[发明专利]一种用于富集纯化病原微生物的纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于病原微生物快速富集纯化的纳米材料及其制备方法，所述纳米材料的化学结构表示为SiO₂@Fe₃O₄@SiO₂@CdTe@CMCS，所述纳米材料是兼具靶向运输、荧光标记和特异结合能力的核壳型多功能磁性纳米材料，在进行现场传染病诊断时能够快速、高效地富集病原微生物。

技术领域

本发明属于纳米生物医学材料领域，涉及一种用于病原微生物快速富集纯化的纳米材料及其制备方法。

背景技术

目前生物检测的手段种类繁多，但样品的前期处理是决定检测效率与鉴定结果的关键。虽然基于生物传感器等现代技术的出现和应用大大促进了传染病病原的快速检测，但仍不能完全满足现场快速检测的需求。呼吸道和肠道等传染病病原所在的复杂体系，如呼出气、咽拭子和粪便等，对传感器检测性能的干扰是一个较为普遍的现象，主要表现在：一是传染病病原介质中存在的无机或有机等非目标物含量通常远大于目标物，严重干扰了目标物与传感器敏感界面的结合，影响检测的特异性和灵敏度，而对样品的前处理要求较高，又延长了整个检测时间，传染病病原的介质为土壤、血液、尿液等混合体系，需要经过离心、萃取等冗繁的处理步骤才能用于生物传感器检测，这个过程至少需要2-3小时；二是多依赖于标记技术，通常为酶或荧光标记，而传染病病原通常带有自发荧光，容易带来背景干扰，影响了检测灵敏度。

量子点(quantum dots，ODs)又称半导体纳米微晶，是由II-VI族或 III-V族元素组成，经特定激发波激发后可发射荧光的纳米颗粒。量子点三个维度的尺寸都在100nm以下，外观恰似一个极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限。量子点的特殊结构导致其具有表面效应、量子尺寸效应、介电限域效应和宏观量子隧道效应，从而展现出许多不同于宏观块体材料的物理化学性质和独特的发光特性，使其在生物荧光标记、生物成像等领域有着广阔的应用前景。另一方面由于量子点的生物相容性差、毒性大，使其在生物领域仍然难以得到有效应用。

核壳型纳米粒子是以一个尺寸在纳米级的球形颗粒为核，在其表面包覆数层均匀纳米薄膜而形成的一种复合多相结构，核与壳之间通过物理或化学作用相互连接。具有特殊核壳结构的纳米复合材料，可通过改变增加壳层材料的组成与组分赋予核壳多功能复合特性。

针对目前传染病病原现场检测中存在的样本前处理要求较高、背景干扰大和依赖标记技术等诸多问题，本发明欲通过核壳型纳米粒子技术，提供能够应用于病原微生物前处理过程中样品的快速富集纯化的多功能纳米复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于病原微生物快速富集纯化的核壳型多功能磁性纳米材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种用于富集病原微生物的纳米材料，其特征是：所述纳米材料名称为羧甲基壳聚糖包覆碲化镉包覆二氧化硅包覆四氧化三铁包覆二氧化硅核壳型复合纳米球，所述纳米材料的结构表示为SiO₂@Fe₃O₄@SiO₂@CdTe@CMCS，其中@是包覆的意思，如SiO₂@Fe₃O₄表示在二氧化硅纳米球外面包覆一层纳米四氧化三铁。

本发明还公开了一种上述纳米材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)以四氧化三铁包覆单分散的二氧化硅纳米球(单分散是指粒子品种单一且粒径分布很窄)；

(2)再以单分散的二氧化硅包覆步骤(1)获得的产物；

(3)再以碲化镉量子点包覆步骤(2)获得的产物；

(4)最后以羧甲基壳聚糖包覆步骤(3)获得的产物。

在本发明一个优选的技术方案中，步骤(1)中所述的单分散的二氧化硅纳米球是以法制备的，并且步骤(1)是以热沉积法进行的。