CN102861921A - 一种核壳型磁/金纳米粒子的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金磁复合纳米粒子的制备方法，该制备方法首先采用共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子，随后多巴胺在磁粒子表面原位聚合得到聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子，在Fe3O4纳米粒子表面引入多酚及氨基基团，然后通过静电作用将纳米金种子吸附于改性的磁粒子表面，以吸附于磁粒子表面的纳米金为种子，磁粒子表面的多酚为还原剂，逐次滴加氯金酸溶液，在磁粒子表面逐步生成金层，制备得到金磁核壳纳米粒子。该纳米粒子水分散性好，磁响应性强。该纳米粒子直径为30～100nm，饱和磁化强度为30.1～38.7emu/g，呈现超顺磁性。该纳米粒子在靶向药物控释、热疗、蛋白质与酶的分离等领域有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料领域，特别涉及一种金磁纳米粒子的制备(即四氧化三铁磁核包被外层金壳纳米粒子)。
背景技术
磁性纳米粒子特有磁场响应性、纳米尺寸效应、低毒性和生物相容性等特性，使其广泛应用于众多领域。磁性纳米粒子为生命科学和生物技术提供了多种可能，在生物分离、靶向给药、热疗及磁共振造影技术等方面均有广泛的应用。此外，在催化领域中，以其作催化剂载体，不仅可大大提高催化剂活性，而且便于催化剂的回收与重复利用。但纳米磁粒子易被氧化而降低磁性，而且表面不易修饰。在其表面包覆一层金壳，形成核壳结构的磁/金纳米粒子，即可克服纳米磁粒子的缺点。核壳磁/金纳米粒子具有磁场响应性，兼具纳米金粒子的特性，如：优异光学性能、催化性能、表面易于修饰和良好的生物相容性等特性。在免疫学检测、靶向载药、癌细胞的光热疗法等方面有重要应用价值。还可用于蛋白质、核酸、抗体、抗原等的标记，以及蛋白质、细胞、DNA等的分离检测。
当前采用的主要方法就是在Fe3O4的存在下，加入还原剂还原氯金酸，制备得到核壳结构的纳米粒子，所用还原剂一般为羟胺，柠檬酸钠，硼氢化钠等。这种方法制备的核壳粒子分散性不好，而且很难得到包覆均匀的粒子，此外所加还原剂大多数有毒。专利CN1736881报道了用共沉淀法制备柠檬酸钠包覆的纳米Fe3O4粒子，再用其作晶种，在沸腾条件下，用柠檬酸钠还原氯金酸，制得核壳磁/金纳米粒子，这种方法得到的纳米Fe3O4粒子在沸腾条件下易被氧化磁性降低，而且制得的纳米粒子分散性不好。后来采用了种子媒介法，即先对磁性纳米粒子表面进行改性，使得该粒子表面可以带正电荷，然后将带负电荷的纳米金种子通过静电吸引作用负载于磁性纳米粒子上，以此种子为生长中心，通过逐次滴加氯金酸及还原剂水溶液的方法来得到核壳粒子，虽然这种方法得到的粒子包覆较为规整，但是制备过程比较复杂。
最近，科学家发现贻贝能够自由吸附在湿的物体表面。通过对其足部结构的研究发现，贻贝足部的蛋白质组成中含有大量的多巴胺。研究发现多巴胺在碱性条件下能够在很多无机或者有机高分子表面上发生原位聚合反应，形成的聚多巴胺具有一定的粘附性。此外聚多巴胺中含有邻位酚羟基、氨基、醌等官能团，材料表面的聚多巴胺膜可作为二次反应的平台，对物质表面进行进一步的改性处理。已有研究表明聚多巴胺可以作为一种有效物质帮助表面的金属化。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿色、简便的制备核壳磁/金纳米复合粒子的方法，用该制备方法可以获得在水中良好分散的纳米复合粒子。该纳米复合粒子可于生物及非生物材料的标记、分离、检测等领域。
(1)Fe3O4纳米粒子的制备：将称3.90～4.20g FeCl3·5H2O和2.10～2.35g FeCl2·6H2O溶解于80～120ml水中，通N2除氧，然后快速滴加氨水，于70～90℃下通N2搅拌反应40～60min，生成Fe3O4纳米粒子黑色沉淀，反应结束后，冷却至室温，磁分离，水洗至清夜呈中性，真空干燥。
(2)聚多巴胺改性Fe3O4纳米粒子的制备：将多巴胺溶解于pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，多巴胺的浓度控制为1～2mg/ml，取(1)中得到的Fe3O4纳米粒子100～200mg分散于50～100ml上述多巴胺缓冲溶液中，室温下超声、搅拌2～4h，磁分离，蒸馏水洗涤至清液呈中性后，用蒸馏水配成10ml/mg分散液，得到聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子分散液；
(3)纳米金种子的制备：取0.25ml HAuCl4·4H2O(2％)水溶液加入到50ml水中，搅拌下加入0.5ml 1％的柠檬酸钠溶液加入，然后加入0.5ml NaBH4水溶液(37.5mgNaBH4，用1％的柠檬酸钠溶液定容至50ml)，继续搅拌5min，反应结束后，放入冰箱中保存。
(4)负载纳米金种子的Fe3O4纳米粒子的制备：取1ml(2)中所得到的聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子分散液，将10ml(3)中制得的纳米金种子溶液加入其中，超声分散2～4分钟后放置15分钟，磁分离，水洗，加入20ml蒸馏水配置成溶液；
(5)核壳型磁/金纳米粒子的制备：取0.1ml HAuCl4·4H2O(2％)水溶液加入到(4)所得的粒子分散液中，室温下超声、搅拌20～30min，磁分离，水洗，加入20ml蒸馏水配置成溶液，重复这个实验四次，得到核壳型磁/金纳米粒子的分散液20ml，磁分离，真空干燥。
