专利名称：磁性壳聚糖/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 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。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，甲壳素是自然界储量第二，仅次于纤维素的生物大分子。壳聚糖的生物相容性好，无毒副作用，在体内的降解产物也无毒无害。壳聚糖分子中含有的-NH2和-OH基团使其易于进行改性，与其他物质连接。荧光成像和核磁共振成像是生物、医药领域重要的技术。磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒通过壳聚糖将Fe3O4与稀土掺杂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
本发明所要解决的技术问题是提供磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其制备方法。本发明的磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒由磁性壳聚糖和掺杂稀土复合而成，其中，磁性壳聚糖是壳聚糖与Fe3O4的复合物，磁性壳聚糖中壳聚糖与Fe3O4中铁的重量比为 20:1 1:5 ；掺杂稀土由LaF3和EuF3组成，EuF3的摩尔百分数为30_60%，或者掺杂稀土由 LaF3> CeF3和TbF3组成，CeF3的摩尔百分数为30_60%，TbF3的摩尔百分数为5-30% ；
复合微粒中La与壳聚糖的重量比为2:100 50:100。复合微粒的制备方法是在水相中先分别制备磁性壳聚糖和掺杂稀土化合物，然后用反相微乳液法，通过离子交联制备出磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。本发明制备方法具体如下
1.在水相中先分别制备磁性壳聚糖和掺杂稀土化合物，磁性壳聚糖中，壳聚糖与Fe3O4 中铁的重量比为20:1 1:5 ；所制得掺杂稀土由LaF3和EuF3组成，EuF3的摩尔百分数为 30-60%，或者掺杂稀土由LaF3、CeF3和TbF3组成，CeF3的摩尔百分数为30_60%，TbF3的摩尔百分数为5-30% ；2.将磁性壳聚糖和掺杂稀土化合物分散于去离子水中，分别与表面活性剂、有机溶剂混合得到磁性壳聚糖微乳液和掺杂稀土化合物微乳液；
3.磁性壳聚糖微乳液和掺杂稀土化合物微乳液按比例混合，稀土掺杂物中La与壳聚糖的重量比为2:100 50:100，室温搅拌3h ；
4.离心分离沉淀，沉 淀分散于去离子水中，加入少量壳聚糖溶液，搅拌均勻，再加入离子交联剂溶液，搅拌均勻，得到磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。所述表面活性剂为十六烷基溴化铵。所述有机溶剂为正己烷和正戊醇混合物。所述离子交联剂为三聚磷酸钠。该复合微粒通过壳聚糖将Fe3O4与稀土掺杂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，保留了壳聚糖生物相容性好，毒性低，易于进行改性，与其他物质连接等优点。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；制备方法简便易行、条件温和、无
ο
图1实施例1所制得Fe304/CS/ LaF3 :Ce3+, Tb3+/CS复合微粒在磁场作用下表现(紫外灯下)。图2实施例1所制得复合微粒荧光光谱图(激发波长λ =290nm)。图3实施例2所制得复合微粒在磁场作用下表现(紫外灯下)。图4实施例2所制得复合微粒荧光光谱(激发波长λ =397nm)。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但不限制实施例。实施例1
