專利名稱：多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料及生物醫(yī)藥領(lǐng)域，涉及到一種多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米 粒子及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
磁性納米粒子在生物檢測(cè)和分離純化、醫(yī)學(xué)造影、靶向藥物載體、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域 具有廣闊的應(yīng)用前景。這些應(yīng)用要求磁性納米粒子具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、分散性和生物 相容性，較窄粒徑分布及較高的磁響應(yīng)性，要滿足這些應(yīng)用要求必須對(duì)磁性納米粒子表面 進(jìn)行必要的化學(xué)包覆、修飾和合適功能基團(tuán)的引入。SiO2具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，生物相容性和抗分解能力，同時(shí)表面帶負(fù)電荷。在磁 性納米粒子表面包覆一層SiO2后，不僅能有效屏蔽磁偶極子的相互作用，極大降低其ZETA 電位，增加粒子之間地庫(kù)侖排斥力，使得納米粒子具有良好地分散性，而且極大增強(qiáng)磁性納 米粒子的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，降低其生物毒性。同時(shí)SiO2表面存在羥基，能夠進(jìn)一 步生物功能化。因此，不同功能基團(tuán)修飾的SiO2包覆磁性納米顆粒在材料、生物、醫(yī)藥等領(lǐng) 域展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。目前的研究主要集中于不同功能基團(tuán)修飾的單層SiO2殼_核結(jié)構(gòu)的磁性納米顆 粒的制備及其在材料、生物、醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。但是各種生物活性分子同連接于同一殼 層或表面，不同分子及官能基團(tuán)之間容易相互作用而影響其相關(guān)性能，如連接量、穩(wěn)定性、 熒光猝滅等。因此，設(shè)計(jì)合成分散性好、穩(wěn)定性高、連接效率高、結(jié)構(gòu)可控的含大量有機(jī)功 能基團(tuán)的具有雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子在材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前 景。最近，也有少量研究報(bào)道了 SiO2雙層殼-核結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子，但主要集中于二氧化 硅-金屬及金屬氧化物、聚合物-SiO2以及雙二氧化硅殼層結(jié)構(gòu)的報(bào)道，如Lou等人利用水 熱法將SnO2沉積在包覆了二氧化硅的磁核表面，制備了具有繭狀結(jié)構(gòu)的雙殼_磁核結(jié)構(gòu)的 顆粒(Adv. Mater. 2007,19，3328)，湯慧利等人在磁核外包覆二氧化硅層后，再在二氧化硅 層外包覆一層無(wú)機(jī)金屬氧化物，制備了二氧化硅_金屬氧化物雙殼_磁核結(jié)構(gòu)納米粒子增 加其穩(wěn)定性(中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00610147251)，Li等人合成了一種具有夾心結(jié)構(gòu)的雙 殼_核磁性納米粒子(Chem. Phys. Lett. 2008，461，114)，可以將磁核和熒光探針?lè)肿臃謩e 包覆于不同SiO2殼層內(nèi)，避免熒光猝滅的發(fā)生。Ma等人制備了雙SiO2殼層的磁性納米顆粒， 并將熒光物質(zhì)包埋在殼層中，能有效增強(qiáng)其熒光性質(zhì)。(Chem. Mater. 2006,18，1920)。Rui 等人則制備了內(nèi)層修飾了聚乙二醇的PEG-SiO2殼層的磁性納米顆粒(Langmuir，2008，24， 11189)。