專利名稱：兼具熒光和磁性的蛋黃-蛋殼納米膠囊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及兼具熒光和磁性的雙功能蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，超順磁性鐵的氧化物(SPIO)納米顆粒由于具有特殊的磁導(dǎo)向性和良好的生物相容性，在生物領(lǐng)域的應(yīng)用研究越來越引起人們的關(guān)注。在癌癥，艾滋病等疾病的靶向治療、生物分離、酶或蛋白質(zhì)的固定、細(xì)胞篩選、核酸純化以及生物傳感、污水處理等方面都有研究報道。人們期待將具有特殊功能的其他納米粒子和磁性粒子結(jié)合，賦予磁性粒子更多的功能，由于稀土氧化物具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，其中摻雜銪的稀土氧化物(Y2O3 = Eu) 具有很強(qiáng)的紅色熒光，在分子標(biāo)記、生物成像、離子檢測等方面具有非常廣泛的用途，因此同時具有稀土銪優(yōu)異的光學(xué)性能和SPIO的高磁響應(yīng)性能的雙功能納米粒子，在生物靶向標(biāo)記、細(xì)胞分離及篩選、疾病診斷和治療方面具有潛在的重要應(yīng)用價值。此外，以介孔二氧化硅為主體材料，結(jié)合不同功能的客體材料，可以產(chǎn)生豐富的主客體效應(yīng)。其中，制備 SPIO納米顆粒為蛋黃，紅色熒光Y2O3 = Eu為蛋殼的熒光和超順磁性雙功能SPI0@Y203:EU復(fù)合材料，既具有磁性可分離的性質(zhì)，又具有熒光可成像的性質(zhì)，除了已在分離、檢測、成像等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用外，這種材料還將在更多更廣的領(lǐng)域發(fā)揮它的潛力。(參考文獻(xiàn)jhang，
F.；Braun, G，B. ；Shi, Y，F(xiàn). ；Zhang，Y，C. ；Sun，X，H. ；Reich，N，0. ；Zhao，D，Y. ；Stucky,
G.，F(xiàn)abricationof Ag@Si02@Y203Ernanostructures for bioimaging tuning of the upconversion fluorescence with silver nanoparticles，J. Am. Chem. Soc. 2010，132， ^50-2851.)。這種蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒，外層殼Y2O3 = Eu的厚度可由反應(yīng)中加入不同稀土化合物前驅(qū)體的量進(jìn)行調(diào)控，內(nèi)空腔的空間大小可由通過改變二氧化硅的厚度調(diào)控。 目前，制備這種兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的方法鮮有報道，因此，本發(fā)明提出一種簡單、通用、可控尺寸大小的具體涉及兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法，合成的方法簡單，操作方便，具有可調(diào)控的內(nèi)空腔空間大小和外殼厚度，可以作為癌癥雙模式成像(熒光成像和磁共振成像)診斷的對比劑。本發(fā)明制備以具有超順磁性SPIO納米粒子為蛋黃，外層厚度和內(nèi)空腔空間大小可調(diào)、且具有紅色熒光性質(zhì)的103:EU為蛋殼的納米膠囊。本發(fā)明的方案是首先，制備十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)分子保護(hù)的SPIO納米顆粒，然后利用溶膠-凝膠法在其外層形成二氧化硅殼，厚度可通過加入正硅酸已酯 (TEOS)的量調(diào)控。之后，在二氧化硅殼層外包覆具有紅色熒光的103:Eu，其厚度可通過加入不同稀土化合物前驅(qū)體的量調(diào)控。此過程中伴隨著二氧化硅的被刻蝕，其尿素?zé)岱纸馐蛊淙芤撼尸F(xiàn)堿性，OH-刻蝕二氧化硅，然后離心、干燥、高溫煅燒，最后形成蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊。本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)一種兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法，包括下述步驟一、CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒取油酸保護(hù)的尺寸為25nm的SPIO納米顆粒，參考文獻(xiàn)(參考文獻(xiàn)Kim，J. ；Kim, H. S. ；Lee, N. ；Kim, Τ. ；Kim, H. ；Yu, Τ. ；Song, I. C. ；Moon, W. K. ；Hyeon, Τ. , Multifunctional uniform nanoparticles composed of a magnetite nanocrystal core and a mesoporous silica shell for magnetic resonance and fluorescence imaging and for drug delivery, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 8438-8441)轉(zhuǎn)化為CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒。二、介孔二氧化硅包覆SPIO納米顆粒的制備方法取上述CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒，分散在去離子水中，加入0. IM的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為9 10，加200 500 μ L 20%的正硅酸已酯(TEOS)的乙醇溶液，其中TEOS的乙醇溶液每20 30min加一次，分4 10次加入。