称取 0. 2377g(0. 64mmoDLaCl3 · 7Η20，0· 2682g(0. 72mmol) CeCl3 · 7Η20，0· 0896g(0. 24 mmol) TbCl3 · 6H20于烧杯中，分别加入3. 2mL、3. 6mL、l. 2mL去离子水溶解，所得溶液依次加入三口烧瓶中(边加边搅拌)，取32mL去离子水加入三口烧瓶中，充分搅拌。在混合溶液中加入IOmL NH4F溶液(0. 222gNH4F, IOmL去离子水)，加热到70°C，保温2h，反应过程中持续进行搅拌。反应结束后，将所得样品离心分离，水洗，室温保存。将壳聚糖加入0. 25% (V/V)醋酸溶液，配成200mL0. 25% (W/V)的壳聚糖醋酸溶液， 加入到500mL三口烧瓶中，超声并通入氮气30min，加入44mL铁溶液(FeCl3 · 6H20 7. 2g， FeCl2 ·4Η20 2. 92g)搅拌lh，40°C下，缓慢滴加40mL28%氨水，快速搅拌，反应20min后，升温到60°C滴加6. 6mL环氧氯丙烷，反应5h，冷却后水洗至中性，用0. 5%HAc溶液浸泡20min (两次)，磁分离，水洗至中性，保存备用。取十六烷基溴化铵(CTAB) (0. 39g)，正己烷(20mL)，正戊醇(2mL)混合搅拌均勻 (20min)，得溶液A，同样操作制备另一份溶液B。取0. 15mL0. 3% (W/V)的磁性壳聚糖溶液加入到溶液A中形成微乳体系A，0. 75mL0. 19mol/L LaF3: Ce3+, Tb3+溶液加入到溶液B中形成微乳体系B，将两份微乳液A、B超声15min。将乳液B在搅拌下缓慢滴加到乳液A中，室温搅拌3h。反应结束后，离心分离沉淀(Fe304/CS/LaF3:Ce3+，Tb3+)，沉淀分散于去离子水中， 室温保存。取ImL 37. 85g/L Fe304/CS/LaF3:Ce3+, Tb3+溶液，加入0. 12mL2%壳聚糖溶液，搅拌5min。加入0. 03mL0. 3mol/L的三聚磷酸钠溶液，室温搅拌15min。磁性分离，水洗两次， 所得复合微粒分散于去离子水中，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
称量 0. 7056g(0. 0019mol)LaCl3-7H20,0. 6963g(0. 0019mol)EuC13.6H20 于烧杯中，加入 25mL去离子水溶解，转移至三口瓶中，搅拌5min。然后加入IOmLNH4F溶液(0. 2109gNH4F, IOmL去离子水)，并将混合液加热到75°C，保温2h，反应过程中持续进行搅拌。反应结束后， 将所得样品离心分离，水洗，室温保存。将壳聚糖加入0. 25% (V/V)醋酸溶液，配成200mL0. 25% (W/V)的壳聚糖醋酸溶液， 加入到500mL三口烧瓶中，超声并通入氮气30min，加入44mL铁溶液(FeCl3 · 6H20 7. 2g， FeCl2 ·4Η20 2. 92g)搅拌lh，40°C下，缓慢滴加40mL28%氨水，快速搅拌，反应20min后，升温到60°C滴加6. 6mL环氧氯丙烷，反应5h，冷却后水洗至中性，用0. 5%HAc溶液浸泡20min (两次)，磁分离，水洗至中性，保存备用。取十六烷基溴化铵(CTAB) (0. 39g)，正己烷(20mL)，正戊醇(2mL)混合搅拌均勻 (20min)，得溶液A，同样操作制备另一份溶液B。取0. 24mL 1% (W/V)的磁性壳聚糖溶液加入到溶液A中形成微乳体系A，1. 92mL0. 38mol/L LaF3:Eu3+溶液加入到溶液B中形成微乳体系B，将两份微乳液A、B超声15min。将乳液B在搅拌下缓慢滴加到乳液A中，室温搅拌 3h。反应结束后，离心分离沉淀(Fe304/CS/LaF3:EU3+)，沉淀分散于去离子水中，室温保存。 取 1. 5mL19. 46g/L Fe304/CS/LaF3Eu3+ 溶液，加入 0. 25mL2% (W/V)壳聚糖溶液，搅拌 5min。 加入0. 03mL0. 3mol/L的三聚磷酸钠溶液，室温搅拌15min。磁性分离，水洗两次，所得复合微粒分散于去离子水中，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. 1857g(0. 50mmoDLaCl3 · 7Η20，0· 3576g(0. 96mmol) CeCl3 · 7Η20，0· 0523g(0. 14 mmol) TbCl3 · 6H20于烧杯中，分别加入3. 2mL、3. 6mL、l. 2mL去离子水溶解，所得溶液依次加入三口烧瓶中(边加边搅拌)，取32mL去离子水加入三口烧瓶中，充分搅拌。在混合溶液中加入IOmL NH4F溶液(0. 222gNH4F, IOmL去离子水)，加热到70°C，保温2h，反应过程中持续进行搅拌。