到目前為止，還未見(jiàn)外層為多種功能基團(tuán)修飾的水解化硅烷偶聯(lián)劑，內(nèi)層為SiO2, 核為磁性納米粒子的具有雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子及其制備和應(yīng)用的報(bào)道。不同于之前報(bào)道的各種硅烷偶聯(lián)劑修飾的SiO2殼_核結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子，本發(fā) 明所報(bào)道的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子具有典型的殼-殼-核雙層殼-核結(jié)構(gòu)， 形狀規(guī)則，大小均一(具體結(jié)構(gòu)參考附圖1)。其中功能基團(tuán)修飾的水解化硅烷偶聯(lián)劑外殼層中含大量有機(jī)功能基團(tuán)，能高效連接各種生物活性分子；不同生物活性分子可分別摻雜 或連接于不同殼層內(nèi)或殼層表面，能有效避免它們之間的相互影響，提高其相關(guān)性能。在蛋 白富集、生物檢測(cè)和分離純化、靶向藥物載體、細(xì)胞成像、醫(yī)學(xué)造影及環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域具有 重要的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備方法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、連接效率高、生物相容性好、 應(yīng)用范圍廣泛的具有多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子，是以粒徑l-300nm的磁 性納米顆粒為核，外面分別以厚度為l-200nm的SiO2層和厚度為I-IOOnm的含有一種或 多種功能基團(tuán)的水解化硅烷偶聯(lián)劑層雙層殼包覆，納米粒子總粒徑小可至5-50nm，大可至 700-800nm，其磁性根據(jù)磁核粒徑的變化可具有超順磁性、順磁性和鐵磁性。磁性納米顆粒是指納米鐵、Fe3O4，y -Fe2O3及其他金屬鐵氧體如鎳鋅鐵氧體、錳 鋅鐵氧體、鎳銅鋅鐵氧體之一種或多種，硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選氨基硅烷偶聯(lián)劑，環(huán)氧基硅烷偶聯(lián) 劑，巰基硅烷偶聯(lián)劑、不飽和雙鍵硅烷偶聯(lián)劑、聚乙二醇硅烷偶聯(lián)劑。功能基團(tuán)是指具有化 學(xué)反應(yīng)活性的有機(jī)官能團(tuán)和聚合物，優(yōu)選氨基、羧基、羥基、環(huán)氧基、醛基、巰基、不飽和雙 鍵、磷酸基、鹵基、酯基、N-琥珀酰亞胺基、馬來(lái)酰亞胺基、乙二胺三乙酸烷基、聚乙二醇、聚 氨基酸、聚糖。催化劑指能催化二氧化硅前驅(qū)體及硅烷偶聯(lián)劑水解的化合物，優(yōu)選氨水、有 機(jī)胺化合物、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種。二氧化硅前驅(qū)體指能水解縮聚成二氧化 硅網(wǎng)絡(luò)的化合物，優(yōu)選正硅酸乙酯、正硅酸甲酯。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的粒徑大小及殼層厚度可 以通過(guò)調(diào)節(jié)制備過(guò)程中磁核、二氧化硅前驅(qū)體、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑的體積、重量比以及反 應(yīng)時(shí)間來(lái)控制。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子可以通過(guò)化學(xué)或物理方法 將一種或多種生物活性分子分別摻雜或連接于不同殼層內(nèi)或殼層表面。所說(shuō)的生物活性分 子指任何可以通過(guò)化學(xué)或物理方法連接于納米粒子殼層中或表面的物質(zhì)，包括熒光探針、 有機(jī)染料、量子點(diǎn)、藥物、抗體、配體、聚合物、蛋白、DNA、RNA、生物素、親和素、酶、金屬離子、 晶體等。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子可由以下方法制備將不同粒徑的納米磁性粒子經(jīng)過(guò)表面活性劑處理后，通過(guò)催化劑催化二氧化硅前 驅(qū)體水解在磁性納米粒子表面包覆一層二氧化硅，再通過(guò)催化劑催化在二氧化硅表面包覆 一層一種或多種有機(jī)功能基團(tuán)修飾的水解化硅烷偶聯(lián)劑層。其中包覆在二氧化硅表面的一 種或多種有機(jī)功能基團(tuán)修飾的水解化硅烷偶聯(lián)劑層可通過(guò)催化劑催化硅烷偶聯(lián)劑或者配 體修飾的硅烷偶聯(lián)劑水解而得，或者先通過(guò)催化劑催化硅烷偶聯(lián)劑水解在二氧化硅表面包 覆一層水解化硅烷偶聯(lián)劑層，再與配體偶聯(lián)制得。具體步驟如下路線一(1)將不同粒徑的納米磁性粒子加入到經(jīng)通氮除氧的表面活性劑水溶液中單分散 處理后，分散在有機(jī)溶劑/水溶液中，加入催化劑及二氧化硅前驅(qū)體，通過(guò)催化劑催化二氧化硅前驅(qū)體水解在磁性納米粒子表面包覆一層二氧化硅。(2)在上述包覆一層二氧化硅的磁性納米粒子分散液中，加入催化劑及一種或多 種有機(jī)功能基團(tuán)修飾的硅烷偶聯(lián)劑，通過(guò)催化劑催化硅烷偶聯(lián)劑或配體修飾的硅烷偶聯(lián)劑 水解在二氧化硅層表面再包覆一層含有一種或多種功能基團(tuán)的水解化硅烷偶聯(lián)劑層，制得 多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子。路線二 在路線一步驟(1)不變的基礎(chǔ)上，步驟(2)可采取如下操作將方法一步 驟(1)所得包覆一層二氧化硅的磁性納米粒子分散液中，加入催化劑及硅烷偶聯(lián)劑， 通過(guò)催化劑催化硅烷偶聯(lián)劑水解在二氧化硅層表面包覆一層水解化硅烷偶聯(lián)劑層，再與配 體偶聯(lián)，制得多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子。本發(fā)明以上各種制備方法中各步特征均為將磁性納米粒子用去離子水或有機(jī)溶 劑洗滌后分散到水、有機(jī)溶劑或水/有機(jī)溶劑混合溶液中得到磁性納米粒子分散液，超聲 分散l-60min后，加入表面活性劑、催化劑、二氧化硅前驅(qū)體、硅烷偶聯(lián)劑、配體、生物活性 分子中的一種或多種，其中催化劑與二氧化硅前驅(qū)體、催化劑與硅烷偶聯(lián)劑之間的體積比 或重量比均為1-100 1-100，在10-180°C機(jī)械攪拌或間歇超聲1-48小時(shí)。磁分離或離心 分離產(chǎn)物，產(chǎn)物用去離子水或有機(jī)溶劑洗滌。本發(fā)明以上各種制備方法中所述有機(jī)溶劑指各種有機(jī)溶劑，優(yōu)選乙醇、甲醇、乙二 醇、丙醇、2-丙醇、丙酮中的一種或多種。表面活性劑是指改變磁顆粒表面性質(zhì)的化合物，優(yōu) 選飽和或不飽和脂肪酸、檸檬酸、磷酸、聚羧酸及其鹽中的一種或多種。催化劑指能催化二 氧化硅前驅(qū)體及硅烷偶聯(lián)劑水解的化合物，優(yōu)選氨水、有機(jī)胺化合物、氫氧化鈉、氫氧化鉀 中的一種或多種。二氧化硅前驅(qū)體指能水解縮聚成二氧化硅網(wǎng)絡(luò)的化合物，優(yōu)選正硅酸乙 酯、正硅酸甲酯。硅烷偶聯(lián)劑指各種帶不同功能基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選氨基硅烷偶聯(lián)劑， 環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，巰基硅烷偶聯(lián)劑、不飽和雙鍵硅烷偶聯(lián)劑、聚乙二醇硅烷偶聯(lián)劑。功能 基團(tuán)是指具有化學(xué)反應(yīng)活性的有機(jī)官能團(tuán)和聚合物，優(yōu)選氨基(伯胺基)、羧基、羥基、環(huán)氧 基、醛基、巰基、不飽和雙鍵、磷酸基、鹵基、酯基、N-琥珀酰亞胺基、馬來(lái)酰亞胺基、乙二胺三 乙酸烷基、聚乙二醇、聚氨基酸、聚糖。配體指含有一個(gè)或多個(gè)功能基團(tuán)能與硅烷偶聯(lián)劑偶 聯(lián)的有機(jī)化合物，優(yōu)選乙二胺三乙酸乙醛、聚乙二醇、聚氨基酸、聚糖、聚丙烯酸酯。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子可應(yīng)用于蛋白富集、分離純 化和生物檢測(cè)領(lǐng)域。由于納米磁顆粒殼層中含有大量不同功能基團(tuán)，可通過(guò)物理或化學(xué)方 法將具有特定富集、分離純化功能的配體或生物活性分子摻雜在多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu) 磁性納米粒子殼層中或連接于殼層表面，加入待富集、分離純化及檢測(cè)的物質(zhì)后磁分離，可 以達(dá)到快速富集、分離純化及提高檢測(cè)限的目的。