一种磁/金纳米复合粒子的制备方法与流程

本发明涉及一种磁/金纳米复合粒子的制备方法。

背景技术：

磁/金（或者金磁）纳米复合粒子因为集成了磁性功能内核和金纳米颗粒的等离子体共振等光学特性及表面易于修饰等优点，而备受关注。大量文献及专利报道了磁/金复合纳米粒子的制备方法和技术。目前该复合粒子制备面临的问题是：步骤比较繁琐，一般来说，首先利用共沉淀法制备磁性内核，然后进行表面氨基化修饰，赋予内核表面正电荷，另外再通过对氯金酸的还原得到复合结构。（彭明丽，靳艳艳，崔亚丽，田志敏，邢艳，唐丽娜，中国专利，公开号：cn103128307a）或者，在氨基化修饰的磁性内核基础上，先还原氯金酸得到粒径很小的金的晶粒，通过静电作用先把金的晶粒结合在磁性内核表面，然后再加入金的熟化增长溶液，促进金颗粒在磁性内核上沉积，通过异相成核和增长得到具有比较规整形貌和尺寸分布比较均匀的磁/金复合粒子。（liuz.etal.,small,2015,11,4856-4863.）还有文献报道为了得到针刺状金包裹磁性内核的复合结构，还需要引入银颗粒参与反应。（shix.y.etal.,scientificreport,2016,doi:10.1038/srep28325.）由于上述方法步骤多，经过层层壳层包裹及高分子修饰的磁性材料的磁学性能受到明显的影响，产物多数无法快速通过外加磁场进行分离，采用离心方式分离的效率较低，容易造成产物的损失，因此该方法往往得到的产物数量有限，大大影响了其进一步应用研究的开展。

为了解决上述问题，我们提出两步法制备具有比较规整的磁/金核-壳结构的复合粒子，通过第一步反应在溶剂热反应过程中，得到具有表面正电高分子和另外一种生物相容性高分子共同稳定的fe3o4晶簇结构，该结构粒径可以在60-150nm间调控，表面具有一定的正电荷，然后以它为种子，在去离子水或者水/乙醇混合溶剂中，通过加入金前驱体氯金酸，使用比较温和的还原剂，和聚乙烯基吡咯烷酮（pvp）为联接剂，进行很短时间的室温反应，就可以得到复合粒子，该复合粒子可以通过磁分离洗涤，也可以通过离心洗涤除去多余的反应物，从而得到具有规整形貌的磁/金复合粒子。该粒子可以进一步表面修饰，从而发挥生物学作用，具有良好的磁学性能和光学性能，同时，磁性内核晶簇具有一定的微孔道，可以载带疏水性化学药物或者基因。该结构具有优异的光热效率，同时也具有核磁共振造影的性能。目前国内外还没有类似的报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种核壳型磁/金纳米复合粒子的制备方法。

本发明提出的磁/金纳米复合粒子的制备方法。所述磁/金纳米复合粒子以磁性晶簇为内核，表层包裹金颗粒。

本发明采用两步的简单步骤可以合成得到具有核壳结构的磁/金纳米复合粒子，采用溶剂热法制备的同时由阳离子聚合物和另外一种生物相容性高分子共同稳定的磁性晶簇为种子，该种子具有较强的表面正电荷。在优化的金颗粒的反应体系中，以氯金酸为金的前驱体，使用相对温和的还原剂，使用pvp为复合粒子联接剂，在室温下短时间内可以一步制备磁/金复合粒子。该复合结构简单制备的核心因素：磁性内核表面原位修饰上的阳离子聚合物，得到控制的金颗粒的成核和生长的速度，使用pvp辅助复合粒子的生成。该磁性内核尺寸在60~150nm之间，生成的金颗粒尺寸在20~40nm之间，因此复合粒子的尺寸为80~250nm。

