一种磁性荧光复合纳米颗粒的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多功能纳米复合微球的制备方法，具体涉及一种磁性荧光复合纳米颗粒的制备方法，该复合微粒同时具备了量子点的荧光性能和磁性纳米颗粒的磁性能，可用作生物体内靶向定位和生物荧光成像方面。
【背景技术】
[0002]量子点和磁学纳米微粒已经在很多领域尤其是生物医学领域显示出明显的优势。但他们往往只具有单一的功能，如量子点的荧光标记、磁性微粒的磁性分离等，如果将两种功能-分离和标记功能溶于一体，通过一定的物理化学工艺制备出新型的磁性焚光纳米复合材料，使其作为荧光探针的同时，还具有良好的磁响应特性。因此，磁性荧光纳米颗粒具有磁分离与荧光示踪双重功能，其性能和应用范围都远远超过了单一功能的纳米粒子，不仅可以进行生物分子水平上的检测和分离；还实现了多种模式成像，即荧光成像、磁共振成像(MRI)和激光共聚焦显微成像。
[0003]到目前为止，磁性荧光复合材料的常用制备方法包括层层自组装法、包埋法、以及共价结合法等。包埋法(encapsulat1n)是目前较为简单成熟的一种实现磁性纳米粒子与量子点组装的方法。主要过程是，预先制备磁性纳米粒子和量子点，然后将利用表面活性剂、聚电解质分子等将其一起包埋于内核中，从而形成磁性荧光复合的纳米/微米球。利用聚合物在包覆两种纳米粒子的同时还能保留聚合物的特性。其外壳材料要求有良好的生物相容性和结构稳定性，同时还要易于进一步表面功能化修饰，以便与特定的目标分子进行连接，最终实现靶向性。
[0004]以可生物降解的高分子材料作为包覆材料，具有无毒、可生物降解、良好的组织相容性等特点，在医学及生物领域有着广泛的应用前景。羧甲基壳聚糖作为壳聚糖的一种衍生物，是壳聚糖经羧甲基化得到的带负电荷的水溶性多糖，它具有无毒、无刺激、无致敏性、无致突变作用、无溶血效应，良好的生物相容性、生物降解性和黏附性，同时克服了壳聚糖只能溶于酸性溶液的缺陷，显示出了普通壳聚糖不具有的优良性质。
[0005]离子交联法是指在离子交联剂作用下，原料中的大分子链间通过化学键联结起来，形成网状或体形结构高分子材料的方法。离子交联法通常也叫物理交联法，其优点是制备过程中不使用有机溶剂，避免了大部分化学交联剂如戊二醛交联剂对人体的危害，所以这种方法被广泛使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种离子交联法制备磁性荧光复合纳米颗粒的方法，该方法制备的复合纳米微粒具有磁响应性强、光稳定性高、制备工艺简单、分散性好且尺寸均匀等优点，同时由于高分子有机物的包覆作用，制备出的复合纳米颗粒还具有高的比表面积、良好生物相容性、生物功能性及生物可降解性等特点，在纳米生物技术领域具有更广泛的应用。
[0007]本发明是通过以下措施实现的:
一种磁性荧光复合纳米颗粒的制备方法，采用以下步骤:
(a)采用共混包埋法制备羧甲基壳聚糖磁性纳米复合物(CMCH-MNPs):
①称取50-500mg磁性纳米颗粒溶于30 mL pH =7.4，浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液中，通氮气去氧，利用超声波清洗机将磁性粒子分散均匀；②称取10-800 mg羧甲基壳聚糖溶于20 mL pH =7.4的PBS缓冲溶液中，同时加入0.1-0.5 g 1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDAC)活化羧甲基壳聚糖表面的基团将①和②两溶液混合，在恒温水浴振荡器中25°C振荡2-6 h，再依次用蒸馏水和PBS ( pH=7.4)缓冲溶液充分洗涤，即得到羧甲基壳聚糖磁性纳米复合物；
(b)采用离子交联法制备磁性荧光复合纳米颗粒:
取制备的浓缩的水相量子点溶于蒸馏水中，并加入聚阴离子型高分子有机物和离子交联剂，其中聚阴离子型高分子有机物和离子交联剂的质量浓度分别为0.33-6.67 mg/mL和0.67-2.67 mg/mL，得到反应溶液A ;取0.005-0.05g步骤(a)中制备的羧甲基壳聚糖修饰的磁性纳米复合物溶于蒸馏水中，超声20-60 min，使磁性纳米微粒分散均匀，并加入聚二烯丙基二甲基氯化铵得到反应溶液B ;将反应溶液A逐滴加入到反应溶液B中，常温下振荡反应2-10 h，离心分离，蒸馏水洗涤，即得到磁性荧光复合纳米颗粒；其中聚二烯丙基二甲基氯化铵:聚阴离子型高分子有机物:离子交联剂的质量比为1:0.1-2:0.01-0.5。