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子可應(yīng)用于靶向藥物載體領(lǐng) 域。由于多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子具有良好的分散性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物 相容性，以及較低的生物毒性，同時(shí)納米磁顆粒殼層中含有大量不同的功能基團(tuán)，在靶向藥 物載體的應(yīng)用中顯示出廣泛的應(yīng)用前景。可通過(guò)物理或化學(xué)方法將藥物分子摻雜在多功能 化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子殼層中或連接于殼層表面，還可以利用納米粒子表面豐富 的功能基團(tuán)，再將不同生物活性分子與納米粒子相連接，通過(guò)外加磁場(chǎng)可以使藥物在病灶 部位富集并緩慢釋放，有效降低藥物的毒副作用，減少藥物用量，達(dá)到靶向運(yùn)輸藥物和治療
6疾病的目的。本發(fā)明所述的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子可應(yīng)用于細(xì)胞成像、醫(yī)學(xué)造 影領(lǐng)域?？沙浞掷眉{米磁顆粒殼層中含有的大量不同功能基團(tuán)，通過(guò)物理或化學(xué)方法將 具有熒光、造影功能的配體或生物活性分子摻雜在多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子 殼層中或連接于殼層表面，使其具有細(xì)胞成像、醫(yī)學(xué)造影的功能?？偠灾?，本發(fā)明提供一種制備方法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、連接效率高、生物相容性好、 應(yīng)用范圍廣泛的具有多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子及其制備方法和應(yīng)用。該粒 子制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低廉，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。它們的粒徑大小及殼層厚度可 以通過(guò)調(diào)節(jié)磁核顆粒、二氧化硅前驅(qū)體、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑的用量和濃度比、反應(yīng)時(shí)間來(lái) 控制，據(jù)磁核粒徑變化，其磁性可具有超順磁性和順磁性和鐵磁性。這種雙層殼_核結(jié)構(gòu)的 磁性納米粒子不僅通過(guò)包覆的二氧化硅層使納米粒子具有良好的分散性、化學(xué)穩(wěn)定性和生 物相容性，有效降低其生物毒性，還能將磁核與外界及外層功能基團(tuán)或生物活性分子有效 隔開(kāi)，避免其互相作用而影響其相關(guān)性能。功能基團(tuán)修飾的水解化硅烷偶聯(lián)劑層含有大量 功能基團(tuán)，能夠高效連接一種或多種生物活性材料；另外，還以根據(jù)需要將生物活性材料通 過(guò)化學(xué)或物理方法同時(shí)或分別摻雜在其殼層中或連接于殼層表面，有效增加連接效率，避 免它們互相作用而影響其相關(guān)性能。這種雙層殼_核結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子通過(guò)連接不同生 物活性材料可賦予其不同功能，可應(yīng)用于蛋白富集、生物檢測(cè)和分離純化、靶向藥物載體、 細(xì)胞成像、醫(yī)學(xué)造影及環(huán)境檢測(cè)等，在材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。


