CN1224590C - 一种复合磁性粒子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合磁性粒子的制备方法，以粒径为5-8nm的超顺磁性四氧化三铁纳米晶为内核，通过在水相和有机相中两次包覆形成均匀的二氧化硅表面包覆层，得到稳定的不同尺寸的复合磁性粒子，最后用硅烷化试剂对复合磁性粒子表面进行不同化学修饰，使其适用于生物样品分离以及体内定向输送药物等不同用途。本发明制备的磁性粒子生物相容性好、内核磁性粒子不易脱落、应用范围广。

Description

一种复合磁性粒子的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于生物分离、检测、药物定向输送的复合磁性粒子的制备方法。
背景技术：
复合磁性粒子在生物领域中的应用日益受到人们的关注，其主要应用领域是作为生物样品磁场分离的分离介质，这种分离方法操作简便，所需设备廉价，同时分离速度快，有利于保持样品的生物活性，现在应用越来越广泛。另外，利用复合磁性粒子在磁场下定向运动的特性，在体内定向输送药物或定向吸附于病灶部位直接治疗疾病的研究也有报导，后者因其在治疗癌症等疾病方面的潜力而受到人们的关注。磁性粒子用于生物检测特别是免疫层析检测时，由于排除基底的干扰有利于提高检测的灵敏度和实现检测的定量化。
目前，商品化的复合磁性粒子多采用乳液聚合得到高分子微球，其中包覆了纳米尺寸的磁性颗粒。从应用的角度考虑，首先高分子材料的生物相容性较差，使其仅适用于体外分离，无法用于进行体内药物输送。另外，高分子微球的结构通常比较疏松，其中包含的磁性粒子在长时间保存过程中容易脱离微球，从而影响产品的性能。一般乳液聚合所得的高分子微球尺寸较大，多在微米范围，不能满足一些需要更小尺寸粒子的应用领域的要求。另一类通常采用的磁性粒子包覆材料是多糖类分子，如葡聚糖、壳聚糖等，但此类分子形成的包覆层更不稳定，其与磁性粒子的作用较弱，同样存在磁性粒子易脱落导致产品失效的缺点。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种生物相容性好、内核磁性粒子不易脱落、应用范围广的复合磁性粒子的制备方法。
本发明技术方案是：首先通过共沉淀法制得粒径为5-8nm的Fe3O4磁性纳米粒子胶体，然后在PH为9.5的SiO2水溶液中进行第一次包覆，得到粒径为7-10nm的复合纳米粒子；然后转移到乙醇相，在碱性条件下，通过正硅酸乙酯水解进行第二次包覆，得到粒径为0.05-1μm的二氧化硅包覆的磁性粒子；最后用不同的硅烷化试剂对二氧化硅表面进行修饰，从而得到表面带有不同的功能基团的复合磁性粒子。具体步骤如下：
1.将水溶性三价铁盐如氯化铁、硫酸铁、硝酸铁等与二价铁盐如氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁等按照摩尔比2∶1的比例配制成总铁浓度为2-4mol/L的水溶液，在强烈搅拌下注入到浓度为5％的氨水中，搅拌10-60分钟后过滤，用高纯水清洗Fe3O4沉淀物，再将沉淀物分散在23％的四甲基氢氧化铵溶液中，搅拌10-60分钟后得到分散的Fe3O4溶胶。
2.将上述Fe3O4溶胶稀释到浓度为1-2g/L，加入到含0.58％SiO2的水溶液中，用0.5mol/L盐酸调解溶液PH到9.5，搅拌混合溶液2-12小时后，通过磁分离柱将经第一次二氧化硅包覆处理的磁性纳米粒子提出，重新分散于PH为10的四甲基氢氧化铵溶液中。
