一种超顺磁性复合纳米颗粒的制备方法与流程

1.本发明涉及纳米颗粒制备技术领域，更具体地说，它涉及一种超顺磁性复合纳米颗粒的制备方法。


背景技术：

2.核酸分离纯化是分子生物学和现代医学研究中的重要步骤。近年来，生物磁性纳米颗粒吸附法成为其中一种广受关注的核酸分离纯化方法，核酸分离纯化过程包括裂解、洗涤、洗脱、吸附等步骤，其中超顺磁性复合纳米颗粒的作用是与核酸相互结合、转移、脱附，且整个过程不会改变其物理性状和化学成分，同时不影响生物核酸的结构。因此，在核酸分离纯化的过程中，固相载体的结合和脱附的性能就显得尤为重要，同时在分子生物学和现代医学研究中扮演重要角色。以新冠病毒核酸检测过程为例，其首要及最重要步骤之一，就是先进行待测样本病原的核酸进行分离纯化。
3.超顺磁性复合纳米颗粒普遍使用场景是配合全自动核酸提取仪进行核酸提取，自动化系统几乎可以支持整个核酸分离纯化过程，这使实验室工作人员从单调重复的工作中解放出来，让他们有更多的时间从事要求高的工作，同时，分析速度更快，结果质量更高。
4.超顺磁性复合纳米颗粒合成过程复杂，现有的各种制备方法都有明显优缺点，如物理法，虽操作简单，无化学试剂添加，但生产周期较长，对机械设备要求较高，粒径分布不均匀且难以控制，有些物理制备方法还需要精密的仪器，成本高。因此超顺磁性复合纳米颗粒的制备常用化学法，主要有共沉淀法、水解法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法、高温分解法等。大部分的化学法合成的超顺磁性复合纳米颗粒在介质中的分散性相对较差，不稳定易于聚集，对氧气非常敏感，容易被氧化等缺点。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种超顺磁性复合纳米颗粒的制备方法，该方法所制备出的超顺磁性复合纳米颗粒是带有硅羟基功能团的复合性纳米粒子，在核酸分离纯化过程中可以有效的与生物大分子相结合并释放，在核酸分离纯化过程起到桥梁和运输功能，且不影响生物大分子的生物原性，在一定条件下可以重复使用；本方法制备的最终产物的形态为有序的晶态，不需要再进行晶华，有效的去除了四氧化三铁磁性粒子的自聚过程；在水溶液中的分散性较好；产物的粒径和晶型大小分布均匀，粒子纯度高。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种超顺磁性复合纳米颗粒的制备方法，具体包括以下步骤：
7.s1：将fecl3、fecl2·
4h2o和naoh混合；然后将混合后的物质转移到高压反应釜中反应；所述fecl3、fecl2·
4h2o和naoh中 fe
2
、fe
3
和oh-的摩尔比为1:3:8；
8.s2：待冷却后，用乙醇和超纯水对s1所得到的物质交替洗涤多次，再进行真空干燥，得出fe3o4粉末；
9.s3：将表面活性剂sds与无水乙醇充分溶解混匀，再按顺序逐一加入s2所得到的
fe3o4纳米聚集体、正硅酸乙酯和naoh溶液，在添加上述物质过程中同时进行搅拌；待所有试剂加入后，在反应温度30-60℃条件下持续进行机械搅拌，直至反应结束；
10.s4:用磁铁吸附法弃掉反应液，再用超纯水和乙醇交替洗涤多次，最终得出超顺磁性复合纳米颗粒；
11.s5：将超顺磁性复合纳米颗粒放入保存溶剂中进行保存。
12.本发明进一步设置为：所述s1中反应的温度为200℃。
13.本发明进一步设置为：所述s3中表面活性剂sds的质量为3.51g，所述无水乙醇的体积为120ml，所述fe3o4的质量为1.258g：所述正硅酸乙酯的体积为1.557ml，所述naoh溶液的体积为0.4ml。