反应结束后，将所得样品离心分离，水洗，室温保存。将壳聚糖加入0. 25% (V/V)醋酸溶液，配成200mL0. 25% (W/V)的壳聚糖醋酸溶液， 加入到500mL三口烧瓶中，超声并通入氮气30min，加入44mL铁溶液(FeCl3 · 6H20 0. 72g， FeCl2 ·4Η20 0. 29g)搅拌lh，40°C下，缓慢滴加40mL28%氨水，快速搅拌，反应20min后，升温到60°C滴加6. 6mL环氧氯丙烷，反应5h，冷却后水洗至中性，用0. 5%HAc溶液浸泡20min (两次)，磁分离，水洗至中性，保存备用。取十六烷基溴化铵(CTAB) (0. 39g)，正己烷(20mL)，正戊醇(2mL)混合搅拌均勻 (20min)，得溶液A，同样操作制备另一份溶液B。取0. 15mL0. 3% (W/V)的磁性壳聚糖溶液加入到溶液A中形成微乳体系A，0. 75mL0. 19mol/L LaF3: Ce3+, Tb3+溶液加入到溶液B中形成微乳体系B，将两份微乳液A、B超声15min。将乳液B在搅拌下缓慢滴加到乳液A中，室温搅拌3h。反应结束后，离心分离沉淀(Fe304/CS/LaF3:Ce3+，Tb3+)，沉淀分散于去离子水中， 室温保存。取ImL 37. 85g/L Fe304/CS/LaF3:Ce3+, Tb3+溶液，加入0. 12mL2%壳聚糖溶液，搅拌5min。加入0. 03mL0. 3mol/L的三聚磷酸钠溶液，室温搅拌15min。磁性分离，水洗两次， 所得复合微粒分散于去离子水中，室温保存。实施例4
称取 0. 2377g(0. 64mmoDLaCl3 · 7Η20，0· 2682g(0. 72mmol) CeCl3 · 7Η20，0· 0896g(0. 24 mmol) TbCl3 · 6H20于烧杯中，分别加入3. 2mL、3. 6mL、l. 2mL去离子水溶解，所得溶液依次加入三口烧瓶中(边加边搅拌)，取32mL去离子水加入三口烧瓶中，充分搅拌。在混合溶液中加入IOmL NH4F溶液(0. 222gNH4F, IOmL去离子水)，加热到70°C，保温2h，反应过程中持续进行搅拌。反应结束后，将所得样品离心分离，水洗，室温保存。将壳聚糖加入0. 25% (V/V)醋酸溶液，配成200mL0. 25% (W/V)的壳聚糖醋酸溶液， 加入到500mL三口烧瓶中，超声并通入氮气30min，加入44mL铁溶液(FeCl3 · 6H20 7. 2g， FeCl2 ·4Η20 2. 92g)搅拌lh，40°C下，缓慢滴加40mL28%氨水，快速搅拌，反应20min后，升温到60°C滴加6. 6mL环氧氯丙烷，反应5h，冷却后水洗至中性，用0. 5%HAc溶液浸泡20min (两次)，磁分离，水洗至中性，保存备用。取十六烷基溴化铵(CTAB) (0. 39g)，正己烷(20mL)，正戊醇(2mL)混合搅拌均勻 (20min)，得溶液A，同样操作制备另一份溶液B。取0. 15mL0. 3% (W/V)的磁性壳聚糖溶液加入到溶液A中形成微乳体系A，0.40mL0. 19mol/L LaF3: Ce3+, Tb3+溶液加入到溶液B中形成微乳体系B，将两份微乳液A、B超声15min。将乳液B在搅拌下缓慢滴加到乳液A中，室温搅拌3h。反应结束后，离心分离沉淀(Fe304/CS/LaF3:Ce3+，Tb3+)，沉淀分散于去离子水中， 室温保存。取ImL 37. 85g/L Fe304/CS/LaF3:Ce3+, Tb3+溶液，加入0. 12mL2%壳聚糖溶液，搅拌5min。加入0. 03mL0. 3mol/L的三聚磷酸钠溶液，室温搅拌15min。磁性分离，水洗两次， 所得复合微粒分散于去离子水中，室温保存。实施例5
称量 0. 8913g(0. 0024mol)LaCl3.7H20，0· 5131g(0. 0014mol)EuC13.6H20 于烧杯中，加入 25mL去离子水溶解，转移至三口瓶中，搅拌5min。然后加入IOmLNH4F溶液(0. 2109gNH4F, IOmL去离子水)，并将混合液加热到75°C，保温2h，反应过程中持续进行搅拌。反应结束后， 将所得样品离心分离，水洗，室温保存。将壳聚糖加入0. 25% (V/V)醋酸溶液，配成200mL0. 25% (W/V)的壳聚糖醋酸溶液， 加入到500mL三口烧瓶中，超声并通入氮气30min，加入44mL铁溶液(FeCl3 · 6H20 0. 