3.向含有2mol/L的氨水的浓度为0.01％的正硅酸乙酯乙醇溶液中加入上述得到的经第一次二氧化硅包覆处理的Fe3O4溶胶，控制Fe3O4浓度为10-40mg/L，搅拌2-10小时，即得到粒径为0.05μm的复合磁性粒子。
4.在上述反应后，继续补加浓度为0.01％正硅酸乙酯，可以得到粒径为0.05-1μm的表面包覆不同厚度的二氧化硅层的Fe3O4磁性粒子。
5.利用带有氨基、巯基、环氧等基团的硅烷化试剂对上述粒子的二氧化硅表面进行修饰，得到表面带有氨基、巯基、环氧等基团的复合磁性粒子。
本发明制备的粒子尺寸在0.05-1μm之间可调，应用范围广。磁性内核被致密的二氧化硅层包覆，可以完全避免磁性粒子的脱落，同时可以减缓内核被氧化的速度，延长其使用寿命。外层包覆的二氧化硅层有良好的生物相容性。利用不同硅烷化试剂进行表面修饰后，复合磁性粒子可以与不同药物或生物分子结合，从而满足体外生物样品的分离、提纯、检测、体内药物或其它生物分子的定向输送等特殊用途。
实施例1
取16.62克FeCl3和9.93克FeCl2，溶解于250ml去氧高纯水中，强烈搅拌下加入到5L浓度为5％的氨水中，搅拌30分钟后过滤，用高纯水清洗沉淀物，再加入23％的四甲基氢氧化铵溶液300ml，搅拌30分钟，加入高纯水至体积为2.5L，得到Fe3O4浓度为1.7g/L的溶胶。取上述溶胶1.69L与PH为9.5的浓度为0.58％的SiO2水溶液310ml混合，用0.5M盐酸调解溶液PH到10，搅拌3小时后，与含有168ml浓度为25％的浓氨水、4720ml乙醇、4ml正硅酸乙酯的溶液混合均匀，搅拌30分钟，加入46.5ml浓度为1.7g/L的Fe3O4溶胶，搅拌6小时后得到粒径为50nm的SiO2包覆的磁性粒子。继续加入1ml溶四乙氧基巯丙基硅烷，搅拌反应2小时，得到表面修饰有巯基的复合磁性粒子。
实施例2
按照实施例1操作得到的粒径为50nm的SiO2包覆的磁性粒子后，继续补加4ml正硅酸乙酯，搅拌4小时后，得到粒径为100nm的SiO2包覆的磁性粒子。然后加入lml环氧基四乙氧基硅烷，继续搅拌2小时，得到表面修饰有环氧基团的复合磁性粒子。
实施例3
按照实施例2操作得到的粒径为100nm的SiO2包覆的磁性粒子后，继续补加8ml正硅酸乙酯，搅拌8小时后，得到粒径为300nm的SiO2包覆的磁性粒子。然后加入1ml胺丙基四乙氧基硅烷，继续搅拌2小时，得到表面修饰有氨基的复合磁性粒子。

Claims (3)

1、一种复合磁性粒子的制备方法，其特征在于：通过共沉淀法制得粒径为5-8nm的Fe3O4磁性纳米粒子胶体后，首先在SiO2水溶液中搅拌进行第一次包覆，得到粒径为7-10nm的复合纳米粒子；然后转移到乙醇相中，在碱性及搅拌条件下，利用正硅酸乙酯水解进行第二次包覆，得到粒径为0.05-1μm的二氧化硅包覆的磁性粒子；最后用硅烷化试剂对二氧化硅表面进行修饰，从而得到表面带有功能基团的复合磁性粒子。
2、根据权利要求1所述的一种复合磁性粒子的制备方法，其特征在于：用于第一次包覆的二氧化硅水溶液其PH值为9.5。
3、根据权利要求1所述的一种复合磁性粒子的制备方法，其特征在于：第二次包覆过程中，在正硅酸乙酯水解30分钟后，加入经第一次包覆的磁性粒子，控制四氧化三铁的浓度在10-40mg/L之间。
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