[0008]本发明所述的磁性荧光复合纳米颗粒的制备，磁性荧光复合纳米颗粒的粒径为10-220 nm ;磁性纳米颗粒(MNPs)是具有超顺磁、顺磁或铁磁性的金属及金属氧化物，选自卩6304、？620316?6204(116=&)、111、祖)、化合物钕铁硼、钐钴等、金属？6、&)、附以及合金Fe2Co、Ni2Fe的金属氧化物的纳米颗粒中的一种；磁性纳米颗粒的制备方法包括共沉淀法、水热法；磁性纳米颗粒表面含有羟基、氨基、羧基中的至少一种。
[0009]本发明所述的量子点为表面带有亲水基团的水溶性量子点，量子点为I1-VI族半导体材料，或者为I1-VI族半导体材料形成的复合材料，所述量子点粒径为1.5-10 nm ;优选的量子点为 ZnSe、CdSe, CdTe, CdS、ZnSe/ZnS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdTe/ZnS、ZnxCd1^xSe,CdSei_xSx、CdSe1^xTex, CdSe/ZnSe、CdS/ZnSe、CdTe/ZnSe、CdSe/CdS, CdTe/CdS, CdSZZnxCd1^xS,ZnSeZZnxCd1^xS, CdSeZZnxCd1^xS 或 CdTe/ZnxCc!。# 中的一种，其中 0 < X < I。
[0010]本发明所述的离子交联剂包括三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、六偏磷酸盐、焦磷酸盐、钼酸盐、透明质酸或γ-聚谷氨酸中的一种或几种；聚阴离子型高分子有机物羧甲基纤维素钠、纤维素硫酸钠、纤维素羧酸钠、羧酸纤维素、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素钾或羧甲基纤维素钠钾中的一种或几种；所述的羧甲基壳聚糖可选用O-羧甲基壳聚糖或N，O-羧甲基壳聚糖；聚二烯丙基二甲基氯化铵的分子量和质量浓度分别为1X105~2X105和0.51-5.1mg/mLο
[0011]本发明所述的磁性荧光复合纳米颗粒制备，步骤(a)中羧甲基壳聚糖在磁性纳米颗粒表面的厚度为3-10 nm ;步骤(b)中羧甲基壳聚糖磁性纳米复合物与量子点的摩尔比为 1:1-1:20ο
[0012]本发明所述量子点表面含有巯基、羧基、氨基中的至少一种；半导体量子点合成中所使用的亲水基团配体包括3-巯基丙酸、巯基乙酸、L-半胱氨酸、2-巯基丙酸、巯基丁酸、巯基戊酸、巯基己酸、巯基丁二酸、巯基乙醇、谷胱甘肽、巯基丙醇或巯基乙胺中的一种或几种。
[0013]本发明的有益效果:
(1)本发明中选用水溶性羧甲基壳聚糖及其它多糖衍生物代替普通的壳聚糖，避免酸性介质的使用，排除了酸性介质带来的不良影响，扩大了在生物医学领域的应用范围；
(2)本发明通过离子交联法利用相反电荷聚电解质物质之间的静电作用组装成磁性荧光复合纳米颗粒，无需使用有机溶剂，反应条件温和，可最大限度保护生物分子的活性；
(3)本发明选择聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)作为阳离子聚电解质，它具有安全、无毒、易溶于水且水解稳定性好、凝聚力强等特性，避免了使用其它有机聚合物电解质造成的生物毒性；
(4)本发明中由于羧甲基壳聚糖对磁性微粒的修饰作用，有效避免了磁性材料的泄漏及对量子点的荧光淬灭作用；最终产物的粒径大小、荧光性能及磁性能，可以通过调控水溶性量子点与磁性纳米颗粒的摩尔比、聚阴离子型高分子有机物的浓度、离子交联剂浓度等，制得不同性能的磁性荧光复合纳米颗粒，可以用来进行生物体定向药物运输和生物体荧光成像；同时，本发明制备工艺简单、条件温和，对活性物质能起到最大程度的保护。
【附图说明】
[0014]图1磁性荧光复合纳米颗粒的XRD图谱
图2磁性荧光复合纳米颗粒的荧光光谱和吸收光谱图3磁性荧光复合纳米颗粒的TEM照片图4磁性荧光复合纳米颗粒的磁滞回线。
【具体实施方式】
[0015]下面通过具体实施例说明本发明的技术方案，但是本发明的技术方案不以具体实施例为限。
[0016]实施例1: