[发明专利]磁性组分可切换的磁性上转换纳米复合材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术和纳米生物应用领域，特别涉及一种磁性组分可切换的磁性上转换纳米复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，稀土上转换发光纳米材料由于在生物标记、免疫检测、活体成像等方面展现出独特优势而受到人们的广泛关注。上转换发光材料可用近红外或红外光激发，激发光能量低，对生物组织具有较好的穿透能力，能够避免其它荧光材料用紫外光激发对生物体造成的损伤；由于被标记的生物分子或组织不会被红外光激发而产生荧光背景噪音，因此，可获得较高的检测灵敏度；通过基质及掺杂离子的选择及调节，易于在同一激发波长下获得各种颜色的发光，有利于生物体系的多组分联检；稀土上转换发射谱带窄，Stokes频移大，能有效减少多通道检测时的交叉干扰；此外，稀土上转换发光材料还具有光化学稳定、受环境影响小、荧光寿命长、对生物体毒副作用小、检测装置简单等特点，是较半导体荧光纳米晶更为优越的一种生物标记材料。

从临床应用角度看，发展兼具分离和标记功能的磁光复合纳米材料是极具实际应用意义的。通过将上转换发光纳米材料特殊的光学性质和磁性纳米材料高效分离特性结合，发展同时具有分离与标记功能的纳米复合材料，可以大大简化生物样本纯化过程，提高生物检测的效率并降低其成本。目前关于磁性上转换纳米生物标记材料的报道相对较少，现有的合成方法主要是通过均相沉淀法直接在磁性纳米粒子表面沉积上转换发光材料壳层，或是利用SiO₂将二者包覆在一起。通常磁性材料对上转换发光有明显的猝灭效应，简单地将磁性纳米粒子与上转换发光材料复合在一起，发光效率较低，无法满足临床生物医学应用需求。

 

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种简单、快捷、灵活方法来制备磁性组分可切换的磁性上转换纳米复合材料，该材料可同时满足生物标记、生物分离和生物检测的应用需求。

本发明的磁性组分可切换的磁性上转换纳米复合材料的制备方法是：

1、将已知合成方法的超顺磁性纳米粒子表面氨基化或羧基化处理后，利用戊二醛法或碳二亚胺缩合法与单链DNA 1偶联。

2、将已知合成方法的稀土掺杂上转换纳米粒子表面氨基化或羧基化处理后，利用戊二醛法或碳二亚胺缩合法与单链DNA 2（可与DNA 1中的部分碱基互补配对）偶联。

3、将步骤1和步骤2的两种粒子按照10:1至1:10的摩尔比混合，37℃反应0.5-6小时，吸磁洗涤三次，分散于1 ml高纯水中，得到磁性上转换纳米复合材料。

4、向磁性上转换纳米复合材料中加入竞争DNA 3或调节溶液pH值或升高温度，移除磁性组分。

所述的超顺磁性纳米粒子可选用Fe₃O₄或Fe₂O₃或CoFe₂O或NiFeO₄或MnFeO₄或Fe或FePt等。

所述的超顺磁性纳米粒子表面氨基化处理的方法是，将磁性纳米材料与聚乙烯亚胺（PEI）的氯仿溶液按质量比1:10，搅拌12小时后，加入正己烷，倒掉上清液，37℃真空烘干10分钟，除去残留的正己烷与氯仿，超声分散于50 ml高纯水中。

所述的超顺磁性纳米粒子表面羧基化处理的方法是，向80 mg PAA，15 ml 四氢呋喃（THF）溶液中加入10 mg超顺磁性纳米粒子，在30℃下搅拌12小时，离心洗涤3次，超声分散于5 ml高纯水中。

所述的稀土掺杂上转换纳米粒子可选用NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺或NaYF₄：Yb³⁺，Tm³⁺或NaYF₄：Yb³⁺，Ho³⁺或NaGdF₄：Yb³⁺，Er³⁺或NaGdF₄：Yb³⁺，Tm³⁺或NaGdF₄：Yb³⁺，Ho³⁺等。

所述的稀土掺杂上转换纳米粒子表面氨基化处理的方法是，将上转换纳米材料与PEI的氯仿溶液按质量比1:10，搅拌12小时后，加入正己烷，倒掉上清液，37℃真空烘干10分钟，除去残留的正己烷与氯仿，超声分散于50 ml高纯水中。