然后，將混合溶液在30 35°C下持續(xù)攪拌M 36h。反應(yīng)完成后， 用乙醇清洗5 7次，完全除去未反應(yīng)的物質(zhì)和表面活性劑CTAB分子。最后將制得的SPIOO mSi02納米顆粒分散在乙醇中儲存?zhèn)溆谩Ｈ?、兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法 將步驟二的產(chǎn)物ImL SPIOimSiO2納米顆粒加入到20mL的水與20mL的乙醇混合溶液中， 并與0. 54 1. 08g尿素、475 950 μ L Y (NO3) 3、25 50 μ L Eu (NO3) 3的水溶液混合超聲 20 30min，再攪拌20min，將混合溶液裝入50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封后，放入烘箱中， 160 180°C條件下反應(yīng)12 36h。然后將溶液離心，用去離子水清洗2 3次，用乙醇清洗2 3次，得到蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的前驅(qū)物。之后，在60 80°C烘箱中干燥6 10h，最后在500 700°C加熱2 池。此時得到兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊。所述步驟一中的油酸保護(hù)的SPIO納米顆粒的尺寸約為25nm。由上述方法制備得到以SPIO納米顆粒為蛋黃，熒光性質(zhì)的IO3 = Eu為蛋殼的納米膠囊。該納米膠囊分布均勻，分散性好，并同時呈現(xiàn)紅色熒光和超順磁性。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明首次合成兼具熒光和磁性的雙功能SPIOIgY2O3 Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊。2、本發(fā)明方法簡單，快速，安全，操作方便，重復(fù)性好，具有通用性。3、本發(fā)明得到的納米顆粒分散性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并可依照需要調(diào)控蛋黃和蛋殼之間內(nèi)空腔大小和蛋殼厚度，即以調(diào)控其熒光和磁飽和強(qiáng)度。4、本發(fā)明的SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊結(jié)合了蛋黃和蛋殼兩種功能，使其既具有超順磁性的分離功能，還具有熒光示蹤功能，同時具有良好的生物相容性， 可應(yīng)用在細(xì)胞分離、熒光標(biāo)記和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。5、本發(fā)明刻蝕二氧化硅與包上第三層具有紅色熒光的Y2O3 = Eu是在一步實(shí)驗(yàn)完成得到的，減化了實(shí)驗(yàn)步驟，直接可得到SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼納米膠囊結(jié)構(gòu)，提高了合成的效率。本發(fā)明提供了新型雙功能的SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊的可控制備方法，可實(shí)現(xiàn)其磁性能、熒光性能、內(nèi)部空腔的大小和外殼厚度的精確可控。同時得到的納米顆粒分散性好、尺寸均一，既可用于熒光檢測，又可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分離和定向，適用于生物化學(xué)、分子生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。


附圖1、為本發(fā)明制備得到的二氧化硅厚度為10士2nm的介孔二氧化硅包覆的 SPIO納米顆粒的透射電鏡圖；附圖2、為本發(fā)明制備得到的內(nèi)空腔大小為43士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:EU蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的透射電鏡圖；附圖3、為本發(fā)明制備得到的二氧化硅厚度為20士2nm的介孔二氧化硅包裹的 SPIO納米顆粒的透射電鏡圖；附圖4、為本發(fā)明制備得到的內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的透射電鏡圖；附圖5、為本發(fā)明制備得到的內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的透射電鏡圖；附圖6、為本發(fā)明制備得到的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的熒光圖，其中A為附圖2的納米膠囊、B為附圖4的納米膠囊、C為附圖5的納米膠囊；附圖7、為本發(fā)明制備得到的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的在有無外加磁場作用下及在日光和紫外燈照射下的照片；
