一种超顺磁性纳米颗粒的制备方法及其产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料领域，更具体地，涉及一种超顺磁性纳米颗粒的制备方法及其广品。
【背景技术】
[0002]磁性纳米颗粒为一种处于纳米级的磁性材料，具备量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等。磁性纳米颗粒具有良好的磁导向性、生物相容性和生物可降解性等，可结合多种生物功能分子，如酶、DNA、蛋白质等，在DNA分离纯化、磁靶向给药、医学检测、诊断、基因治疗、细胞分离、免疫分析、固定化酶和蛋白质等方面，有着广泛的应用前景。
[0003]磁性纳米颗粒的制备，一般有辐射聚合法、热固化法和共沉淀法，其中共沉淀法具有制备工艺简单、成本低、合成周期短等优点。但这种共沉淀法制备的超顺磁性氧化铁纳米粒表面带正电荷较低，而生理条件下的天然蛋白质绝大多数带有负电荷，这使得共沉淀法制备的超顺磁性纳米粒对蛋白质的吸附能力较弱，不利于生物大分子包裹磁性微粒的制备。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种超顺磁性纳米颗粒的制备方法及其产品，其目的在于在共沉淀法制备四氧化三铁的过程中增加适量铝离子，从而生成带有大量正电荷的超顺磁性氧化铁纳米粒，由此解决共沉淀法制备超顺磁性氧化铁纳米粒表面带正电荷低，对带有负电荷的天然蛋白质吸附能力不高的技术问题。
[0005]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超顺磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
[0006](I)在隔绝氧气条件下，将Fe3+、Al3+、Fe2+均匀分散于水中形成前体溶液，使得Fe 3+的浓度在0.05mol/L至0.5mol/L之间，Fe3+和Fe 2+的摩尔比为2:1，Fe 3+和Al 3+的摩尔比在15:1至4:1之间；
[0007](2)在隔绝氧气条件下，将步骤(I)中获得的前体溶液持续搅拌，维持温度30°C至60 0C，并缓慢滴加碱液调节溶液pH值大于或等于9，形成悬浊液；
[0008](3)在隔绝氧气条件下，将步骤(2)中获得的悬浊液持续搅拌，并升温至60°C至90°C，反应0.5小时至2小时，冷却并分离沉淀，清洗后得到所述磁性纳米颗粒。。
[0009]优选地，所述制备方法，其步骤(2)中搅拌速度为800rpm至2000rpm，碱液的滴加速度为 0.5mT ,/mi η 至 4mL/min。
[0010]优选地，所述制备方法，其步骤⑵所述碱液为pH ^ 9.5的碳酸钠溶液、氨水溶液或者氢氧化钠溶液。
[0011]优选地，所述制备方法，其步骤(2)和步骤(3)所述搅拌为机械搅拌和/或超声震荡。
[0012]按照本发明的另一方面，提供了一种所述制备方法制备得到的磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒具有超顺磁性。
[0013]优选地，所述磁性纳米颗粒，其所述磁性纳米颗粒的Zeta电位约在+25mV至+41mV之间。
[0014]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0015](I)本发明提供的纳米颗粒的制备方法，在传统共沉淀的制备方法的基础上，通过加入适量的Al3+，形成特殊的胶体反应体系，从而制备具有超顺磁性的纳米颗粒，工艺简单、成本低、合成周期短。
[0016](2)按照本发明提供的纳米颗粒制备方法制备的纳米颗粒，具有超顺磁性，同时表面带有大量正电荷，其Zeta电位约在+25mV至+41mV之间，对带有负电荷的天然蛋白质，吸附能力强。这种高吸附的水溶性超顺磁性氧化铁材料有利于在纳米粒表面形成更稳定的蛋白冠(protein corona)包裹，从而提高氧化铁纳米粒水溶液的稳定性和生物相容性，可广泛应用于医学影像、磁分离试剂、药物载体材料、免疫诊断试剂等生物医学领域。
