[发明专利]一种粒径均一可功能化的超顺磁纳米粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物功能化材料技术领域，具体涉及一种粒径均一的含可修饰的氨基超顺磁性纳米粒子及其制备方法。

背景技术

超顺磁性纳米粒子具有特殊的磁学性质，其磁学性质会随着外界环境的变化而产生变化，这使得它们在化学与生物传感等方面有着广阔的应用前景。但是传统的超顺磁纳米粒子作为生物传感材料还存在着粒径不够均一，难以进行生物应用，以及表面基团难于生物功能化的等缺点；对合成粒径均一的超顺磁纳米粒子，并使之能方便的生物功能化，成为目前研究的热点。

本发明通过合成一系列粒径均一的超顺磁纳米粒子，并在其表面引入易于生物功能化的氨基端基，以提高超顺磁纳米粒子的生物相容性和生物功能性。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种粒径均一的含可修饰的氨基的生物功能性超顺磁性纳米粒子及其制备方法。

技术方案：本发明的粒径均一可功能化的超顺磁纳米粒子具有一个超顺磁纳米粒子核，并在此磁纳米粒子核上分别连接若干水溶性高分子链段以及含可修饰氨基端基的有机链段；

所述的磁纳米粒子核为MFe₂O₄超顺磁纳米粒子，其中，金属M是Fe、Co、Mn中的一种，即，磁纳米粒子是Fe₃O₄、CoFe₂O₄或MnFe₂O₄中的一种，磁纳米粒子的粒径在4-12nm之间，粒径分布不大于20％。

水溶性高分子链段为聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯高分子链，具体结构为：

m是聚合度，m为5-100，

n为聚乙二醇单体的链节长度，n为6-7，

高分子链通过端基上的-COO^-基团与磁纳米粒子核相连接。

含可修饰氨基端基的有机链段，其结构为通过Si-O-键与磁纳米粒子核连接。

合成方法具体步骤如下：

a.磁纳米粒子的合成：

在二苄醚溶剂中乙酰丙酮铁在1，2-十六二醇、油酸、油胺的共同作用下，高温分解成单分散的磁纳米粒子，

具体步骤为：将乙酰丙酮铁(III)、1，2-十六二醇、油酸、油胺溶于二苄醚中，在不断通入氮气的条件磁力搅拌，在氮气保护下将混合溶液加热到200℃持续2小时，然后升温到300℃下再加热一小时，移开热源冷却到室温，加入乙醇，有黑色沉淀生成。用离心分离法分离出黑色沉淀，并将其分散在含油酸和油胺的正己烷溶液中，离心分离出的黑色沉淀即为磁纳米粒子，将磁纳米粒子减压干燥，在0-4℃下保存；

b.磁纳米粒子上引发剂的引入：

3-氯丙酸引发剂通过置换作用引入磁纳米粒子的表面，

具体步骤为：将油酸稳定的磁纳米粒子分散在3-氯丙酸的正己烷济液中，在氩气保护下常温磁力搅拌24小时，离心分离得到引入引发剂的磁纳米粒子，用正己烷洗涤三次减压干燥，在0-4℃下保存；

c.水溶性磁纳米粒子的合成：

以连接在磁纳米粒子上的3-氯丙酸为引发剂，通过ATRP反应与聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯聚合物包裹的水溶性磁纳米粒子，

具体步骤为：引入引发剂的磁纳米粒子直接溶解在聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯单体中，通氩气15分钟，加入CuCl和联吡啶，再通氩气10分钟，将混合溶液密封，在30℃水浴下磁力搅拌18小时。反应完成后用四氢呋喃稀释反应混合液，离心分离所得混合液，去除含铜沉淀，将剩余混合液滴入乙醚中，得到深褐色沉淀。将沉淀溶解在乙醇中，离心分离剩余的沉淀，重复溶解-沉淀-离心过程三次，真空干燥，得到水溶性磁纳米粒子；

d.生物功能化的磁纳米粒子的合成：

通过置换作用，将含氨基的三甲氧基硅置换在水溶性磁纳米粒子表面，

具体步骤为：将含氨基的三甲氧基硅(CH₃O)₃SiCH₂CH₂NH₂)溶解在乙醚中，加入上述制得的磁纳米粒子，在通氩气的情况下常温磁力搅拌24小时，离心分离所得磁纳米粒子，用乙醚洗涤三次，真空干燥，得到最终的生物功能化的水溶性磁纳米粒子。

在磁纳米粒子的合成中，将乙酰丙酮铁(III)、1，2-十六二醇、油酸、油胺溶于二苄醚时，如需合成含锰或钴的磁纳米粒子则还需加入乙酰丙酮锰(II)或乙酰丙酮钴(II)。