本发明的主要技术方案：磁性纳米粒子采用溶剂热法制备，使用带有正电基团的高分子，如聚乙烯亚胺、壳聚糖等，与生物相容性较好的高分子，如透明质酸、聚谷氨酸共同修饰稳定得到的fe3o4晶簇粒子；以该粒子为种子，在水相体系中，加入金前驱体、还原剂、联接剂后，在室温下反应一段时间，产物经过离心或者磁分离洗涤纯化后，就得到了预想的磁/金复合粒子。该制备技术的优点是正电高分子是在磁性内核生成过程原位修饰上去的，既起到磁性内核结构、尺寸的调控作用，同时又能够增加与金纳米颗粒的亲和力，促进生成金包磁的复合材料。具体步骤如下：

（1）采用溶剂热法制备fe3o4磁性内核：将摩尔浓度为0.5-1.0mol/l的醋酸铵和摩尔浓度为0.05-0.12mol/l的fecl3•6h2o溶于乙二醇溶剂中，将生物相容性高分子和阳离子聚合物分别溶于相应的乙二醇溶剂中，将分别加有醋酸铵和fecl3•6h2o、生物相容性高分子以及阳离子聚合物的乙二醇溶剂三者在烧瓶中进行混合，超声分散均匀；然后放在温度设置为160℃的电加热套中继续加热搅拌10-30min，待温度稳定，通入氮气共计1h后，迅速转入带不锈钢外套的聚四氟乙烯反应釜中，拧紧后放入高温烘箱中反应8-72h，产物经过乙醇和水的反复磁分离辅助的洗涤，得到fe3o4磁性内核；其中：生物相容性高分子和阳离子聚合物的重量比为20:80-80:20；

（2）以步骤（1）产物fe3o4磁性内核为种子，在水中进行金颗粒的原位生长及包裹，反应试剂包括金前驱体氯金酸（配制成1%的水溶液），还原剂以及pvp；反应在室温下进行1-24h，产物进行分离洗涤，使用磁分离或者离心分离，得到磁金纳米复合粒子；其中：磁性内核种子与氯金酸水溶液的质量体积比为1.0mg/0.3ml-0.5mg/2.5ml;pvp与磁性内核种子的质量比为80-200：1。

本发明中，步骤（1）所用的阳离子聚合物可以是聚乙烯亚胺或者壳聚糖，聚乙烯亚胺分子量可以是600~25000da中任一种；生物相容性高分子可以是聚谷氨酸或者透明质酸中任一种；

本发明中，步骤（2）所用的溶剂可以是去离子水或者无水乙醇中的一种或者混合。

本发明中，步骤（2）所用的还原剂可以是抗坏血酸、硼氢化钠或氢氧化钠中任一种。

本发明的有益效果在于：本发明采用两步的简单步骤可以合成得到具有核壳结构的磁/金纳米复合粒子，采用溶剂热法制备的同时由阳离子聚合物和另外一种生物相容性高分子共同稳定的磁性晶簇为种子，该种子具有较强的表面正电荷。在优化的金颗粒的反应体系中，以氯金酸为金的前驱体，使用相对温和的还原剂，使用pvp为复合粒子联接剂，在室温下短时间内可以一步制备磁/金复合粒子。该复合结构简单制备的核心因素：磁性内核表面原位修饰上的阳离子聚合物，得到控制的金颗粒的成核和生长的速度，使用pvp辅助复合粒子的生成。该磁性内核尺寸在60~150nm之间，生成的金颗粒尺寸在20~40nm之间，因此复合粒子的尺寸为80~250nm。

附图说明

图1.磁性纳米材料的透射电镜照片。

图2.磁/金纳米复合材料的透射电镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明：

实施例1

（１）、三口烧瓶中加入10ml乙二醇，称量0.08g聚谷氨酸加入其中充分溶解；在另外3ml乙二醇中加入0.27g分子量25000的聚乙烯亚胺超声至完全溶解；在20ml乙二醇中加入0.65gfecl3•6h2o和1.65gnh4oac，超声至完全溶解并分散均匀后，混合以上三种乙二醇溶液并继续超声分散均匀；