【附图说明】
[0017]图1是本发明方法制备的磁性纳米粒的透射电镜(TEM)照片；
[0018]图2是本发明方法制备的磁性纳米粒的水合粒径分布图(DLS法);
[0019]图3是本发明方法制备的磁性纳米粒的磁滞回曲线(VSM法)；
[0020]图4是实施例5传统共沉淀法制备的磁性纳米粒MNPl与本发明方法制备的磁性纳米粒MNP2的表面电荷(Zeta电位)对比；
[0021]图5是实施例5传统共沉淀法制备的磁性纳米粒MNPl与本发明方法制备的磁性纳米粒MNP2对牛血清白蛋白BSA吸附量的对比(热重曲线);
[0022]图6是实施例7传统共沉淀法制备的磁性纳米粒MNPl、本发明方法制备的磁性纳米粒MNP2和后加Al3+制备的磁性纳米粒MNP3的表面电荷(Zeta电位)对比；
[0023]图7是实施例7pH 5.0缓冲溶液对传统共沉淀法制备的磁性纳米粒MNPl、本发明方法制备的磁性纳米粒MNP2和后加Al3+制备的磁性纳米粒MNP3作用后的沉降情况；
[0024]图8是实施例7传统共沉淀法制备的磁性纳米粒MNPl、本发明方法制备的磁性纳米粒MNP2和后加Al3+制备的磁性纳米粒MNP3对牛血清白蛋白BSA吸附量的对比(紫外吸光光度法)。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0026]本发明提供的超顺磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
[0027](I)在隔绝氧气条件下，将Fe3+、Al3+、Fe2+均匀分散于水中形成前体溶液，使得Fe 3+的浓度在0.05mol/L至0.5mol/L之间，Fe3+和Fe 2+的摩尔比为2:1，Fe 3+和Al 3+的摩尔比在15:1至4:1之间。
[0028](2)在隔绝氧气条件下，将步骤(I)中获得的前体溶液持续搅拌，维持温度30°C至60°C，并缓慢滴加碱液调节溶液pH值大于或等于9，形成悬浊液；优选地，搅拌速度为800rpm至2000rpm，碱液的滴加速度为0.5mL/min至4mL/min。所述碱液为pH ^ 9.5的碳酸钠溶液、氨水溶液或者氢氧化钠溶液。为使产物分散更均匀，碱液中还可添加柠檬酸根离子。
[0029](3)在隔绝氧气条件下，将步骤(2)中获得的悬浊液持续搅拌，并升温至60°C至90°C，反应0.5小时至2小时，冷却并分离沉淀，清洗后得到所述磁性纳米颗粒。
[0030]步骤(2)和步骤(3)所述搅拌为机械搅拌和/或超声震荡。
[0031]按照本发明提供的方法，制备的磁性纳米颗粒，具有超顺磁性，并且其Zeta电位在+25mV至+41mV之间。相比现有的共沉淀技术制备的磁性纳米颗粒，本发明制备的磁性纳米颗粒表面带有更多的正电荷，更利于吸附带负电的蛋白。本发明方法制备的磁性纳米粒，其透射电镜(TEM)照片如图1所示，其水合粒径分布图(DLS法)如图2所示，其磁滞回曲线(VSM法)如图3所示。
[0032]以下为实施例:
[0033]实施例1
[0034]一种超顺磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
[0035](I)取250mL超纯水，通氮气10分钟后，依次加入7.78g FeCl3.6H20、1.60gAl (NO3)3.9H20和2.86g FeCl2.4H20，将Fe3+、Al3+、Fe2+均匀分散于水中形成前体溶液，使得Fe3+的浓度为0.115mol/L，Fe 3+和Fe 2+的摩尔比为2:1,Fe 3+和Al 3+的摩尔比为6.4:1ο
[0036](2)在氮气保护下，将步骤⑴中获得的前体溶液持续搅拌，维持温度40°C，并滴加碱液100mL，碱液为2mol/L的氨水溶液，最终溶液pH值多9，形成悬浊液；搅拌速度1500rpm，碱液的滴加速度为2mL/min。
[0037](3)在氮气保护下，将步骤(2)中获得的悬浊液持续搅拌，并升温至80°C，反应0.5小时，将产物冷却至室温，磁沉降分离去上清；用超纯水清洗5次后用10mL超纯水重悬，于4 °C密封保存。