圖1.實(shí)施例1中氨基功能基團(tuán)修飾雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子TEM照片。圖2.實(shí)施例2中氨基修飾雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的磁滯回線。圖3.實(shí)施例3中具有熒光性質(zhì)的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的熒光光譜。圖4.實(shí)施例5中MALDI-T0F質(zhì)譜圖(a) β -酪蛋白消化液(I(T7M) ； (b) Fe3+-HEDTA-NP磁顆粒富集后的β-酪蛋白消化液(10_7Μ)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1氨基功能基團(tuán)修飾雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子(AN-NP)(1)將60 μ g粒徑5-lOnm的四氧化三鐵納米粒子用去離子水、丙酮洗滌后真空干 燥。再加入到200mL經(jīng)通氮除氧的0. Smoir1表面活性劑溶液中，超聲分散30min后在60°C 氮?dú)夥諊袛嚢?2h。最后在體系冷卻至室溫后利用磁鐵將產(chǎn)物磁分離，丙酮洗滌后分散到 乙醇/水溶液中。(2)取上述(1)制備的磁性納米粒子分散液超聲30min后加入氨水及正硅酸乙酯 (體積比10 3)，40°C下機(jī)械攪拌12h，離心分離產(chǎn)物，產(chǎn)物用乙醇洗滌后分散在乙醇/水 中，制得單層SiO2殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒的分散液。(3)取上述(2)制備的磁性納米粒子分散液超聲30min后加入氨水及氨基硅烷偶 聯(lián)劑KH550(體積比1 1)，40°C下機(jī)械攪拌12h，磁分離或離心分離產(chǎn)物，產(chǎn)物分別用乙 醇、去離子水洗滌后，制得具有氨基基團(tuán)修飾的雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒。
實(shí)施例2乙二氨三乙酸功能基團(tuán)修飾雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子(HEDTA-NP)取實(shí)施例1中(3)制備的磁性納米粒子分散到乙二醇溶液中，超聲30min后加入 乙二氨三乙酸乙醛，通過(guò)Schiff反應(yīng)將其與納米磁性粒子偶聯(lián)，制得具有乙二氨三乙酸功 能基團(tuán)修飾的雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒。實(shí)施例3具有熒光性質(zhì)的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的制備取實(shí)施例1中(2)制備的磁性納米粒子分散液超聲30min后加入氨水、氨基硅烷 偶聯(lián)劑G-KH550及熒光素鈉，60°C下機(jī)械攪拌12h后，磁分離或離心分離產(chǎn)物，產(chǎn)物用乙醇 后，制得具有熒光性質(zhì)的多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子。實(shí)施例4多功能雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒作為藥物載體取實(shí)施例1中(3)制備的磁性納米粒子分別用乙醇、去離子水洗滌后，分散到去離 子水溶液中，超聲5分鐘后加入戊二醛溶液，室溫下間歇超聲反應(yīng)1-2小時(shí)，磁分離或離心 分離產(chǎn)物，產(chǎn)物分別用去離子水洗滌后，再重新分散至磷酸緩沖溶液中，加入多柔比星水溶 液，室溫下間歇超聲反應(yīng)2-3小時(shí)，通過(guò)Schiff反應(yīng)將多柔比星藥物與納米磁性粒子偶聯(lián)， 產(chǎn)物磁分離，用純水洗至上清液無(wú)色，制得具有載多柔比星藥物的雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納 米粒。實(shí)施例5多功能雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒富集和檢測(cè)磷酸化蛋白(1)取實(shí)施例2中制得的HEDTA-NP磁性納米粒Img分散在ImL去離子水中，超聲 5分鐘使之分散完全。取200 μ L上述分散液至一 2mL的試管中，再加溶解在IM HCl中的 FeCl3溶液。間歇超聲反應(yīng)1小時(shí)后，磁分離，并用200 μ L IM HCl洗滌納米粒子兩次，分散 在200 μ LlM HCl中備用。(2)向上述所得的Fe3O4磁性納米粒子中加入適量一定濃度(10_7Μ或I(T8M)的牛 血清β-酪蛋白消化液，室溫下振蕩混合后，磁分離產(chǎn)物，用15% TFA(三氟乙酸)乙腈水 溶液(50%，ν/ν)充分洗滌三次，所得磁性納米粒子分散于適量的50% (ν/ν)乙腈水溶液 (20 μ L)。(3)取適量上述分散液(0.5yL)滴加于MALDI板上，然后再滴加適量的DHB (2， 5-二羥基苯甲酸)與(v/v) WH3PO4的乙腈混合溶液，混合均勻，然后揮發(fā)結(jié)晶后進(jìn)行 MALDI-T0FMS 測(cè)試。
