一种磁性纳米颗粒的制备方法与流程

1.本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种磁性纳米颗粒的制备方法，尤其是涉及一种生物矿化丝素蛋白磁性纳米材料及其制备方法。


背景技术：

2.磁性纳米材料具有独特的结构和磁性能，目前在生物分离、药物靶向治疗、热疗、磁共振成像等领域得到了广泛应用。研究新型功能化磁性纳米材料及其复合材料的制备和应用，是当今世界材料领域的研究热点之一。
3.磁性纳米颗粒的传统制备方法包括共沉淀法、高温分解法、微乳液法、水热法等。目前常用的传统制备方法存在很多弊端，如高温高压、复杂的设备、苛刻的反应条件，以及有机物质的引入会污染生成物，限制了其在生物医学领域的应用等等。由此可见，设计一种环保的、无污染、简单的手段来制备良好的生物相容性的磁性纳米材料是大势所趋。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种磁性纳米颗粒的制备方法。本发明的目的是要提供一种在温和的室温条件下制备磁性四氧化三铁纳米颗粒的方法，尤其是要避免使用高温高压等苛刻反应条件以及成本高昂的复杂设备，此外，该方法制得的磁性纳米颗粒应避免使用生理学不可接受的药品或避免生理学不可接受的药品的残留，并且制得的磁性纳米颗粒本身应具有良好的生物相容性，从而有条件应用于生物医学领域，例如作为靶向药物定向输送及缓释的载体等。
5.为了达到上述目的，本发明科学设计了整体制备步骤和关键的工艺条件：步骤一：丝蛋白在3 % na2co3溶液中煮沸30 min，用蒸馏水彻底洗涤后干燥。
6.步骤二：称取一定量的上述第一步产物放入含6 m hcl水解管中，抽真空后用氮气保护，于80 ℃水浴水解一定时间。
7.步骤三：上述第二步溶液用1m naoh调节ph至中性，置入透析袋在去离子水中透析两天。
8.步骤四：上述第三步溶液在5000 rpm离心15分钟，取上清液。
9.步骤五：上述第四步上清液通过称重法标定终浓度在0.1 mg/ml。
10.步骤六：将20ml 0.1m的硝酸亚铁与20ml 0.1m六亚甲基四胺（hmta）混合。
11.步骤七：调整上述第六步溶液中氢氧化铁的终浓度。
12.步骤八：在上述第七步溶液中，加入2ml上述第五步的溶液。
13.步骤九：将上述第八步溶液搅拌后静置，放置在室温下24h。
14.步骤十：待第九步溶液中沉淀与上清分层后，弃上清，离心分离出沉淀，用去离子水反复洗涤三次去掉可溶性盐分，并洗涤至中性后，用乙醇洗涤三次，在室温下干燥12小时，即为磁性纳米颗粒。
15.有益效果
本发明的制备方法在温和条件下进行，设备简单，原材料易得，无需苛刻条件，无需高成本的复杂设备，具有优良的可操作性和经济性。
16.本发明的制备方法在所用的原材料多具有良好的生理学可接受性，制备完成后在磁性纳米颗粒中无生理学不可接受的药物残留。
17.本发明的制备方法制得的磁性纳米颗粒，以丝素蛋白为模板通过生物矿化制备得到。丝蛋白广泛存在于家蚕、柞蚕、蜘蛛等生物中，通过分离去除可引发超敏反应的丝胶蛋白，即可到生物相容性优良且可降解性良好的丝素蛋白。本发明制得的磁性纳米颗粒中结合有大量丝素蛋白多肽，具有良好的生物相容性，不易引发超敏反应，因此有条件应用于生物及医药领域中。
18.本发明的制备方法制得的磁性纳米颗粒，粒径小且分布均匀，具有优良的磁性响应，因此有条件应用于生物体，在外加磁场的引导作用下定向移动，在靶向治疗领域具有较高的潜在应用价值。
附图说明
19.图1为本发明制备磁性纳米颗粒的流程图。
20.图2为实施例1制得的tem照片，其中，a含丝素蛋白多肽，b不含丝素蛋白多肽。
21.图3为实施例1制得的xrd图谱，其中，a含丝素蛋白多肽，b不含丝素蛋白多肽。