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 內(nèi)空腔大小為43士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能SPIOO Y2O3 = Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備(1)合成CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒取400 μ L，IOmg ml/1油酸保護(hù)的25nm SPIO 納米顆粒與8mL，0. 2M CTAB混合，具體參考文獻(xiàn)(參考文獻(xiàn)Kim，J. ；Kim, H. S. ；Lee, N.； Kim, Τ. ；Kim, H. ；Yu, Τ. ；Song, I. C. ；Moon, W. K. ；Hyeon, Τ. , Multifunctional uniform nanoparticles composed of a magnetite nanocrystal core and a mesoporous silica shell for magnetic resonance and fluorescence imaging and for drug delivery, Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，8438-8441)，轉(zhuǎn)化為 CTAB 保護(hù)的 SPIO 納米顆粒。(2)厚度為10 士 2nm的介孔二氧化硅殼包覆SPIO納米顆粒的制備取步驟(1)制備的CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒8mL加20mL去離子水并超聲分散。用0. IM NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為9，然后加入200 μ L，20% TEOS乙醇溶液，其中TEOS分4次加入，每次相隔20min。將混合溶液30°C下持續(xù)攪拌Mh。離心收集產(chǎn)物，并用乙醇清洗5次。最后將制得的厚度為10士2nm介孔二氧化硅殼包覆的SPIO核殼納米粒子分散在4mL乙醇中儲存?zhèn)溆?附圖1)。(3)內(nèi)空腔大小為43士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能 SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊制備取步驟(2)制備的SPIOOmSiA納米顆粒ImL， 0. 1M, 475 μ L Y (NO3) 3，0. 1Μ, 25 μ L Eu (NO3) 3 和 0. 54g 尿素加入到 20mL 去離子水和 20mL 乙醇混合溶液中，超聲20min，再攪拌20min，然后將混合溶液裝入50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封后，放入烘箱中，160°C條件下反應(yīng)12h。然后將溶液離心，用去離子水清洗2次，用乙醇清洗2次，得到蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的前驅(qū)物。之后，在60°C烘箱中干燥10h，放入管式爐中500°C加熱2h。最后得到內(nèi)空腔大小為43士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊(附圖2)。實(shí)施例2 內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能SPIOO Y2O3 = Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊制備(1)合成CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒步驟和實(shí)施例1中制備CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒的過程相同。(2)厚度為20 士 2nm的介孔二氧化硅殼包覆SPIO納米顆粒的制備取步驟(1)制備的CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒8mL加20mL去離子水并超聲分散。用0. IM NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值為10，然后加入500 uL,20% TEOS乙醇溶液，其中TEOS分10次加入，每次相隔30min。將混合溶液35°C下持續(xù)攪拌36h。離心收集產(chǎn)物，并用乙醇清洗7次。最后將制得厚度為20士2nm的介孔二氧化硅殼包覆SPIO納米顆粒，并將其分散在4mL乙醇中儲存?zhèn)溆?附圖3)。(3)內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能 SPIOiY2O3 = Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備取步驟O)制備的SPIOOmSih納米顆粒 ImL, 0. 1M, 475 μ L Y (NO3) 3，0. 1Μ, 25 μ L Eu (NO3) 3 和 0. 864g 尿素加入到 20mL 水和 20mL 乙醇混合溶液中，超聲30min，再攪拌20min，然后將混合溶液裝入50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封后，放入烘箱中，170°C條件下反應(yīng)Mh。然后將溶液離心，用去離子水清洗2次，用乙醇清洗2次，得到蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的前驅(qū)物。之后，在70°C烘箱中干燥他，放入管式爐中600°C加熱3h。最后得到內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為19士2nm的兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:EU蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊(附圖4)。實(shí)施例3 內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為的兼具熒光和磁性的雙功能SPIOO Y2O3 = Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備(1)合成CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒步驟和實(shí)施例1中制備CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒的過程相同。