一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，属于四氧化三铁纳米领域。本发明从猪肝中提取得游离的三价铁离子，再加入二价铁，使其在碱性的调节下生成纳米四氧化三铁，最后再经过煅烧、磁性分离即可得到超顺磁性四氧化三铁，本发明得到的四氧化三铁具有水溶性、超顺磁性、良好的分散性、粒径分布均一，可以良好的应用在生物医学和生物技术领域。
【专利说明】
一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，属于四氧化三铁纳米领域。
【背景技术】
[0002]近年来，超顺磁性氧化铁纳米颗粒被广泛应用于生物医学和生物技术领域，如基因靶向给药、细胞分离、自动化DNA提取、热疗和磁共振等。所提供的纳米磁珠必须具有生物相容性、水溶性、超顺磁性等特点，还要求有较长的血管内存在时间，即能够逃脱机体网状内皮系统的吞噬作用。此外，磁珠粒径范围也有一定要求:一方面需有较大粒径产生足够的机械力；另一方面粒径过大可能堵塞毛细血管，因此磁珠粒径需在200?100nm之间。所要求的产品在国内市场上难寻踪迹，国外产品价格较高，包被物不尽相同，粒径在数十纳米至数百纳米之间。这对创新性研究十分不利。
[0003]Fe3O4纳米粒子的合成方法有很多，主要可以分为两类:物理合成法和化学合成法。物理合成法指的是机械球磨法，它是近年来才发展起来的一种制备纳米粒子的方法，属于由大晶粒变为小晶粒的物理粉碎过程。这个方法的优点是操作简单、成本低、制备效率较高，但是这种方法在制备过程中容易引入杂质，使得产品的纯度不高，颗粒粒径分布也不均匀，制备时消耗能量大，制备时间长。与物理方法相比化学法具有很大优势，常用的化学制备方法主要有共沉淀法、水热法、微乳液法和高温分解法。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对制备纳米Fe3O4颗粒，在洗涤、过滤和干燥时颗粒间易发生团聚，水溶性差，导致合成周期长，而且应用于生物医学中由于粒径过大可能堵塞毛细血管的问题，提供了一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，本发明从猪肝中提取得游离的三价铁离子，再加入二价铁，使其在碱性的调节下生成纳米四氧化三铁，最后再经过煅烧、磁性分离即可得到超顺磁性四氧化三铁，本发明得到的四氧化三铁具有水溶性、超顺磁性、良好的分散性、粒径分布均一，可以良好的应用在生物医学和生物技术领域。
[0005]
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)称取200?300g新鲜的猪肝，将猪肝用绞肉机绞碎，取20?30g绞碎后的
猪肝放入500mL的锥形瓶中，按固液比1: 6向加入去离子水，搅拌混合后用浓度
1.5mol/L盐酸调节pH2.0?2.5，调节后向混合物中加入总质量0.3?0.5%的胃蛋白酶-盐酸溶液，并在37°C和100?120r/min下恒温振荡反应2?3h;
(2)上述振荡反应结束后用浓度为lmol/L的碳酸氢钠溶液调节pH为6.0?
6.5，调节后再加入总质量I?3%胰蛋白酶-胆盐溶液，搅拌混合均匀，将装有50mL蒸馏水的透析袋放入锥形瓶中，将锥形瓶置于振荡仪中，在37°C和100?120r/min转速下振荡3?4h，振荡结束后取出透析袋； (3)将锥形瓶中混合液过滤，得滤液，再取出透析袋中的液体与滤液按体积比
I: I混合，向混合液中按体积比5:1加入饱和硫酸铵溶液，静置10?14h后进行加热煮沸15?20111；[11，煮沸结束后在5000?80001'/111；[11转速下离心分离15?20111；[11，得上清液；
(4)将上清液装入密封容器中，并按体积比2:1向其中加入浓度为0.3mol/L
氯化铁溶液，用质量分数35%氢氧化钠调节pH为8.0?8.5，调节后从容器底部通入空气，控制空气通入的速率为15?20mL/s进行曝气30?50min，曝气处理后在室温下静置30?40h，静置后向其中按体积比1:5加入无水乙醇，待沉淀完全析出后抽滤得滤渣，并放入60?70°C的烘箱中干燥5?7h;
(5 )将上述干燥后的滤渣放入马弗炉中，设置马弗炉的温度为650?750 °C，并向炉中通入氮气，在氮气的保护下进行煅烧50?70min，煅烧结束后冷却至室温取出，将煅烧物放入磁场中，控制磁场强度为1000?3000￥/111，分离20?30111；[11，收集分离物再在10000?30000V/m的磁场强度下分离30?40min，收集分离物，分别用蒸馈水和无水乙醇清洗I?2次后放入真空干燥箱中干燥4?5h后，即可得到超顺磁性四氧化三铁。
