專利名稱：一種制備金包磁復合納米粒子的方法
技術領域：
本發(fā)明屬多功能復合納米粒子的技術領域，特別涉及一種簡便的金包覆磁性納米粒子的制備方法。
背景技術：
金包磁復合納米粒子的結構包括磁性聚集體內核以及金外殼。金包磁核殼結構復合納米粒子在許多領域有著非常廣泛的應用。眾所周知，磁性納米粒子的應用非常廣泛，如細胞分離、藥物運輸、生物分離、酶或者蛋白標記、生物傳感器等。但是裸露的磁性納米粒子具有易氧化、易聚集、易分解等缺點，大大的限制了它們的應用范圍。在磁性納米粒子的表面制備保護殼是克服這些缺陷的主要方法。在眾多的保護材料中，Au由于具備很好的化學穩(wěn)定性、生物相容性、優(yōu)越的光學性質而備受關注。金包磁核殼結構復合納米粒子同時具有金和磁性材料的優(yōu)越性能，而被廣泛的應用在細胞檢測、造影、熱療等諸多領域。目前制備金包磁核殼結構復合納米粒子的方法主要有以下兩種。方法一為三步法合成金包磁納米粒子，主要步驟包括1.在磁性粒子表面修飾上某種親金配體；2.在聚集體表面吸附上尺寸較小的金納米粒子；3.以磁性聚集體表面的金為生長位點，生長金殼。 如(J. Phys. Chem. C 2010,114，19607-19613)。該方法是目前制備金包磁核殼結構納米復合粒子的主要方法，其缺點是金殼層不連續(xù)、光譜可調控范圍窄。方法二 1.在磁性粒子的表面通過多步修飾，連接上能夠與Au3+形成螯合物的化合物；2.加入還原劑后，金殼直接沉積在磁性粒子的表面。如^ngdong Jin等人的工作(NATURE COMMUNICATIONS 11 411DOI 10. 1038/ncOmmS104》。該方法的優(yōu)點是金殼層連續(xù)；缺點是制備過程復雜、磁含量低、光譜可調控范圍窄。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服背景技術的不足，制備出一種金包磁復合納米粒子，該粒子具有核殼結構，包括磁性聚集體內核以及金外殼，并具有金殼層連續(xù)可調，吸收光譜、磁含量可調，制備方法簡單等優(yōu)點。一種制備金包磁復合納米粒子的方法，步驟有細乳液法制備出表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體，和在磁性聚集體表面生長金殼；所述的細乳液法制備表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體，是將疏水性磁性納米粒子溶解在環(huán)己烷中作為油相，磁性納米粒子在環(huán)己烷中的濃度是0. 065 0. 33g/ mL;將親金表面活性劑溶解在去離子水中作為水相，親金表面活性劑在去離子水中的濃度是0. 004 0. 008g/mL ；將油相與水相按1 25 10的體積比例超聲混合8 20min，得到含有磁性粒子的乳液油滴；在氮氣保護下，50 70°C加熱攪拌7 10h，揮發(fā)環(huán)己烷，形成表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體水溶液；所述的在磁性聚集體的表面生長金殼，是向濃度為0. 005 0. 015g/mL的磁性聚集體水溶液中加入濃度為9 25mM的氯金酸(HAuCl4)、還原劑和穩(wěn)定劑，反應10 25min，得到金殼層包覆的磁性聚集體復合納米粒子；其中，磁性聚集體水溶液、氯金酸體積比為 1 0.95 2，還原劑的加入量在體系中的濃度為4 13. 6mM，穩(wěn)定劑的加入量在體系中的濃度為 0. 0167 0. 0667mg/mL。在磁性聚集體的表面生長金殼步驟中，磁性聚集體水溶液可以按如下方法配制 將表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體水溶液進行離心處理，除去上層液體及液體中游離的表面活性劑，再次加入去離子水配制成濃度為0. 005 0. 015g/mL的磁性聚集體水溶液。所述的親金表面活性劑是指水溶性較好，親水端帶有富電子基團，如氨基，巰基， 聚氧乙烯基等的表面活性劑。具體的，例如Tween 20 (吐溫20) Jween 40 (吐溫40) Jween 60 (吐溫60)、Tween 80 (吐溫80)、N-(2-羥烷基)殼聚糖、3-巰基-1-丙烷磺酸鈉等。親金表面活性劑的量，直接影響金殼的連續(xù)、致密程度。所述的疏水性磁性納米粒子可為!^e3O4納米粒子、Y -Fe2O3納米粒子、CoFe2O4納米粒子或Mr^e2O4納米粒子，在環(huán)己烷中的質量濃度為0. 065 0. 33g/ml，磁性聚集體的大小主要隨著疏水性磁性納米粒子在環(huán)己烷中的濃度不同而改變，本發(fā)明所得的磁性聚集體尺寸一般為50 lOOnm。金殼厚度可以通過改變聚集體和氯金酸(HAuCl4)的量來調控。反應體系中磁性聚集體的質量濃度為0. 8 10mg/mL，氯金酸的濃度為3 9mM，相應的磁性聚集體的表面可以制備出1 IOnm的金殼。