(2)厚度為20士2nm介孔二氧化硅的殼包覆SPIO納米顆粒的制備步驟和實(shí)施例 2中制備SPIOOmSiA的過程相同。(3)內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為的兼具熒光和磁性的雙功能 SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備取步驟(2)制備的SPI0@Si02m米顆粒lmL、 0. 1M, 950 μ L Y (NO3) 3，0. 1Μ, 50 μ L Eu (NO3) 3 和 1. 08g 尿素加入到 20mL 水和 20mL 乙醇混合溶液中，超聲30min，再攪拌20min，然后將混合溶液裝入50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封后，放入烘箱中，180°C條件下反應(yīng)36h。然后將溶液離心，用去離子水清洗3次，用乙醇清洗3 次，得到蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的前驅(qū)物。之后，在80°C烘箱中干燥他，放入管式爐中 700°C加熱池。最后得到內(nèi)空腔大小為63士2nm、蛋殼厚度為的兼具熒光和磁性的雙功能SPIOlgY2O3:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊(附圖5)。
權(quán)利要求
1.兼具熒光和磁性的蛋黃-蛋殼納米膠囊的制備方法，其特征是包括下述步驟一、CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒取油酸保護(hù)的尺寸為25nm的SPIO納米顆粒，按參考文獻(xiàn)(Kim,J. ；Kim, H. S. ；Lee, N. ；Kim, Τ. ；Kim, H. ；Yu, Τ. ；Song, I. C. ；Moon, W. K. ；Hyeon, Τ., Multifunctional uniform nanoparticles composed of a magnetite nanocrystal core and a mesoporous silica shell for magnetic resonance and fluorescence imaging and for drug delivery，Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，8438-8441)轉(zhuǎn)化為 CTAB 保護(hù)的 SPIO納米顆粒；二、介孔二氧化硅包覆SPIO納米顆粒的制備方法取上述CTAB保護(hù)的SPIO納米顆粒， 分散在去離子水中，加入0. IM的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為9_10，加200-500 μ L 20% 的正硅酸已酯(TE0Q的乙醇溶液，其中TEOS的乙醇溶液每20-30min加一次，分4_10次加入，然后，將混合溶液在30-35°C下持續(xù)攪拌M 36h，反應(yīng)完成后，用乙醇清洗5-7次，完全除去未反應(yīng)的物質(zhì)和表面活性劑CTAB分子，最后將制得的SPIOlgmSiA納米顆粒分散在乙醇中儲存?zhèn)溆?；三、兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法將步驟二的產(chǎn)物ImL SPIOimSiO2納米顆粒加入到20mL的水與20mL的乙醇混合溶液中，并與 0. 54-1. 08g 尿素、475-950 μ L Y (NO3) 3、25-50 μ L Eu(NO3)3 的水溶液混合超聲 20_30min， 再攪拌20min，將混合溶液裝入50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封后，放入烘箱中，160-180°C 條件下反應(yīng)12_36h，然后將溶液離心，用去離子水清洗2-3次，用乙醇清洗2-3次，得到蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的前驅(qū)物，之后，在60-80°C烘箱中干燥6-10h，最后在500-700°C加熱2-池，此時得到兼具熒光和磁性的雙功能SPI0@Y203:Eu蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊。
2.按權(quán)利要求1所述的制備方法制備的兼具熒光和磁性的蛋黃-蛋殼納米膠囊。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及兼具熒光和磁性的雙功能蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米膠囊的制備方法。首先制備十六烷基三甲基溴化銨分子保護(hù)的SPIO納米顆粒，然后利用溶膠-凝膠法在其外層形成二氧化硅殼，厚度可通過加入正硅酸已酯的量調(diào)控。在二氧化硅殼層外包覆具有紅色熒光的Y2O3:Eu，過程中伴隨著二氧化硅的被刻蝕，其尿素?zé)岱纸馐蛊淙芤撼尸F(xiàn)堿性，OH-刻蝕二氧化硅，再離心、干燥、高溫煅燒，最后形成蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的納米膠囊。可實(shí)現(xiàn)其磁性能、熒光性能、內(nèi)部空腔的大小和外殼厚度的精確可控。同時得到的納米顆粒分散性好、尺寸均一，適用于生物化學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本發(fā)明簡單，快速，安全，操作方便，重復(fù)性好，具有通用性。
文檔編號A61K49/18GK102294039SQ20111024103
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者劉海燕, 張凌宇, 柴芳, 王婷婷, 王春剛, 蘇忠民 申請人:東北師范大學(xué)