[0006]所述的胃蛋白酶-盐酸溶液是称取15?20g胃蛋白酶将其溶于浓度为0.lmol/L盐酸溶液中，并用0.lmol/L盐酸溶液定容至150mL。
[0007]所述的胰蛋白酶-胆盐溶液是称取5?8g胰蛋白酶和13.5?14.0g猪胆盐放入浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中，并用碳酸氢钠溶液定容至500mL。
本发明制备得到超顺磁性四氧化三铁形状为球形，粒径为100?200nm，质量饱和磁场强度为80.2?82.4emu/g，纯度>98.8wt%。
[0008]本发明的有益效果是:
(1)本发明得到的四氧化三铁具有水溶性、超顺磁性、良好的分散性、粒径分布均一，可以良好的应用在生物医学和生物技术领域；
(2)本发明原料来源丰富，制备工艺简单，使用方便，成本低。
【具体实施方式】
[0009]称取200?300g新鲜的猪肝，将猪肝用绞肉机绞碎，取20?30g绞碎后的猪肝放入500mL的锥形瓶中，按固液比1:6向加入去离子水，搅拌混合后用浓度1.5mol/L盐酸调节pH2.0?2.5，调节后向混合物中加入总质量0.3?0.5%的胃蛋白酶-盐酸溶液，并在37 °(:和100?120r/min下恒温振荡反应2?3h;振荡反应结束后用浓度为lmol/L的碳酸氢钠溶液调节pH为6.0?6.5，调节后再加入总质量I?3%胰蛋白酶-胆盐溶液，搅拌混合均勾，将装有50mL蒸馈水的透析袋放入锥形瓶中，将锥形瓶置于振荡仪中，在37°C和100?120r/min转速下振荡3?4h，振荡结束后取出透析袋;将锥形瓶中混合液过滤，得滤液，再取出透析袋中的液体与滤液按体积比1:1混合，向混合液中按体积比5:1加入饱和硫酸铵溶液，静置10?14h后进行加热煮沸15?20min，煮沸结束后在5000?8000r/min转速下离心分离15?20min，得上清液;将上清液装入密封容器中，并按体积比2:1向其中加入浓度为0.3mol/L氯化铁溶液，用质量分数35%氢氧化钠调节pH为8.0?8.5，调节后从容器底部通入空气，控制空气通入的速率为15?20mL/s进行曝气30?50min，曝气处理后在室温下静置30?40h，静置后向其中按体积比I: 5加入无水乙醇，待沉淀完全析出后抽滤得滤渣，并放入60?700C的烘箱中干燥5?7h; 将上述干燥后的滤渣放入马弗炉中，设置马弗炉的温度为650?750°C，并向炉中通入氮气，在氮气的保护下进行煅烧50?70min，煅烧结束后冷却至室温取出，将煅烧物放入磁场中，控制磁场强度为1000?3000￥/111，分离20?30111；[11，收集分离物再在10000?30000￥/111的磁场强度下分离30?40min，收集分离物，分别用蒸馈水和无水乙醇清洗I?2次后放入真空干燥箱中干燥4?5h后，即可超顺磁性四氧化三铁。
[0010]所述的胃蛋白酶-盐酸溶液是称取15?20g胃蛋白酶将其溶于浓度为0.lmol/L盐酸溶液中，并用0.1mo 1/L盐酸溶液定容至150mL;所述的胰蛋白酶-胆盐溶液是称取5?8g胰蛋白酶和13.5?14.0g猪胆盐放入浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中，并用碳酸氢钠溶液定容至500mL。
实例I
称取200g新鲜的猪肝，将猪肝用绞肉机绞碎，取20g绞碎后的猪肝放入500mL的锥形瓶中，按固液比1:6向加入去离子水，搅拌混合后用浓度1.5mol/L盐酸调节pH2.0，调节后向混合物中加入总质量0.3%的胃蛋白酶-盐酸溶液，并在37 0C和100r/min下恒温振荡反应2h ；振荡反应结束后用浓度为lmol/L的碳酸氢钠溶液调节pH为6.0，调节后再加入总质量1%胰蛋白酶-胆盐溶液，搅拌混合均匀，将装有50mL蒸馏水的透析袋放入锥形瓶中，将锥形瓶置于振荡仪中，在37 °C和10r/min转速下振荡3h，振荡结束后取出透析袋;将锥形瓶中混合液过滤，得滤液，再取出透析袋中的液体与滤液按体积比1:1混合，向混合液中按体积比5:1加入饱和硫酸铵溶液，静置1h后进行加热煮沸15min，煮沸结束后在5000r/min转速下离心分离15min，得上清液;将上清液装入密封容器中，并按体积比2:1向其中加入浓度为0.3mol/L氯化铁溶液，用质量分数35%氢氧化钠调节pH为8.0，调节后从容器底部通入空气，控制空气通入的速率为15mL/s进行曝气30min，曝气处理后在室温下静置30h，静置后向其中按体积比1:5加入无水乙醇，待沉淀完全析出后抽滤得滤渣，并放入60°C的烘箱中干燥5h;将上述干燥后的滤渣放入马弗炉中，设置马弗炉的温度为650°C，并向炉中通入氮气，在氮气的保护下进行煅烧50min，煅烧结束后冷却至室温取出，将煅烧物放入磁场中，控制磁场强度为1000V/m，分离20min，收集分离物再在10000V/m的磁场强度下分离30min，收集分离物，分别用蒸馏水和无水乙醇清洗I次后放入真空干燥箱中干燥4h后，即可得到超顺磁性四氧化三铁。