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權(quán)利要求
多功能化雙層殼 核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子，其特征在于以粒徑1 300nm的磁性納米顆粒為核，外面分別以厚度為1 200nm的SiO2層和厚度為1 100nm的含有一種或多種功能基團(tuán)的水解化硅烷偶聯(lián)劑層雙層殼包覆，納米粒子總粒徑小可至5 50nm，大可至700 800nm，其磁性根據(jù)磁核粒徑的變化可具有超順磁性、順磁性和鐵磁性；其中磁性納米顆粒是指納米鐵、Fe3O4，γ Fe2O3及其他金屬鐵氧體如鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鎳銅鋅鐵氧體之一種或多種；硅烷偶聯(lián)劑指各種帶不同功能基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選氨基硅烷偶聯(lián)劑，環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，巰基硅烷偶聯(lián)劑、不飽和雙鍵硅烷偶聯(lián)劑、聚乙二醇硅烷偶聯(lián)劑；功能基團(tuán)是指具有化學(xué)反應(yīng)活性的有機(jī)官能團(tuán)和聚合物，優(yōu)選氨基、羧基、羥基、環(huán)氧基、醛基、巰基、不飽和雙鍵、磷酸基、鹵基、酯基、N 琥珀酰亞胺基、馬來(lái)酰亞胺基、乙二胺三乙酸烷基、聚乙二醇、聚氨基酸、聚糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子，其特征在于磁性納 米粒子的粒徑大小及殼層厚度可以通過(guò)調(diào)節(jié)制備過(guò)程中磁核、二氧化硅前驅(qū)體、硅烷偶聯(lián) 劑、催化劑的體積、重量比以及反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子，其特征在于可以通 過(guò)化學(xué)或物理方法將一種或多種生物活性分子分別摻雜或連接于不同殼層內(nèi)或殼層表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的制備方法，其特征 是將不同粒徑的納米磁性粒子經(jīng)過(guò)表面活性劑處理后，通過(guò)催化劑催化二氧化硅前驅(qū)體水 解在磁性納米粒子表面包覆一層二氧化硅，再在二氧化硅表面包覆一層含有一種或多種功 能基團(tuán)的水解化硅烷偶聯(lián)劑層，其中包覆在二氧化硅表面的含有一種或多種功能基團(tuán)的水 解化硅烷偶聯(lián)劑層可通過(guò)催化劑催化硅烷偶聯(lián)劑或者配體修飾的硅烷偶聯(lián)劑水解而得，或 者先通過(guò)催化劑催化硅烷偶聯(lián)劑水解在二氧化硅表面包覆一層水解化硅烷偶聯(lián)劑層，再與 配體偶聯(lián)制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，其各步特征均為將磁性納米粒子用去離子水或有 機(jī)溶劑洗滌后分散到水、有機(jī)溶劑或水/有機(jī)溶劑混合溶液中得到磁性納米粒子分散液， 超聲分散l-60min后，加入表面活性劑、催化劑、二氧化硅前驅(qū)體、配體、生物活性分子中的 一種或多種，其中催化劑與二氧化硅前驅(qū)體、催化劑與硅烷偶聯(lián)劑之間的體積比與重量比 均為1-100 1-100，在10-180°C機(jī)械攪拌或間歇超聲l_48h，磁分離或離心分離產(chǎn)物，產(chǎn)物 用去離子水或有機(jī)溶劑洗滌。