所述的還原劑是指在常溫下即能將Au3+還原成Au的還原劑，如抗壞血酸 (Ascorbic acid)、羥胺(Hydroxylamine)、甲醇(Methanol)等，濃度通常為 IOmM0 還原劑的加入量隨氯金酸的量和還原劑的種類而變化。所述的穩(wěn)定劑，可以是Tween 20、Tween 40、Tween 60、Tween 80^-(2-) 殼聚糖、3-巰基-1-丙烷磺酸鈉。穩(wěn)定劑的最初濃度并不影響產物形態(tài)，但是需要保證反應體系中穩(wěn)定劑濃度為0. 0167 0. 0667mg/mL。磁性聚集體溶液中的穩(wěn)定劑的濃度，影響最終金包磁核殼結構納米粒子的穩(wěn)定性，因此直接影響產物的形態(tài)。優(yōu)選的，在對磁性聚集體進行離心處理后，除去上層液體，再向體系中加入穩(wěn)定劑，使其在體系中的濃度為0. 025 0. 03mg/mL。如上所述，本發(fā)明是在磁性聚集體的表面直接生長金殼，具有以下幾個優(yōu)點 1.金殼層連續(xù)可調；2.吸收光譜可調；3.磁含量可調；4.制備方法簡單。


圖1是實施例4制備的表面修飾有Tween 20的!^e3O4磁性聚集體的透射電鏡圖。圖2是實施例5制備的表面修飾有Tween 20的!^e3O4磁性聚集體的透射電鏡圖。圖3是實施例9制得的金包磁核殼結構納米粒子的透射電鏡圖，該粒子的磁含量為5kmu/g，殼層厚度約lnm。圖4是實施例10制得的金包磁核殼結構納米粒子的透射電鏡圖，該粒子的磁含量為30emu/g，殼層厚度約2. 4nm。
具體實施例方式
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實施例1 疏水磁性納米粒子的制備(1)向50mL經過通氮除氧的水中加入0. 023mol的!^e3+和0. 0115mol的Fe2+得到混合溶液。取200mL水在500mL的反應瓶中通氮除氧，依次加入IOmL的質量百分比濃度為25% 的濃氨水和5. 4g油酸，在劇烈攪拌下迅速向其中倒入上述的鐵鹽混合溶液，在50°C下反應 lh。反應完畢后，用鹽酸將反應溶液調至酸性，用0. IT的永磁鐵從反應溶液中分離出黑色的固體，所得固體用高純水清洗3 5次即得疏水!^e3O4納米粒子。將!^3+和!^2+分別替換成Co3+和Co2+，可得到疏水的Co3O4納米粒子。實施例2 疏水磁性納米粒子的制備O)向50mL經過通氮除氧的水中加入0. 023mol的Fe3+和0. 0115mol的Fe2+得到混合溶液。取200mL水在500mL的反應瓶中通氮除氧，依次加入IOmL的質量百分比濃度為 25%的濃氨水和2. 76g豆蔻酸，在劇烈攪拌下迅速向其中倒入上述的混合溶液，在80°C下反應lh。然后向反應溶液中通入氧氣1.證。反應完畢后，用鹽酸將將反應溶液調至酸性， 用0. IT的永磁鐵從反應溶液中分離出紅色的固體，所得固體用高純水清洗3 5次即得疏水的Y-Fe2O3納米粒子。實施例3 疏水磁性納米粒子的制備(3)向50mL經過通氮除氧的水中加入0. 023mol的!^e3+和0. 0115mol Co2+的得到混合溶液。取200mL水在500mL的反應瓶中通氮除氧，依次加入IOmL的質量百分比濃度為25% 的濃氨水和0. 665g 10- i^一烯酸，在劇烈攪拌下迅速向其中倒入上述的混合溶液，在90°C 下反應lh。反應完畢后，用鹽酸將反應溶液調至酸性，用0. IT的永磁鐵從反應溶液中分離出黑色的固體，所得固體用高純水清洗3 5次即得Coi^e2O4疏水納米粒子。將Co2+替換成Mn2+，可得到疏水的Mr^e2O4納米粒子。實施例4 表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體的制備(1)將實施例1中的疏水Fe3O4磁性納米粒子0. 3g分散在1. 5mL的環(huán)己烷中形成油相；配制濃度為0. 005g/ml的Tween 20溶液30mL作為水相?；旌纤拖啵旾Omin形成細乳液。在溫度為60°C，氮氣保護下攪拌9h來揮發(fā)溶劑，后經SOOOrpm離心5min分離得到具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體，平均粒徑為85nm。圖1所展示的是該聚集體的透射電鏡圖?？蓪⑹杷?^e3O4磁性納米粒子替換為疏水Co3O4納米粒子。實施例5 表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體的制備O)將實施例1中的疏水Fe3O4磁性納米粒子0. Ig分散在1. 5mL的環(huán)己烷中形成油相；配制濃度為0. 005g/mL的Tween 20溶液30mL作為水相。混合水油相，超聲IOmin形成細乳液。在溫度為65°C，氮氣保護下攪拌他來揮發(fā)溶劑，后經SOOOrpm離心5min分離得到具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體，平均粒徑為50nm。圖2所展示的是該聚集體的透射電鏡圖。實施例6 表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體的制備(3)將實施例2中的疏水的Y -Fe2O3納米粒子0. 24g分散在1. 5mL的環(huán)己烷中形成油相；配制濃度為0. 005g/mL的Tween 20溶液30mL作為水相?；旌纤拖啵旾Omin形成細乳液。在溫度為60°C，氮氣保護下攪拌9h來揮發(fā)溶劑，后經SOOOrpm離心5min分離得到具有高Y-Fe2O3磁核數量的磁性聚集體，平均粒徑為65nm。