本发明方法所制得的核壳型磁/金纳米粒子在水中分散性好，磁响应性强，该粒子直径为30～100nm，饱和磁化强度为30.1～38.7emu/g，呈现超顺磁性。
本发明的优点之一是核壳磁/金纳米粒子的制备条件绿色易行，克服了文献方法反应条件苛刻、反应试剂毒性高的缺点。
本发明的优点之二是聚多巴胺改性的磁性纳米粒子表面的聚多巴胺不仅可以吸附纳米金种子，而且当中的邻酚基团可以起到还原剂的作用，是一种非常安全、绿色的合成方法，此外制备条件温和，四氧化三铁纳米粒子不易被氧化，磁性不会降低。
本发明的优点之三是本方法制得的核壳磁/金复合纳米粒子能稳定地分散在水中。
附图说明
图1是本发明所制得的核壳型磁/金纳米粒子的透射电镜照片。
图2是本发明所制得的聚多巴胺改性Fe3O4(a)及核壳型磁/金纳米粒子(b)的X射线衍射图。
图3是本发明所制得的聚多巴胺改性Fe3O4(a)及核壳型磁/金纳米粒子(b)的磁滞回线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，本发明所涉及的主题范围并非仅限于这两个实例。
实施例1
本实例旨在阐明本发明核壳磁/金纳米复合粒子制备的可实施性。
1.磁性纳米粒子制备：
称4.1gFeCl3·5H2O和2.35gFeCl2·6H2O于烧瓶中，加100ml水溶解，0.5小时后快速滴加10ml 30％氨水，升温至80℃，剧烈搅拌下熟化1小时，冷却至室温后磁分离，水洗至清液呈中性，所得产物真空干燥。
2.聚多巴胺改性Fe3O4纳米粒子的制备
取90mg Fe3O4纳米粒子加入到盛有180ml Tris(pH＝8.5)溶液的三口烧瓶中，边超声边搅拌20min，然后取360mg多巴胺加入到上述三口烧瓶中，边超声边搅拌4h，然后侧面磁分离，蒸馏水洗至清液呈中性，用蒸馏水配成10ml/mg分散液，得到聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子分散液。
3.纳米金种子的制备
取0.25ml HAuCl4·4H2O(2％)水溶液加入到50ml水中，1min后搅拌下加入0.5ml 1％的柠檬酸钠溶液加入，1min后加入0.5ml NaBH4水溶液(37.5mg NaBH4，用1％的柠檬酸钠溶液定容至50ml)，继续搅拌5min，反应结束后，放入冰箱中保存。
4.负载纳米金种子的Fe3O4纳米粒子的制备
取1ml聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子分散液，将10ml纳米金种子溶液加入其中，超声分散4min后放置15min，磁分离，水洗，加入20ml蒸馏水配置成溶液。
5.核壳型磁/金纳米粒子的制备
取0.1ml HAuCl4·4H2O(2％)水溶液加入到4所得的粒子分散液中，室温下超声、搅拌20min，磁分离，水洗，加入20ml蒸馏水配置成溶液，重复这个实验四次，得到核壳型磁/金纳米粒子的分散液20ml，磁分离至清液无色，真空干燥。
上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他领域的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种核壳型磁金纳米粒子的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：
(1)Fe3O4纳米粒子的制备：将称3.90～4.20g FeCl3·5H2O和2.10～2.35g FeCl2·6H2O溶解于80～120ml水中，通N2除氧，然后快速滴加氨水，于70～90℃下通N2搅拌反应40～60min，生成Fe3O4纳米粒子黑色沉淀，反应结束后，冷却至室温，磁分离，水洗至清夜呈中性，真空干燥。
(2)聚多巴胺改性Fe3O4纳米粒子的制备：将多巴胺溶解于pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，多巴胺的浓度控制为1～2mg/ml，取(1)中得到的Fe3O4纳米粒子100～200mg分散于50～100ml上述多巴胺缓冲溶液中，室温下超声、搅拌2～4h，磁分离，蒸馏水洗涤至清液呈中性后，用蒸馏水配成10ml/mg分散液，得到聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子分散液；
(3)纳米金种子的制备：取0.25ml HAuCl4·4H2O(2％)水溶液加入到50ml水中，搅拌下加入0.5ml 1％的柠檬酸钠溶液加入，然后加入0.5ml NaBH4水溶液(37.5mgNaBH4，用1％的柠檬酸钠溶液定容至50ml)，继续搅拌5min，反应结束后，放入冰箱中保存。
(4)负载纳米金种子的Fe3O4纳米粒子的制备：取1ml(2)中所得到的聚多巴胺改性的Fe3O4纳米粒子分散液，将10ml(3)中制得的纳米金种子溶液加入其中，超声分散2～4分钟后放置15分钟，磁分离，水洗，加入20ml蒸馏水配置成溶液；
(5)核壳型磁/金纳米粒子的制备：取0.1ml HAuCl4·4H2O(2％)水溶液加入到(4)所得的粒子分散液中，室温下超声、搅拌20～30min，磁分离，水洗，加入20ml蒸馏水配置成溶液，重复这个实验四次，得到核壳型磁/金纳米粒子的分散液20ml，磁分离，真空干燥。
2.根据权力要求1所述的一种核壳型磁/金纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述制得的核壳型磁/金纳米粒子在水中分散性好，磁响应性强，该粒子直径为30～100nm，饱和磁化强度为30.1～38.7emu/g，呈现超顺磁性。
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