[0011]所述的胃蛋白酶-盐酸溶液是称取15g胃蛋白酶将其溶于浓度为0.lmol/L盐酸溶液中，并用0.1moI/L盐酸溶液定容至150mL;所述的胰蛋白酶-胆盐溶液是称取5g胰蛋白酶和13.5g猪胆盐放入浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中，并用碳酸氢钠溶液定容至500mL。
[0012]本发明制备得到超顺磁性四氧化三铁形状为球形，粒径为100nm，质量饱和磁场强度为 80.2 emu/g，纯度为 99.0wt%。
[0013]
实例2
称取250g新鲜的猪肝，将猪肝用绞肉机绞碎，取25g绞碎后的猪肝放入500mL的锥形瓶中，按固液比1:6向加入去离子水，搅拌混合后用浓度1.5mol/L盐酸调节pH2.3，调节后向混合物中加入总质量0.4%的胃蛋白酶-盐酸溶液，并在370C和110r/min下恒温振荡反应2.5h ；振荡反应结束后用浓度为lmol/L的碳酸氢钠溶液调节pH为6.3，调节后再加入总质量2%胰蛋白酶-胆盐溶液，搅拌混合均匀，将装有50mL蒸馏水的透析袋放入锥形瓶中，将锥形瓶置于振荡仪中，在37°C和llOr/min转速下振荡3.5h，振荡结束后取出透析袋;将锥形瓶中混合液过滤，得滤液，再取出透析袋中的液体与滤液按体积比1:1混合，向混合液中按体积比5:1加入饱和硫酸铵溶液，静置12h后进行加热煮沸17min，煮沸结束后在6500r/min转速下离心分离17min，得上清液；将上清液装入密封容器中，并按体积比2:1向其中加入浓度为
0.3mol/L氯化铁溶液，用质量分数35%氢氧化钠调节pH为8.3，调节后从容器底部通入空气，控制空气通入的速率为17mL/s进行曝气40min，曝气处理后在室温下静置35h，静置后向其中按体积比I: 5加入无水乙醇，待沉淀完全析出后抽滤得滤渣，并放入65 °C的烘箱中干燥6h;将上述干燥后的滤渣放入马弗炉中，设置马弗炉的温度为700°C，并向炉中通入氮气，在氮气的保护下进行煅烧60min，煅烧结束后冷却至室温取出，将煅烧物放入磁场中，控制磁场强度为2000V/m，分离25min，收集分离物再在20000V/m的磁场强度下分离35min，收集分离物，分别用蒸馏水和无水乙醇清洗1.5次后放入真空干燥箱中干燥4.5h后，即可得到超顺磁性四氧化三铁。
[0014]所述的胃蛋白酶-盐酸溶液是称取17g胃蛋白酶将其溶于浓度为0.lmol/L盐酸溶液中，并用0.lmol/L盐酸溶液定容至150mL;所述的胰蛋白酶-胆盐溶液是称取6g胰蛋白酶和13.7g猪胆盐放入浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中，并用碳酸氢钠溶液定容至500mL。
[0015]本发明制备得到超顺磁性四氧化三铁形状为球形，粒径为150nm，质量饱和磁场强度为 81.5emu/g，纯度为 99.2wt%。
[0016]实例3
称取300g新鲜的猪肝，将猪肝用绞肉机绞碎，取30g绞碎后的猪肝放入500mL的锥形瓶中，按固液比1:6向加入去离子水，搅拌混合后用浓度1.5mol/L盐酸调节pH2.5，调节后向混合物中加入总质量0.5%的胃蛋白酶-盐酸溶液，并在37 0C和120r/min下恒温振荡反应3h ；振荡反应结束后用浓度为lmol/L的碳酸氢钠溶液调节pH为6.5，调节后再加入总质量3%胰蛋白酶-胆盐溶液，搅拌混合均匀，将装有50mL蒸馏水的透析袋放入锥形瓶中，将锥形瓶置于振荡仪中，在37 °C和120r/min转速下振荡4h，振荡结束后取出透析袋;将锥形瓶中混合液过滤，得滤液，再取出透析袋中的液体与滤液按体积比1:1混合，向混合液中按体积比5:1加入饱和硫酸铵溶液，静置14h后进行加热煮沸20min，煮沸结束后在8000r/min转速下离心分离20min，得上清液;将上清液装入密封容器中，并按体积比2:1向其中加入浓度为0.3mol/L氯化铁溶液，用质量分数35%氢氧化钠调节pH为8.5，调节后从容器底部通入空气，控制空气通入的速率为20mL/s进行曝气50min，曝气处理后在室温下静置40h，静置后向其中按体积比
