[发明专利]一种基于磁性纳米粒子检测Cd2+离子的核磁共振传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振传感领域，具体为一种基于磁性纳米粒子检测Cd²⁺的核磁共振传感器及其制备方法。 

背景技术

传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能够接收信号，并能传输信号，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器可以分为三类，即①物理传感器，用来测量距离、质量、温度、压力等；②化学传感器，用化学或物理响应测定化学物质；③生物传感器，通常应用某种生物敏感基元来检测化学物质。所有这些装置必需与某种传感装置相联接，这样才可能检测到所发生的响应。组成部件主要包括：分析质、识别单元、传导器、测量装置。 

核磁共振是利用核自旋产生磁矩，将样品放入外加的强度磁场中，核自旋本身的磁场，在外加磁场下重排，大多数核自旋会处于低能状态。我另外施加电磁场来干涉低能态的核自旋转向高能态，再回到平衡态便会释放出射频，这就是NMR讯号。利用这样的过程，我们可以进行分子科学的研究，如分子结构，动态等。MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原 子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激发后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接做出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。具有磁性核的造影剂通过改变局部或整体T1、T2弛豫时间来达到提高信号差异，从而实现造影增强功能。对这些造影剂修饰通过修饰靶向因子，或特定的识别单元，产生核磁共振传感器(MR Sensor)。 

目前核磁共振传感器已经广泛应用与生活的各各方面，比如：重金属粒子检测(Hg²⁺、Zn²⁺)、病毒检测、蛋白质、小分子、细菌等。核磁共振传感器主要依靠表面功能化的造影剂本身在不同状态(单体和聚合态)下的的磁学性质改变，引起周围水分子或质子的弛豫时间发生改变，从而达到检测的目的。同时核磁共振传感器作为一种新的、方便、简单的检测方法、其在不同模式下的检测原理、如何更加广泛的应用还需进一步的探索和研究。 

镉来源于化石燃料的燃烧包括煤和石油，以及城市垃圾的焚烧处理；镉也可能来源于锌、铅或铜的冶炼工厂。对于非吸烟者，食物是镉的最大来源，这些食物主要来源于使用过磷酸盐肥料及被废水污染过的土地。而对于吸烟者他们体内镉的含量是非吸烟者的两倍。镉的急性影响(短期的)通过暴露吸入主要影响肺癌、毛细支气管炎、和肺气肿等肺刺激。慢性的(长期的)吸入或口腔接触镉，使得镉在肾脏的累积并导致肾脏疾病，并 同时影响肝、肺、骨、免疫系统、血液和神经系统。在动物中，镉被证实是一种影响发育的毒物，可以导致胎儿畸形、干扰胎儿的新陈代谢和神经发育受损，虽然目前还没有确凿的证据在人类中。动物研究表明，暴露在含镉的环境中，肺癌的发生几率会大大增加。 

基于生物相容性好的磁性纳米材料，修饰特异性识别的受体单元，配体相互作用，促使磁性纳米材料发生状态的改变，记录横向驰豫时间的改变实现其高效检测。鉴于镉离子的危害，开发出一种快速灵敏的检测方法，既扩大了磁性纳米材料的应用范围，又有一定的社会意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁性纳米粒子检测Cd²⁺的核磁共振传感器及其制备方法，以期将其应用于Cd²⁺离子的检测。 

本发明的技术方案为： 

基于磁性纳米粒子检Cd²⁺离子的核磁共振传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

(1)特异性受体单元的制备：氯乙酰儿茶酚和叠氮钠反应制备被取代的乙酰儿茶酚；被取代的氯乙酰儿茶酚与丙炔酸乙酯在水中反应过夜，经过柱色谱分离提纯，得到特异性受体识别单元； 

(2)含有特异性受体单元的磁性纳米粒子的制备：将(1)所得物质与磁性纳米粒子溶于有机溶剂，均匀反应过夜。 

步骤(2)中磁性纳米粒子为已知的锰、锌掺杂的Fe₃O₄纳米粒子。所述有机溶剂为吡啶。 

上述方法制备的基于磁性纳米粒子检Cd²⁺离子的核磁共振传感器，其为一种含有特异性受体单元的磁性纳米粒子，具有水溶性，粒径大小约为10～20nm。