、耗时耗力，与这些传统方法相比，磁珠提取法拥有着决定优势，磁珠法利用磁珠与DNA之间的吸附与解吸关系，将目标DNA片段完整的分离出来，既保证了目标DNA片段的完整性，又能实现快速提取，且成本较低，磁珠法提取DNA片段已逐渐成为主流方式。
水热法是制备Fe3O4磁珠粒子的常用方法，在密闭反应器中将水加热，使水变成蒸气，将各个反应物在水蒸气中，以水蒸气为溶剂进行反应，进而生成Fe3O4磁珠粒子，该方法成本低、产量高、所得磁珠粒子结晶良好、纯度高，但其制备过程的高温高压条件对设备要求较高，必须确保反应的密闭反应器内温度均匀，否则不同温度区域的结晶情况会有所不同，直接影响到Fe3O4磁珠粒子的粒径与结晶效果。
发明内容
本发明的目的是解决DNA提取的磁性粒子制备及DNA提取过程中存在的设备要求高、粒子分布不集中、DNA吸附效率低、吸附容量小的问题，提供一种操作简便、设备要求低、粒子粒径均一、粒子吸附效率高、吸附容量大的介孔磁性粒子制备方法。
本发明所采用的技术方案：一种介孔磁性粒子制备方法，所需试剂包括：去离子水、无水乙醇、氨水、六水合氯化铁、无水乙酸钠、正硅酸四乙酯、十二烷基苯磺酸钠、乙二醇、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵、丙酮，所需设备包括：真空干燥箱、磁分离器、超声清洗仪、搅拌机、密闭反应器、高温箱，所述真空干燥箱型号为DZF-6050型，用于进行干燥处理；所述磁分离器用于将磁性粒子与液体分离；所述超声清洗仪型号为DH-120DTN型，用于对溶液进行超声处理；所述搅拌机为增力电动搅拌器，型号JJ-1，用于进行机械搅拌；所述密闭反应器为高温高压反应釜，能够承受高温高压，用于进行高温高压的制备反应；所述高温箱为保温加热设备，用于提供反应所需温度。
本发明一种介孔磁性粒子制备方法具体实施如下：
(一)磁性粒子制备：根据化学反应需要，按照比例将六水合氯化铁、十二烷基苯磺酸钠、无水乙酸钠、乙二醇混合，并将混合溶液放入搅拌机中搅拌1小时，使得溶液澄清，然后溶液移入密闭反应器中，再将密闭反应器放入高温箱中，进行250℃的高温反应8小时，冷却至常温，用磁分离器保留沉淀物同时去除液体，将沉淀物先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀物放入真空干燥箱中，进行15小时50℃的真空干燥，即得Fe3O4磁性粒子；
(二)生成二氧化硅涂层：将步骤(一)所得Fe3O4磁性粒子置于按照化学反应所需比例混合的无水乙醇、去离子水和氨水的混合溶液中，将溶液放入搅拌机中机械搅拌1小时，使得磁性粒子完全均匀分散在溶液中，然后缓慢滴加正硅酸四乙酯，并继续搅拌8小时，使其充分反应，再利用磁分离器收集沉淀，将沉淀先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀放入真空干燥箱中，进行15小时50℃的真空干燥，得到有二氧化硅涂层的磁性粒子；
(三)氨基改性及粒子介孔形成：将步骤(二)所得粒子置于乙醇、氨水和十六烷基三甲基溴化铵混合成的溶液中，并用超声清洗仪超声处理1小时，使粒子充分分散在溶液中，然后将溶液放入搅拌机中，进行搅拌，在搅拌的同时加入正硅酸四乙酯和乙醇的混合溶液，使粒子逐渐成型，待粒子出现成型迹象20分钟后，缓慢加入N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，并继续搅拌10小时，反应完成后，利用磁分离器提取沉淀，并将沉淀先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，再利用超声处理将沉淀分散于丙酮中，在80℃下回流处理11小时两次，以此除去十六烷基三甲基溴化铵，然后将沉淀再次先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀放入真空干燥箱内，50摄氏度真空干燥处理15小时，最终得到介孔磁性粒子。
所述步骤(三)中反应体系中氨水与十六烷基三甲基溴化铵浓度分别为0.267mol/L和5.3mmol/L，正硅酸四乙酯与N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的比例约为3：2，该反应物浓度和比例下所得磁性粒子的介孔孔径较小，改变反应体系中个物质的比例及浓度可制备不同孔径介孔的磁性粒子。
本发明的有益效果：(1)本发明在水热合成法的基础上进行改进，降低了反应温度，进而减小了对反应容器的要求，进而使得粒子能够集中分布，粒径均一；(2)制备步骤经过简化，操作简单，方便快捷；(3)由于磁性粒子中存在介孔，使得其表面积更大，具备更强的吸附效率和更大的吸附容量。
附图说明
图1是本发明制备方法的流程示意图。
具体实施方式：
下面结合附图与具体实例对本发明进行详细说明。
本发明结合实例进行说明，所需试剂包括：去离子水、无水乙醇、氨水、六水合氯化铁、无水乙酸钠、正硅酸四乙酯、十二烷基苯磺酸钠、乙二醇、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵、丙酮，所需设备包括：真空干燥箱、磁分离器、超声清洗仪、搅拌机、密闭反应器、高温箱，所述真空干燥箱型号为DZF-6050型，用于进行干燥处理；所述所述磁分离器用于将磁性粒子与液体分离；所述超声清洗仪型号为DH-120DTN型，用于对溶液进行超声处理；所述搅拌机为增力电动搅拌器，型号JJ-1，用于进行机械搅拌；所述密闭反应器为高温高压反应釜，能够承受高温高压，用于进行高温高压的制备反应；所述高温箱为保温加热设备，用于提供反应所需温度。
本发明一种介孔磁性粒子制备方法具体实施如下：