I: 5加入无水乙醇，待沉淀完全析出后抽滤得滤渣，并放入70 0C的烘箱中干燥7h;将上述干燥后的滤渣放入马弗炉中，设置马弗炉的温度为750°C，并向炉中通入氮气，在氮气的保护下进行煅烧70min，煅烧结束后冷却至室温取出，将煅烧物放入磁场中，控制磁场强度为3000V/m，分离30min，收集分离物再在30000V/m的磁场强度下分离40min，收集分离物，分别用蒸馏水和无水乙醇清洗2次后放入真空干燥箱中干燥5h后，即可得到超顺磁性四氧化三铁。
[0017]所述的胃蛋白酶-盐酸溶液是称取20g胃蛋白酶将其溶于浓度为0.lmol/L盐酸溶液中，并用0.lmol/L盐酸溶液定容至150mL;所述的胰蛋白酶-胆盐溶液是称取8g胰蛋白酶和14.0g猪胆盐放入浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中，并用碳酸氢钠溶液定容至500mL。
[0018]本发明制备得到超顺磁性四氧化三铁形状为球形，粒径为200nm，质量饱和磁场强度为 82.4emu/g，纯度为 99.4wt%。
【主权项】
1.一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)称取200?300g新鲜的猪肝，将猪肝用绞肉机绞碎，取20?30g绞碎后的猪肝放入500mL的锥形瓶中，按固液比1:6向其中加入去离子水，搅拌混合后用浓度1.5mol/L盐酸调节pH至2.0?2.5，调节后向混合物中加入总质量0.3?0.5%的胃蛋白酶-盐酸溶液，并在37<€和100?1201'/111；[11下恒温振荡反应2?311; (2)上述振荡反应结束后用浓度为lmol/L的碳酸氢钠溶液调节pH为6.0?6.5，调节后再加入总质量I?3%胰蛋白酶-胆盐溶液，搅拌混合均匀，将装有50mL蒸馏水的透析袋放入锥形瓶中，将锥形瓶置于振荡仪中，在37°C和100?120r/min转速下振荡3?4h，振荡结束后取出透析袋； (3)将锥形瓶中混合液过滤，得滤液，再取出透析袋中的液体与滤液按体积比1:1混合，向混合液中按体积比5:1加入饱和硫酸铵溶液，静置10?14h后进行加热煮沸15?20min，煮沸结束后在5000?8000r/min转速下离心分离15?20min，得上清液； (4)将上清液装入密封容器中，并按体积比2:1向其中加入浓度为0.3mol/L氯化铁溶液，用质量分数35%氢氧化钠调节pH为8.0?8.5，调节后从容器底部通入空气，控制空气通入的速率为15?20mL/s进行曝气30?50min，曝气处理后在室温下静置30?40h，静置后向其中按体积比I: 5加入无水乙醇，待沉淀完全析出后抽滤得滤渣，并放入60?700C的烘箱中干燥5?7h; (5)将上述干燥后的滤渣放入马弗炉中，设置马弗炉的温度为650?750°C，并向炉中通入氮气，在氮气的保护下进行煅烧50?70min，煅烧结束后冷却至室温取出，将煅烧物放入磁场中，控制磁场强度为1000?3000V/m，分离20?30min，收集分离物再在10000?30000V/m的磁场强度下分离30?40min，收集分离物，分别用蒸馈水和无水乙醇清洗I?2次后放入真空干燥箱中干燥4?5h后，即可得到超顺磁性四氧化三铁。2.根据权利要求1所述的一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述的胃蛋白酶-盐酸溶液配制方法为:称取15?20g胃蛋白酶将其溶于浓度为0.lmol/L盐酸溶液中，并用0.lmol/L盐酸溶液定容至150mL。3.根据权利要求1所述的一种超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述的胰蛋白酶-胆盐溶液配制方法为:称取5?Sg胰蛋白酶和13.5?14.0g猪胆盐放入浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中，并用碳酸氢钠溶液定容至500mL。
【文档编号】C01G49/08GK105836811SQ201610198019
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】吴蓉蓉, 王统军
【申请人】常州创索新材料科技有限公司