14.本发明进一步设置为：所述s5中的保存溶剂为超纯水。
15.本发明进一步设置为：所述s5中的保存温度为4-8℃。
16.综上所述，本发明具有以下有益效果：
17.1、通过在高温高压的条件下制备纳米内核fe3o4聚集体，fe3o4聚集体可在外部磁场的作用下发生吸附，在核酸提取过程中，随着磁力棒的开启和关闭，进行磁珠吸附和附脱；
18.2、在加入teos进行包硅之前，fe3o4颗粒先进行表面活性剂修饰，可以降低fe3o4颗粒表面能，减少颗粒间的作用力，分散更均匀，达到提取过程中不易聚集和便于长期保存的效果；
19.3、经表面活性剂修饰的fe3o4纳米聚集体与前驱体teos、提供碱性条件的naoh等其他试剂进行反应，再经过反复洗涤，可以制备出粒径均一、分散均匀、且表面还带有硅羟基功能团的超顺磁性复合纳米颗粒；
20.4、本方法所制备出的超顺磁性复合纳米颗粒的表面带有硅羟基功能团，这样可以使超顺磁性复合纳米颗粒与核酸磷酸骨架之间通过静电作用和氢键作用相互吸附，从而实现核酸的结合。
附图说明
21.图1是本发明实施例中一种超顺磁性复合纳米颗粒的制备方法的流程图；
22.图2是本发明实施例中磁性纳米颗粒的结构示意图；
23.图3是本发明实施例中fe3o4聚集体的结构示意图；
24.图4是本发明实施例中超顺磁性复合纳米颗粒的结构示意图；
25.图5是本发明实施例中超顺磁性复合纳米颗粒的电镜图。
具体实施方式
26.以下结合附图1-5发明作进一步详细说明。
27.实施例：一种超顺磁性复合纳米颗粒的制备方法，如图1至图5 所示，具体包括以下步骤：
28.s1：将fecl2·
4h2o(fe
2
)、fecl3(fe
3
)和提供碱性环境的 naoh混合，其中fe
2
、fe
3
和oh-的摩尔比为1:3:8；在本实施例中， fecl2·
4h2o为36g，fecl3为87.59g，naoh为57.6g，然后将混合后的物质转移到高压反应釜中反应，在200℃的高温下反应6h；
29.本实施例中，高压反应釜优选水热反应釜，大小为500ml，制备过程中有利于把控细节，一次反应可制备30g纳米粒子左右。
30.s2：待冷却后，用乙醇和超纯水对s1所得到的物质交替洗涤3 次，再进行真空干燥10-12h，得出fe3o4粉末，粉末状便于下一步浓度或含量计算；
31.s3：将3.51g的表面活性剂sds与120ml的无水乙醇充分溶解混匀，再按顺序逐一加入s2所得到的fe3o4纳米聚集体、正硅酸乙酯(正硅酸乙酯)和naoh溶液(1mol/l)，其中fe3o4的质量为1.258g：正硅酸乙酯的体积为1.557ml，naoh溶液的体积为0.4ml；在缓慢添加上述物质过程中同时进行机械搅拌；待所有试剂加入后，在反应温度30-60℃条件下机械搅拌48h，直至反应结束；
32.s4:用磁铁吸附法弃掉反应液，再用超纯水和乙醇交替洗涤3次，最终得出成品、结构完整的超顺磁性复合纳米颗粒；
33.s5：将超顺磁性复合纳米颗粒放入超纯水中进行保存，温度控制在4-8℃之间。
34.原理：本超顺磁性复合纳米颗粒制备时，在高温高压下合成颗粒均一，粒径在100nm以内的fe3o4纳米聚集体，又通过表面活性剂对fe3o4纳米聚集体进行表面修饰，以此来降低fe3o4纳米颗粒表面能，减少颗粒间的作用力，制备出粒径可控、稳定性好、分散均匀的 fe3o4纳米颗粒，在提取过程中不易聚集和利于长期保存，再与前驱体teos、naoh等试剂发生反应，形成带有羟基功能团的超顺磁性复合纳米颗粒，具有较好的生物相容性，提高核酸提取效果。
35.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。