[发明专利]一种甲酰基苯硼酸修饰磁性纳米粒子及其制备和应用

说明书

技术领域

该发明属于无机材料和分析技术领域，具体涉及一种甲酰基苯硼酸修饰磁性纳米粒子(Fe₃O₄@PEI-FPBA)的简易制备方法及其应用。

该发明设计提出的磁性纳米粒子，制备过程简单，可作为一种亲和探针对复杂生物样品中痕量1,2-顺二羟基化合物实现高选择性分离富集。该材料在代谢组学等领域具有良好的应用前景。

背景技术

儿茶酚胺类物质主要包括多巴胺(DA)、肾上腺素(EP)、去甲肾上腺素(NE)和异丙肾上腺素(IP)等。这类物质化学结构具有一个共同特点：都带有一个双羟基苯核和一个带氨基的侧链。该类物质是生物体内源性活性物质，具有较强生物学效应，在脑和神经信号传导中起着重要的作用，与一些功能性疾病如神经分裂症、忧虑症以及器官性病变的出现密切相关。例如，血浆及尿中儿茶酚胺的浓度水平可用于诊断嗜铬细胞瘤及成神经细胞瘤等病症，因而测定人体生物样品中儿茶酚胺类物质代谢浓度的变化，在与神经相关疾病诊断和治疗中具有重要意义。

目前，对儿茶酚胺类物质的研究多集中在用荧光光谱法、化学发光法、电化学法、免疫分析法、质谱法和各种色谱法进行测定分析。但是实际生物样品中儿茶酚胺含量极低，生物活性很不稳定，加上生物样品中本身存在的许多结构相似的代谢物及较多内源性化学干扰物，造成了测定的困难，高选择性、高灵敏度地测定某一种儿茶酚胺类物质成为当前的一个研究难点。所以，良好的预处理手段对于儿茶酚胺类物质的提取和检测分析是十分必要的。

已有文献报道的在线SPE(质子型硼酸亲和色谱柱)具有上样溶剂和流动相难以兼容的缺点；离线模式的SPE柱，如已商品化的Bond Elut PBA和Oasis HLB等由于其较差的选择性和低的绝对回收率限制了它们的应用。如Affi-Gel 601这种硼酸吸附剂由于其在改变PH条件下能可逆的与1,2-顺二羟基形成可逆的5或6元环酯而广泛应用于修饰核苷的高选择捕获，然而该种材料需要繁琐的活化前处理过程和较低的上样量，和较长的操作时间，目前还没有应用于不稳定的1,2-顺二羟基化合物，如儿茶酚胺类物质的富集预处理。近年来，因磁性纳米粒子具有高的比表面积，表面易修饰，磁场响应快速的特点，硼酸功能化的磁性纳米粒子引起了广泛关注。然而，已报道的硼酸修饰杂化磁性纳米材料存在合成步骤繁琐的缺点。

发明内容

该发明旨在提供一种制备简易，富集容量高，可高选择性对痕量1,2-顺二羟基代谢物进行捕获富集的苯硼酸修饰磁性纳米粒子(Fe₃O₄@PEI-FPBA)简易制备方法及其一种在复杂生物样品中的应用。

本发明所述的苯硼酸修饰磁性纳米粒子(Fe₃O₄@PEI-FPBA)的具体合成方法是：先采用溶剂热还原一锅法合成Fe₃O₄@PEI纳米粒子，表面带有氨基基团，其具有很好的单分散性和水溶性，再通过还原胺化反应键合上4-甲酰基苯硼酸，最后得到材料：Fe₃O₄@PEI微球的粒径为35-45nm，键合苯硼酸官能团的聚乙烯亚胺层厚度为2-4nm，键合上的4-甲酰基苯硼酸层厚度为2-3nm；所得Fe₃O₄@PEI-FPBA纳米粒子中N含量为0.30-0.39％，B含量为0.50-0.90％。具体合成步骤如下：

第一步先采用溶剂热还原一锅法合成Fe3O4@PEI纳米粒子：以0.5-1.5g六水合三氯化铁为原料，用25-75mL乙二醇作溶剂，加入2.0-6.0g乙酸钠和0.5-1.5g聚乙烯亚胺(重均分子量10000—100000Da)，反应温度为200-240℃，反应时间为1-3小时，用甲醇和水交替洗涤各三次。得到Fe₃O₄@PEI磁性纳米粒子。

第二步苯硼酸官能团修饰：将第一步得到的具有良好单分散和水溶性的Fe₃O₄@PEI磁性纳米粒子分散在250-350mL冰醋酸/甲醇溶液中，冰醋酸/甲醇体积比为1:100-1:140。先后加入与Fe₃O₄@PEI磁性纳米粒子材料重量1-1.2倍的4-甲酰基苯硼酸和氰基硼氢化钠，在30-50℃条件下反应8-12个小时。