[发明专利]一种超顺磁性介孔二氧化硅复合球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于核壳型磁性纳米粒子及其制备方法的技术领域；特别涉及一种高饱和磁化强度的超顺磁性介孔二氧化硅复合球及其制备方法。

背景技术

自从Mobil公司的研究人员合成介孔二氧化硅以来，这种介孔分子筛给介孔固体材料的合成和应用带来了无限生机。例如：由于介孔材料具有可调节的纳米级孔道结构，可以作为纳米粒子的微反应器。此外，介孔固体材料由于其巨大的比表面积和均匀的孔尺寸，使其在催化方面有重要的应用，特别是在催化有大体积分子参加的反应中，介孔材料显示出优于沸石分子筛的催化活性。由于介孔固体的表面效应、量子限域效应及小尺寸效应都可能很显著，因此，它在光、电、磁等领域也有着巨大的应用前景。然而介孔二氧化硅在许多科学技术领域的应用中还有一些潜在的问题，特别是在吸附、分离方面。最大的一个难题就是从工业废水或生物流体等溶液中分离出吸附有目标分子的介孔二氧化硅。

磁性粒子在生物材料如细胞、蛋白质、DNA和RNA等的分离和纯化、生物分子标记和检测、免疫分析和靶向药物等生物和医学领域中的应用越来越广泛。这主要是基于磁性粒子的外磁场响应能力，比如磁性粒子在外磁场下的富集和定向运动。与常用的分离方法如沉淀法、离心法、离子交换法和各种层析方法相比，基于磁性粒子在外磁场作用下的富集而发展起来的磁分离技术具有方便快捷、所需设备简单、提取效率高等特点。而将磁性粒子作为药物载体，可以通过外磁场的作用实现药物的定向输送，把药物直接送到病变部位，可以大大的提高疗效，降低药物的副作用，在一些重大疾病如癌症的治疗上有着广泛的应用前景。然而，磁性粒子有限的比表面积对其在许多技术领域的应用提出了巨大的挑战。即使对于很小的磁性粒子(如：30nm)，其比表面积也仅有40m²/g，进一步降低磁性粒子的尺寸来增加粒子的比表面积也不能得到理想的结果，因为取决于粒子尺寸的磁响应能力将变得非常弱以至于不能达到磁分离等目的。对于特定的表面功能，比表面积决定了磁性粒子的分离能力，因此迫切需要开发一种具有高比表面积的磁性复合微粒。然而现有技术的方法制备的磁性介孔二氧化硅复合微粒具有尺寸分布宽，形态不规则，饱和磁化强度低等缺点。

与本发明最相近的现有技术是公开号CN1445797的中国专利，发明名称是“具有强磁场响应能力的磁性核壳微粒及其制备方法”。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提出一种具有高饱和磁化强度的形态为球形的超顺磁性介孔二氧化硅复合球及其制备方法。

本发明的一种超顺磁性介孔二氧化硅复合球，其内核为磁性铁氧体纳米粒子，外壳是二氧化硅包覆层，其特征在于，超顺磁性介孔二氧化硅复合球是球形的；所述的内核是磁性铁氧体纳米粒子团簇，外壳包覆层是介孔二氧化硅；微粒中磁性铁氧体纳米粒子的质量百分含量为40～80％。

所述的超顺磁性介孔二氧化硅复合球粒径为100～500nm；所述的磁性铁氧体纳米粒子是Fe₃O₄纳米粒子、γ-Fe₂O₃纳米粒子或掺过渡金属元素及其化合物的磁性铁氧体纳米粒子，它们具有超顺磁性，粒径为7～12nm。

所述的超顺磁性介孔二氧化硅复合球的比表面积为300～1000m²/g，饱和磁化强度为20～80emu/g，外壳包覆层的介孔孔径为2～4nm。

所述复合球的磁场响应能力为：对10mL该复合微粒的水溶胶，在0.4T的外加磁场下，粒子富集时间在30秒以内。

这种高饱和磁化强度的超顺磁性介孔二氧化硅复合球具有核壳结构，形态为球形。内核为具有超顺磁性的铁氧体纳米粒子团簇，磁性物质含量高，具有高饱和磁化强度，在较低的磁场强度下不需专用的磁分离柱就能实现微粒的快速富集，外层为介孔二氧化硅结构，具有较大的比表面积和较强磁分离能力。本发明所描述的高饱和磁化强度的超顺磁性介孔二氧化硅复合球在水中的分散性好，表面经修饰后可以连接各种生物活性物质(如细胞、抗体、抗原、酶或核酸)和药物分子，特别适用于各种生物材料和医药制品的分离和纯化，并可作为生物分子和药物分子磁控定向输送的载体。

本发明的超顺磁性介孔二氧化硅复合球的制备方法，有利用共沉淀法制备磁性铁氧体纳米粒子的过程，其特征在于，再经过磁性铁氧体纳米粒子表面修饰、超声形成水包油乳液、介孔二氧化硅包覆和除模板的工艺过程；