22.图4为实施例1制得的磁滞回线，其中，a含丝素蛋白多肽，b不含丝素蛋白多肽。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。
24.本发明中所用的丝蛋白来源可以为昆虫丝、蜘蛛丝或转基因丝，昆虫丝可以为家蚕、野蚕、柞蚕、天蚕、蓖麻蚕、樗蚕、蓑袋蛾昆虫丝等，使用前要将丝中的丝胶蛋白脱除，发明中优选家蚕丝和柞蚕丝。脱胶的家蚕丝素蛋白酸水解成多肽，经脱盐、浓缩处理后，用于磁性纳米颗粒的生物矿化。
25.以硝酸亚铁为铁源，六亚甲基四胺（hmta）有机弱碱作为反应所需碱，去离子水为溶剂。所用试剂均为分析纯。
26.实施例1一种磁性纳米颗粒的制备方法，按照图1所示的流程进行制备。
27.步骤一：丝蛋白在3 % na2co3溶液中煮沸30 min，用蒸馏水彻底洗涤后干燥。
28.步骤二：称取一定量的上述第一步产物放入含6 m hcl水解管中，抽真空后用氮气保护，于80 ℃水浴水解10h。
29.步骤三：上述第二步溶液用1m naoh调节ph至中性，置入透析袋在去离子水中透析两天。透析袋截流分子量为8000。
30.步骤四：上述第三步溶液在5000 rpm离心15分钟，取上清液。
31.步骤五：上述第四步上清液通过称重法标定终浓度在0.1 mg/ml。
32.步骤六：将20ml 0.1m的硝酸亚铁与20ml 0.1m六亚甲基四胺（hmta）混合。
33.步骤七：调整上述第六步溶液中氢氧化铁的终浓度为0.1m。
34.步骤八：在上述第七步溶液中，加入2ml上述第五步的溶液。
35.步骤九：将上述第八步溶液搅拌后静置，放置在室温下24h。
36.步骤十：待第九步溶液中沉淀与上清分层后，弃上清，离心分离出沉淀，用去离子水反复洗涤三次去掉可溶性盐分，并洗涤至中性后，用乙醇洗涤三次，在室温下干燥12小时，即为磁性纳米颗粒记为样品a。
37.参照上述方法，不引入丝素蛋白多肽，制备得到不含丝素蛋白多肽的参比样品，记为样品b。
38.对样品a和样品b进行表征，如图2至4所示。图2为tem照片，显示实施例1制得的磁性纳米颗粒粒径较小，分布均匀。图3为xrd图，显示实施例1制得的磁性纳米颗粒的衍射谱图的出峰位置与fe3o4完全匹配，且衍射峰也比较尖锐，这表明制备出颗粒为fe3o4颗粒且结晶度较好，纯度较高，根据谢乐公式计算可得所制备的磁性四氧化三铁纳米颗粒平均粒径约为52nm，颗粒粒径较小。图4为磁响应检测图，表明实施例1制得的磁性纳米颗粒具有良好的磁响应。
39.实施例2一种磁性纳米颗粒的制备方法，按照图1所示的流程进行制备。
40.步骤一：丝蛋白在3 % na2co3溶液中煮沸30 min，用蒸馏水彻底洗涤后干燥。
41.步骤二：称取一定量的上述第一步产物放入含6 m hcl水解管中，抽真空后用氮气保护，于80 ℃水浴水解12h。
42.步骤三：上述第二步溶液用1m naoh调节ph至中性，置入透析袋在去离子水中透析两天。透析袋截流分子量为6000。
43.步骤四：上述第三步溶液在5000 rpm离心15分钟，取上清液。
44.步骤五：上述第四步上清液通过称重法标定终浓度在0.08 mg/ml。
45.步骤六：将20ml 0.1m的硝酸亚铁与20ml 0.1m六亚甲基四胺（hmta）混合。
46.步骤七：调整上述第六步溶液中氢氧化铁的终浓度为0.1m。
47.步骤八：在上述第七步溶液中，加入2ml上述第五步的溶液。
48.步骤九：将上述第八步溶液搅拌后静置，放置在室温下48h。
49.步骤十：待第九步溶液中沉淀与上清分层后，弃上清，离心分离出沉淀，用去离子水反复洗涤三次去掉可溶性盐分，并洗涤至中性后，用乙醇洗涤三次，在室温下干燥12小时，即为磁性纳米颗粒。
50.以上实施方式是示例性的，其目的是说明本发明的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。