專利名稱：一種具有生物活性的磁性熒光納米粒子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物成像材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為磁成像和熒光成像，特別涉及一種具有生物活性的磁性熒光納米粒子及其制備方法。
背景技術(shù)：
磁性微球是由磁性納米粒子和高分子骨架材料制備而成的。其中的高分子材料包括聚苯こ烯、硅烷、聚こ烯、聚丙烯酸、淀粉、葡聚糖、明膠、白蛋白、纖維素等。有天然材料也有合成材料，可以單獨應(yīng)用也可以合用作骨架材料。這些骨架材料性質(zhì)穩(wěn)定、強度較高、無毒副作用，故可稱為免疫磁性微球。無論是實驗研究或是臨床應(yīng)用均表明，免疫磁性微球在生物醫(yī)學(xué)及藥物釋放中正發(fā)揮著巨大的作用。表面修飾改性后的納米磁性粒子廣泛應(yīng)用于細胞分離、免疫分析、酶同定化、磁共振成像、靶向載藥、腫瘤磁介導(dǎo)熱療等方面。 近年來，在納米材料領(lǐng)域，研究最為廣泛的就是應(yīng)用各種熒光探針進行生物活性物質(zhì)的檢測，這些熒光探針應(yīng)該有如下特點有較好的光穩(wěn)定性、不易被光解或漂白、對生物體本身功能的影響小、有良好的激發(fā)和熒光效率、對所測的生物體有很好的成像和標(biāo)記作用。同時，通過對熒光粒子的改性，引入不同的表面結(jié)構(gòu)，使得粒子在一定程度上可以作為基因和藥物的載體，同時不破壞粒子本身的熒光特性，使得我們可以對基因的轉(zhuǎn)染和藥物的釋放過程進行跟蹤。磁性微球的核為四氧化三鉄。四氧化三鐵的最主要性質(zhì)為超順磁性。當(dāng)磁性納米粒子的顆粒粒徑小于臨界尺寸時，磁體的極性呈現(xiàn)隨意性，沒有磁滯現(xiàn)象，撤去外磁場后，其剩磁就會很快消失，剰余磁化強度幾乎為零，這就是超順磁效應(yīng)。超順磁性的產(chǎn)生與磁性納米材料的粒徑有很大的關(guān)系，不同的磁性納米材料其臨界尺寸不同，低于臨界尺寸的材料，稱為超順磁材料。這種材料的最大優(yōu)點就是在外加磁場去除后，沒有剰余磁化強度。這種磁學(xué)特性使得磁性納米材料在磁共振成像、磁分離、磁靶向藥物輸運等諸多領(lǐng)域中具有廣泛用途。在眾多熒光化合物中，稠環(huán)芳烴是ー類有強烈熒光的芳香烴化合物，具有大的共軛η體系。衍生物具有優(yōu)異的化學(xué)、熱和光化學(xué)穩(wěn)定性，對從可見區(qū)到紅外區(qū)的光有很強的吸收，是ー類性能特異的分子電子學(xué)材料，在激光材料、生物熒光探針分子、液晶顯示材料、電致發(fā)光器件、感光體及太陽能電池方面已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。其中，萘、茈以及三萘嵌ニ苯等分子內(nèi)的電子共軛度和分子共平面度極大，因此具有很高的熒光量子產(chǎn)率。由于這類化合物熒光性很強，因此對它們的性質(zhì)研究和應(yīng)用探索一直以來都是異?；钴S的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了制備出同時在磁性、熒光性能和生物活性三方面都具有優(yōu)良特性的納米粒子。本發(fā)明制得的納米粒子為核殼結(jié)構(gòu)，其中粒子的核為四氧化三鐵，為粒子提供了良好的磁性性能；粒子的殼層為ニ氧化硅，起到了保護四氧化三鐵的作用，同時為表面改性提供平臺；然后通過氨基和羧基的反應(yīng)向粒子表面引入具有生物活性的帶有羧基或氨基的生物分子和帶有氨基或羧酸基團的熒光化合物，使得該納米粒子具有良好的生物相容性和優(yōu)異的光學(xué)性能。本發(fā)明所述的具有生物活性的磁性熒光納米粒子的制備步驟為(I)將 O. 1-3. Og 的 FeCl3 · 6H20 和 O. 1-6. Og 醋酸鈉溶解于 20_150ml こニ醇或ニこニ醇溶劑，或者こニ醇和ニこニ醇混合溶劑中，攪拌并超聲后得到黃色混合溶液；然后放置于壓カ為I. 01 X IO5Pa-I X IO6Pa的高壓反應(yīng)釜中，180_220°C反應(yīng)l_24h ;反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，將產(chǎn)物用磁鐵分離，然后依次用こ醇、水、丙酮清洗，25-100°C真空干燥l_24h，得到磁性粒子(MNP)；(2)在超聲分散和機械攪拌的條件下，將5mg-0.5g步驟(I)得到的磁性粒子和