實施例7 表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體的制備將實施例1中的疏水Fe3O4磁性納米粒子0. Ig分散在1. 5mL的環(huán)己烷中形成油相；配制濃度為0. 005g/mL的Tween 40溶液30mL作為水相?；旌纤拖?，超聲IOmin形成細乳液。在溫度為60°C，氮氣保護下攪拌9h來揮發(fā)溶劑，后經SOOOrpm離心5min分離得到具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體，平均粒徑為50nm。實施例8 表面修飾有表面活性劑的磁性聚集體的制備(5)將實施例3中的疏水的Coi^e2O4納米粒子0. 48g分散在1. 5mL的環(huán)己烷中形成油相；配制濃度為0. 005g/ml的Tween 20溶液30mL作為水相。混合水油相，超聲IOmin形成細乳液。在溫度為60°C，氮氣保護下攪拌9h來揮發(fā)溶劑，后經SOOOrpm離心5min分離得到具有高Coi^e2O4磁核數量的磁性聚集體，平均粒徑為90nm?？蓪⑹杷瓹oi^e2O4納米粒子替換成疏水Mni^e2O4納米粒子。實施例9 磁性聚集體表面金殼的生長(1) 對實施例5中的具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 01g/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為9. 56mM的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 15mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入3mL濃度為IOmM的抗壞血酸(Ascorbic acid)溶液，反應15min后，得到金包磁復合納米粒子。圖 3所展示的是該產物的透射電鏡圖。實施例10 磁性聚集體表面金殼的生長O)對實施例5中的具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 01g/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 15mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入3mL 濃度為IOmM的抗壞血酸(Ascorbic acid)溶液，反應15min后，得到金包磁復合納米粒子。 圖4所展示的是該產物的透射電鏡圖。實施例11 磁性聚集體表面金殼的生長(3)對實施例5中的具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 01g/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 16mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入3mL濃度為13. ImM的鹽酸羥胺(NH2OH · HCl)溶液，反應15min后，得到金包磁復合納米粒子。實施例12 磁性聚集體表面金殼的生長對實施例5中的具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 01g/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 16mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入3mL濃度為25mM的甲醇(CH3OH)溶液，反應15min后，得到金包磁復合納米粒子。實施例13 磁性聚集體表面金殼的生長(5)對實施例6中的具有高Y -Fe2O3磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 01g/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM 的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 15mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入 3mL濃度為IOmM的抗壞血酸(Ascorbic acid)溶液，反應16min后，得到金包磁復合納米粒子。