（２）、将步骤（１）中的乙二醇溶液所在的三口烧瓶放在温度设置为160℃的电加热套中继续加热搅拌15min，待温度稳定，通入氮气共计1h后迅速将混合液转入聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，200℃加热12h，产物采用乙醇和去离子水各洗三次；50ml容积的反应釜一次反应可以得到80-100mg磁性材料，平均粒径为120nm。

（３）、在玻璃仪器中量取二次水和乙醇各45ml混合，加入10mg上面步骤制备的磁性颗粒，超声分散均匀，接着称量2g聚乙烯吡咯烷酮（pvp,mw40000）和6g抗坏血酸加入混合液超声至完全溶解。量取1%氯金酸溶液5ml于10ml离心管中，用1%氢氧化钠溶液调节ph至9~10后，在超声水槽作用下将其快速或者逐滴滴加到上述混合液中，滴加完成后拧好玻璃瓶盖，继续超声辅助下反应5min，得到磁/金复合材料的分散液。离心后得到沉淀，使用乙醇和水分别洗涤3-4次，收集产物进行真空干燥。此时产物平均粒径为170nm。

实施例2

（１）、三口烧瓶中加入10ml乙二醇，称量0.09g透明质酸加入其中充分溶解；在另外3ml乙二醇中加入0.27g分子量600的聚乙烯亚胺超声至完全溶解；在20ml乙二醇中加入0.65gfecl3•6h2o和1.65gnh4oac，超声至完全溶解并分散均匀后，混合以上三种乙二醇溶液并继续超声分散均匀；

（２）、将步骤（１）中的乙二醇溶液所在的三口烧瓶放在温度设置为160℃的电加热套中继续加热搅拌15min，待温度稳定，通入氮气共计1h后迅速将混合液转入聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，200℃加热15h，产物采用乙醇和去离子水各洗三次；50ml容积的反应釜一次反应可以得到50-80mg磁性材料，平均粒径为80nm。

（３）、在玻璃仪器中量取二次水和乙醇各45ml混合，加入10mg上面步骤制备的磁性颗粒，超声分散均匀，接着称量2g聚乙烯吡咯烷酮（pvp,mw40000）和6g抗坏血酸加入混合液超声至完全溶解。量取1%氯金酸溶液5ml于10ml离心管中，用1%氢氧化钠溶液调节ph至9~10后，在超声水槽作用下将其快速或者逐滴滴加到上述混合液中，滴加完成后拧好玻璃瓶盖，继续超声辅助下反应5min，得到磁/金复合材料的分散液。离心后得到沉淀，使用乙醇和水分别洗涤3-4次，收集产物进行真空干燥。此时产物平均粒径为130nm。

实施例3

（１）、三口烧瓶中加入10ml乙二醇，称量0.08g壳聚糖加入其中充分溶解；在另外3ml乙二醇中加入0.27g分子量25000的聚乙烯亚胺超声至完全溶解；在20ml乙二醇中加入0.65gfecl3•6h2o和1.65gnh4oac，超声至完全溶解并分散均匀后，混合以上三种乙二醇溶液并继续超声分散均匀；

（２）、将步骤（１）中的乙二醇溶液所在的三口烧瓶放在温度设置为160℃的电加热套中继续加热搅拌15min，待温度稳定，通入氮气共计1h后迅速将混合液转入聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，200℃加热12h，产物采用乙醇和去离子水各洗三次；50ml容积的反应釜一次反应可以得到80-100mg磁性材料，平均粒径为180nm。

（３）、在玻璃仪器中量取二次水和乙醇各45ml混合，加入10mg上面步骤制备的磁性颗粒，超声分散均匀，接着称量2g聚乙烯吡咯烷酮（pvp,mw40000）和1g硼氢化钠加入混合液超声至完全溶解。量取1%氯金酸溶液5ml于10ml离心管中，用1%氢氧化钠溶液调节ph至9~10后，在超声水槽作用下将其逐滴滴加到上述混合液中，滴加完成后拧好玻璃瓶盖，继续超声辅助下反应15min，得到磁/金复合材料的分散液。离心后得到沉淀，使用乙醇和水分别洗涤3-4次，收集产物进行真空干燥。此时产物平均粒径为220nm。