O.01-5ml正硅酸こ酯(TEOS)分散在10_150ml體積比為(I 10)-(10 I)的こ醇和水混 合溶劑中；分散5-30min后向體系中加入10. l_55ml氨水的こ醇溶液，所述的氨水的こ醇溶液中質(zhì)量分數(shù)為3% -15%的氨水O. l-5ml,こ醇10_50ml ;室溫反應(yīng)l_24h后產(chǎn)物用磁鐵分離，然后分別用こ醇、水、丙酮清洗，25-100°C真空干燥l_24h ；(3)將5mg-0. 5g步驟(2)得到的產(chǎn)物超聲并機械攪拌分散在150mL的甲苯中；然后加入O. l_5ml Y-氯丙基三こ氧基硅烷(APTES)，室溫反應(yīng)l-24h后用磁鐵分離產(chǎn)物，分別用こ醇、水、丙酮清洗，20-100°C真空干燥l_24h ；(4)將IOmg-O. 2g帶有羧基或者氨基的生物分子和lmg-0. Ig催化劑溶解于10-50ml PH = 6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液中，然后加入5mg_0. Ig步驟(3)得到的產(chǎn)物，-10°C到10°C之間超聲反應(yīng)10-30min，然后室溫攪拌反應(yīng)l_72h，磁鐵分離產(chǎn)物，分別用こ醇、水、丙酮、PH = 6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液清洗，20-100°C真空干燥l_24h ；(5)將lmg-0. Ig帶有氨基或者羧基的熒光染料和lmg-0. Ig催化劑溶解于10_50mlPH = 6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液中；然后加入lmg-0. 5g步驟(4)得到的產(chǎn)物，在冰浴中超聲攪拌反應(yīng)5-30min，然后室溫下攪拌反應(yīng)l_72h ;磁鐵分離產(chǎn)物，分別用こ醇、水、丙酮、PH =6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液清洗，20-100°C真空干燥l_24h，得到具有生物活性的磁性熒光納米粒子。步驟(4)中所述的帶有羧基或者氨基的生物分子為羧甲基殼聚糖(CMCS)、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉或聚氨基酸。所述的帶有氨基或者羧基的熒光染料的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.ー種具有生物活性的磁性熒光納米粒子的制備方法，其特征在于，其具體制備步驟為(1)將O. 1-3. Og 的 FeCl3 · 6H20 和 O. 1-6. Og 醋酸鈉溶解于 20_150ml こニ醇或ニこニ醇溶劑，或者こニ醇和ニこニ醇混合溶劑中，攪拌并超聲后得到黃色混合溶液；然后放置于壓カ為I. 01 X IO5Pa-I X IO6Pa的高壓反應(yīng)釜中，180_220°C反應(yīng)l_24h ;反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，將產(chǎn)物用磁鐵分離，然后依次用こ醇、水、丙酮清洗，25-100°C真空干燥l_24h，得到磁性粒子； (2)在超聲分散和機械攪拌的條件下，將5mg-0.5g步驟⑴得到的磁性粒子和0.01-5ml正硅酸こ酯分散在10-150ml體積比為(I 10)-(10 I)的こ醇和水混合溶劑中；分散5-30min后向體系中加入10. l_55ml氨水的こ醇溶液，所述的氨水的こ醇溶液中質(zhì)量分數(shù)為3% -15%的氨水O. l-5ml，こ醇10_50ml ;室溫反應(yīng)l_24h后產(chǎn)物用磁鐵分離，然后分別用こ醇、水、丙酮清洗，25-100°C真空干燥l_24h ； (3)將5mg-0.5g步驟(2)得到的產(chǎn)物超聲并機械攪拌分散在150mL的甲苯中；然后加入O. l-5ml Y -氯丙基三こ氧基硅烷，室溫反應(yīng)l_24h后用磁鐵分離產(chǎn)物，分別用こ醇、水、丙酮清洗，20-100°C真空干燥l_24h ； (4)將IOmg-O.2g帶有羧基或者氨基的生物分子和lmg-0. Ig催化劑溶解于10_50ml PH=6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液中，然后加入5mg-0. Ig步驟(3)得到的產(chǎn)物，-10°C到10°C之間超聲反應(yīng)10-30min，然后室溫攪拌反應(yīng)l_72h，磁鐵分離產(chǎn)物，分別用こ醇、水、丙酮、PH =6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液清洗，20-100°C真空干燥l_24h ； (5)將lmg-0.Ig帶有氨基或者羧基的熒光染料和lmg-0. Ig催化劑溶解于10_50ml PH=6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液中；然后加入lmg-0. 5g步驟(4)得到的產(chǎn)物，在冰浴中超聲攪拌反應(yīng)5-30min，然后室溫下攪拌反應(yīng)l_72h ;磁鐵分離產(chǎn)物，分別用こ醇、水、丙酮、PH =6-6. 3的磷酸鹽緩沖溶液清洗，20-100°C真空干燥l_24h，得到具有生物活性的磁性熒光納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有生物活性的磁性熒光納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述的帶有羧基或者氨基的生物分子為羧甲基殼聚糖、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉或聚氨基酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有生物活性的磁性熒光納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的帶有氨基或者羧基的熒光染料的結(jié)構(gòu)式為其中，R1為Cl-ClO的帶有磺酸基以及季銨鹽的離子型基團；R2為C1-C20的帶有羧基或氨基的基團。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有生物活性的磁性熒光納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的催化劑為質(zhì)量比為(I 10)-(10 I)的I-こ基-(3-ニ甲基氨基丙基)碳ニ亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有生物活性的磁性熒光納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的具有生物活性的磁性熒光納米粒子以粒徑6-200nm的四氧化三鐵為內(nèi)核，以ニ氧化硅為殼層，粒子表面為生物分子和熒光基團。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于生物成像材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為磁成像和熒光成像領(lǐng)域的一種具有生物活性的磁性熒光納米粒子及其制備方法。本發(fā)明制得的納米粒子為核殼結(jié)構(gòu)，其中粒子的核為四氧化三鐵，為粒子提供了良好的磁性性能；粒子的殼層為二氧化硅，起到了保護四氧化三鐵的作用，同時為表面改性提供平臺；然后通過氨基和羧基的反應(yīng)向粒子表面引入具有生物活性的帶有羧基或氨基的生物分子和帶有氨基或羧酸基團的熒光化合物，使得該納米粒子具有良好的生物相容性和優(yōu)異的光學(xué)性能。本發(fā)明制備的納米粒子兼?zhèn)淞舜判?、生物活性和熒光性能三方面的?yōu)良特性，使得其在生命科學(xué)、基因?qū)W、藥物學(xué)以及細胞成像等生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B82Y40/00GK102660255SQ201210119809
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者盧燕姣, 尹梅貞, 康乃文, 楊萬泰, 陳夢君 申請人:北京化工大學(xué)