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4和5所述有機(jī)溶劑指各種有機(jī)溶劑，優(yōu)選乙醇、甲醇、乙二醇、丙 醇、2-丙醇、丙酮中的一種或多種；表面活性劑是指改變磁顆粒表面性質(zhì)的化合物，優(yōu)選飽 和或不飽和脂肪酸、檸檬酸、磷酸、聚羧酸及其鹽中的一種或多種；催化劑指能催化二氧化 硅前驅(qū)體及硅烷偶聯(lián)劑水解的化合物，優(yōu)選氨水、有機(jī)胺化合物、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的 一種或多種；二氧化硅前驅(qū)體指能水解縮聚成二氧化硅網(wǎng)絡(luò)的化合物，優(yōu)選正硅酸乙酯、正 硅酸甲酯；硅烷偶聯(lián)劑指各種帶不同功能基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選氨基硅烷偶聯(lián)劑，環(huán)氧基 硅烷偶聯(lián)劑，巰基硅烷偶聯(lián)劑、不飽和雙鍵硅烷偶聯(lián)劑、聚乙二醇硅烷偶聯(lián)劑；功能基團(tuán)是 指具有化學(xué)反應(yīng)活性的有機(jī)官能團(tuán)和聚合物，優(yōu)選氨基、羧基、羥基、環(huán)氧基、醛基、巰基、不 飽和雙鍵、磷酸基、鹵基、酯基、N-琥珀酰亞胺基、馬來(lái)酰亞胺基、乙二胺三乙酸烷基、聚乙二 醇、聚氨基酸、聚糖；配體指含有一種或多種功能基團(tuán)能與硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)的有機(jī)化合物， 優(yōu)選乙二胺三乙酸乙醛、聚乙二醇、聚氨基酸、聚糖、聚丙烯酸酯；生物活性分子指可以通過(guò)化學(xué)或物理方法連接于納米粒子殼層中或表面的物質(zhì)，包括熒光探針、有機(jī)染料、量子點(diǎn)、 藥物、抗體、配體、聚合物、蛋白、DNA、RNA、生物素、親和素、酶、金屬離子、晶體。
7.多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子在蛋白富集、分離純化和生物檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
8.多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子在靶向藥物載體領(lǐng)域的應(yīng)用。
9.多功能化雙層殼_核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子在細(xì)胞成像、醫(yī)學(xué)造影領(lǐng)域的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子，以粒徑1-300nm的磁性納米顆粒為核，外面分別以厚度為1-200nm的SiO2層和厚度為1-100nm的包含一種或多種功能基團(tuán)的水解化硅烷偶聯(lián)劑層雙層殼包覆；其粒徑大小及殼層厚度可以通過(guò)調(diào)節(jié)制備過(guò)程中磁核、二氧化硅前驅(qū)體、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑的體積、重量比以及反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制，納米粒子總粒徑小可至5-50nm，大可至700-800nm，其磁性根據(jù)磁核粒徑的變化可具有超順磁性、順磁性和鐵磁性，一種或多種生物活性分子可以通過(guò)化學(xué)或物理方法連接在磁性納米粒子殼層中或殼層表面。本發(fā)明還提供了該生多功能化雙層殼-核結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的制備方法及其應(yīng)用。該粒子制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低廉，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，通過(guò)連接不同生物活性分子可賦予其不同功能，可應(yīng)用于蛋白富集、生物檢測(cè)和分離純化、靶向藥物載體、細(xì)胞成像及醫(yī)學(xué)造影領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F1/42GK101923932SQ20091003293
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者宗同強(qiáng), 郭琳 申請(qǐng)人:南京大學(xué)