72g， FeCl2 ·4Η20 0. 29g)搅拌lh，40°C下，缓慢滴加40mL28%氨水，快速搅拌，反应20min后，升温到60°C滴加6. 6mL环氧氯丙烷，反应5h，冷却后水洗至中性，用0. 5%HAc溶液浸泡20min (两次)，磁分离，水洗至中性，保存备用。取十六烷基溴化铵(CTAB) (0. 39g)，正己烷(20mL)，正戊醇(2mL)混合搅拌均勻 (20min)，得溶液A，同样操作制备另一份溶液B。取0. 24mL 1% (W/V)的磁性壳聚糖溶液加入到溶液A中形成微乳体系A，1. 92mL0. 76mol/L LaF3:Eu3+溶液加入到溶液B中形成微乳体系B，将两份微乳液A、B超声15min。将乳液B在搅拌下缓慢滴加到乳液A中，室温搅拌 3h。反应结束后，离心分离沉淀(Fe304/CS/LaF3:EU3+)，沉淀分散于去离子水中，室温保存。 取 1. 5mL19. 46g/L Fe304/CS/LaF3Eu3+ 溶液，加入 0. 25mL2% (W/V)壳聚糖溶液，搅拌 5min。 加入0. 03mL0. 3mol/L的三聚磷酸钠溶液，室温搅拌15min。磁性分离，水洗两次，所得复合微粒分散于去离子水中，室温保存。所得产品表现出良好的磁响应性与荧光特性。
权利要求
1.一种磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒，其特征在于，由磁性壳聚糖和掺杂稀土复合而成，其中，磁性壳聚糖是壳聚糖与Fe3O4的复合物，磁性壳聚糖中壳聚糖与Fe3O4中铁的重量比为20:1 1:5 ；掺杂稀土由LaFjP EuF3组成，EuF3的摩尔百分数为30_60%，或者掺杂稀土由LaF3、CeF3 和TbF3组成，CeF3的摩尔百分数为30-60%，TbF3的摩尔百分数为5-30% ；复合微粒中La与壳聚糖的重量比为2:100 50:100。
2.权利要求1所述复合微粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤1)在水相中先分别制备磁性壳聚糖和掺杂稀土化合物，磁性壳聚糖中，壳聚糖与Fe3O4 中铁的重量比为20:1 1:5 ；所制得掺杂稀土由LaF3和EuF3组成，EuF3的摩尔百分数为 30-60%，或者掺杂稀土由LaF3、CeF3和TbF3组成，CeF3的摩尔百分数为30_60%，TbF3的摩尔百分数为5-30% ；2)将磁性壳聚糖和掺杂稀土化合物分散于去离子水中，分别与表面活性剂、有机溶剂混合得到磁性壳聚糖微乳液和掺杂稀土化合物微乳液；3)磁性壳聚糖微乳液和掺杂稀土化合物微乳液按比例混合，稀土掺杂物中La与壳聚糖的重量比为2:100 50:100，室温搅拌3h ；4)离心分离沉淀，沉淀分散于去离子水中，加入少量壳聚糖溶液，搅拌均勻，再加入离子交联剂溶液，搅拌均勻，得到磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基溴化铵。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为正己烷和正戊醇混合物。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述离子交联剂为三聚磷酸钠。
全文摘要
本发明涉及磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒及其制备方法。磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒的组成为壳聚糖与Fe3O4(以铁计)的重量比为20:1～1:5；掺杂稀土化合物(以La计)与壳聚糖的重量比为2:100～50:100；掺杂稀土化合物分别为LaF3掺杂Eu及LaF3掺杂Ce3+和Tb3+。其制备方法先分别制备磁性壳聚糖(Fe3O4/CS)和掺杂稀土化合物，然后用反相微乳液法，通过离子交联制备出磁性壳聚糖/掺杂稀土复合微粒。本发明的制备方法简单。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。
文档编号A61K49/00GK102329438SQ20111032467
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者李晓玲, 涂家薇, 肖玲 申请人:武汉大学