(一)磁性粒子制备：根据化学反应需要，按照比例将六水合氯化铁、十二烷基苯磺酸钠、无水乙酸钠、乙二醇混合，并将混合溶液放入搅拌机中搅拌1小时，使得溶液澄清，然后溶液移入密闭反应器中，再将密闭反应器放入高温箱中，进行250℃的高温反应8小时，冷却至常温，用磁分离器保留沉淀物同时去除液体，将沉淀物先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀物放入真空干燥箱中，进行15小时50℃的真空干燥，即得Fe3O4磁性粒子；
(二)生成二氧化硅涂层：将步骤(一)所得Fe3O4磁性粒子置于按照化学反应所需比例混合的无水乙醇、去离子水和氨水的混合溶液中，将溶液放入搅拌机中机械搅拌1小时，使得磁性粒子完全均匀分散在溶液中，然后缓慢滴加正硅酸四乙酯，并继续搅拌8小时，使其充分反应，再利用磁分离器收集沉淀，将沉淀先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀放入真空干燥箱中，进行15小时50℃的真空干燥，得到有二氧化硅涂层的磁性粒子；
(三)氨基改性及粒子介孔形成：将步骤(二)所得粒子置于乙醇、氨水和十六烷基三甲基溴化铵混合成的溶液中，并用超声清洗仪超声处理1小时，使粒子充分分散在溶液中，然后将溶液放入搅拌机中，进行搅拌，在搅拌的同时加入正硅酸四乙酯和乙醇的混合溶液，使粒子逐渐成型，待粒子出现成型迹象20分钟后，缓慢加入N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，并继续搅拌10小时，反应完成后，利用磁分离器提取沉淀，并将沉淀先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，再利用超声处理将沉淀分散于丙酮中，在80℃下回流处理11小时两次，以此除去十六烷基三甲基溴化铵，然后将沉淀再次先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀放入真空干燥箱内，50摄氏度真空干燥处理15小时，最终得到介孔磁性粒子。
所述步骤(三)中反应体系中氨水与十六烷基三甲基溴化铵浓度分别为0.267mol/L和5.3mmol/L，正硅酸四乙酯与N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的比例约为3：2，该反应物浓度和比例下所得磁性粒子的介孔孔径较小，改变反应体系中个物质的比例及浓度可制备不同孔径介孔的磁性粒子。

Claims (3)

1.一种介孔磁性粒子制备方法，其特征在于：所需试剂包括：去离子水、无水乙醇、氨水、六水合氯化铁、无水乙酸钠、正硅酸四乙酯、十二烷基苯磺酸钠、乙二醇、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵、丙酮，所需设备包括：真空干燥箱、磁分离器、超声清洗仪、搅拌机、密闭反应器、高温箱。
2.根据权利要求1所述的一种介孔磁性粒子制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：
(一)磁性粒子制备：根据化学反应需要，按照比例将六水合氯化铁、十二烷基苯磺酸钠、无水乙酸钠、乙二醇混合，并将混合溶液放入搅拌机中搅拌1小时，使得溶液澄清，然后溶液移入密闭反应器中，再将密闭反应器放入高温箱中，进行250℃的高温反应8小时，冷却至常温，用磁分离器保留沉淀物同时去除液体，将沉淀物先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀物放入真空干燥箱中，进行15小时50℃的真空干燥，即得Fe3O4磁性粒子；
(二)生成二氧化硅涂层：将步骤(一)所得Fe3O4磁性粒子置于按照化学反应所需比例混合的无水乙醇、去离子水和氨水的混合溶液中，将溶液放入搅拌机中机械搅拌1小时，使得磁性粒子完全均匀分散在溶液中，然后缓慢滴加正硅酸四乙酯，并继续搅拌8小时，使其充分反应，再利用磁分离器收集沉淀，将沉淀先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀放入真空干燥箱中，进行15小时50℃的真空干燥，得到有二氧化硅涂层的磁性粒子；
(三)氨基改性及粒子介孔形成：将步骤(二)所得粒子置于乙醇、氨水和十六烷基三甲基溴化铵混合成的溶液中，并用超声清洗仪超声处理1小时，使粒子充分分散在溶液中，然后将溶液放入搅拌机中，进行搅拌，在搅拌的同时加入正硅酸四乙酯和乙醇的混合溶液，使粒子逐渐成型，待粒子出现成型迹象20分钟后，缓慢加入N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，并继续搅拌10小时，反应完成后，利用磁分离器提取沉淀，并将沉淀先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，再利用超声处理将沉淀分散于丙酮中，在80℃下回流处理11小时两次，以此除去十六烷基三甲基溴化铵，然后将沉淀再次先用去离子水清洗三次，再用无水乙醇进行磁性清洗三次，最后将沉淀放入真空干燥箱内，50摄氏度真空干燥处理15小时，最终得到介孔磁性粒子。
3.根据权利要求1、2所述的一种介孔磁性粒子制备方法，其特征在于：所述步骤(三)中反应体系中氨水与十六烷基三甲基溴化铵浓度分别为0.267mol/L和5.3mmol/L，正硅酸四乙酯与N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的比例约为3：2，该反应物浓度和比例下所得磁性粒子的介孔孔径较小，改变反应体系中个物质的比例及浓度可制备不同孔径介孔的磁性粒子。
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