實施例14 磁性聚集體表面金殼的生長(6)對實施例6中的具有高Y -Fe2O3磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 01g/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM 的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 15mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入 3mL濃度為13. ImM的鹽酸羥胺(NH2OH · HCl)溶液，反應15min后，得到金包磁復合納米粒子。實施例15 磁性聚集體表面金殼的生長(7)對實施例7中的具有高!^e3O4磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. Olg/mL。取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 18mg的Tween 40作為穩(wěn)定劑，片刻后加入3mL濃度為IOmM的抗壞血酸(Ascorbic acid)溶液，反應18min后，得到金包磁復合納米粒子。實施例16 磁性聚集體表面金殼的生長(8)對實施例8中的具有高Coi^e2O4磁核數量的磁性聚集體進行離心處理，重新分散在水中，使聚集體的濃度為0. 006g/mL.取ImL上述聚集體溶液加入到2mL濃度為11. 95mM的氯金酸(HAuCl4)溶液中，再向體系中加入0. 15mg的Tween 20作為穩(wěn)定劑，片刻后加入3mL 濃度為IOmM的抗壞血酸(Ascorbic acid)溶液，反應15min后，得到金包磁復合納米粒子。
權利要求
1.一種制備金包磁復合納米粒子的方法，步驟有細乳液法制備出表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體，和在磁性聚集體表面生長金殼；所述的細乳液法制備表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體，是將疏水性磁性納米粒子溶解在環(huán)己烷中作為油相，磁性納米粒子在環(huán)己烷中的濃度是0. 065 0. 33g/mL ； 將親金表面活性劑溶解在去離子水中作為水相，親金表面活性劑在去離子水中的濃度是 0. 004 0. 008g/mL ；將油相與水相按1 25 10的體積比例超聲混合8 20min,得到含有磁性粒子的乳液油滴；在氮氣保護下，50 70°C加熱攪拌7 10h，揮發(fā)環(huán)己烷，形成表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體水溶液；所述的在磁性聚集體的表面生長金殼，是向濃度為0. 005 0. 015g/mL的磁性聚集體水溶液中加入濃度為9 25mM的氯金酸、還原劑和穩(wěn)定劑，反應10 25min，得到金殼層包覆的磁性聚集體復合納米粒子；其中，磁性聚集體水溶液、氯金酸體積比為1 0.95 2，還原劑的加入量在體系中的濃度為4 13. 6mM，穩(wěn)定劑的加入量在體系中的濃度為 0.0167 0. 0667mg/mLo
2.根據權利要求1所述的制備金包磁復合納米粒子的方法，其特征在于，在磁性聚集體的表面生長金殼步驟中，磁性聚集體水溶液可以按如下方法配制將表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體水溶液進行離心處理，除去上層液體及液體中游離的表面活性劑， 再次加入去離子水配制成濃度為0. 005 0. 015g/mL的磁性聚集體水溶液。
3.根據權利要求1或2所述的制備金包磁復合納米粒子的方法，其特征在于，所述的親金表面活性劑，是Tween 20、Tween 40、Tween 60、Tween 80、N_(2_羥烷基)殼聚糖或3_巰基-1-丙烷磺酸鈉；所述的還原劑，是抗壞血酸、羥胺或甲醇；所述的穩(wěn)定劑，是Tween 20、 Tween 40、Tween 60、Tween 80、N_(2_羥烷基)殼聚糖或3_巰基丙烷磺酸鈉。
4.根據權利要求1或2所述的制備金包磁復合納米粒子的方法，其特征在于，所述的穩(wěn)定劑的加入量，在體系中的濃度為0. 025 0. 03mg/mL。
全文摘要
本發(fā)明的一種制備金包磁復合納米粒子的方法屬多功能復合納米粒子的技術領域。首先將疏水性磁性納米粒子溶解在環(huán)己烷中作為油相，將親金表面活性劑溶解在去離子水中作為水相，超聲混合再氮氣保護揮發(fā)溶劑，得到表面修飾有親金表面活性劑的磁性聚集體水溶液；其次是向磁性聚集體水溶液中加入氯金酸、還原劑和穩(wěn)定劑，反應得到金殼層包覆的磁性聚集體復合納米粒子。本發(fā)明是在磁性聚集體的表面直接生長金殼，具有金殼層連續(xù)可調、吸收光譜可調、磁含量可調、制備方法簡單等優(yōu)點。
文檔編號A61K49/18GK102436886SQ201110417960
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者莊家騏, 楊文勝, 楊春鳳, 梁經綸, 薛崢, 金秀梅 申請人:吉林大學