[发明专利]一种二氧化硅磁性复合微粒及制备方法

说明书

技术领域

本发明属磁性材料领域，特别涉及一种新型二氧化硅磁性复合微粒及其制备方法。

背景技术

具有超顺磁性的铁氧体纳米粒子在生物材料的分离和纯化、生物分子标记和免疫检测等生物和医学领域中的应用越来越广泛。由于铁氧体纳米粒子之间有较强的磁偶极相互作用易形成大的聚集体，而且单纯的铁氧体纳米粒子的化学稳定性差，易氧化且在酸性条件下会溶解，因此具体应用时，经常要将铁氧体纳米粒子与有机材料或无机材料复合在一起形成磁性复合粒子来提高粒子的分散性和化学稳定性。近年来，利用无机的二氧化硅来复合铁氧体纳米粒子受到越来越多的关注，这是因为形成的二氧化硅磁性复合粒子具备以下优点：(1)二氧化硅可在铁氧体纳米粒子表面形成连续的包覆层，通过表面的硅羟基提高铁氧体纳米粒子的分散性；(2)二氧化硅具有良好的化学稳定性，可提高铁氧体纳米粒子的抗氧化能力和抗酸能力；(3)二氧化硅的结构致密，可以有效防止金属离子的泄漏，避免金属离子泄漏对生物分子产生不良影响；(4)二氧化硅具备良好的生物相容性；(5)二氧化硅表面易通过不同的硅烷化试剂实现各种功能化修饰，修饰后的粒子可与各种生物分子连接。

二氧化硅磁性复合粒子常见的制备方法有：溶胶法、微乳液法和气溶胶高温分解法。文献(Albert P.Philipse，Magnetic Silica Dispersons：Preparation and Stability ofSurface-Modified Silica Particles with a Magnetic Core，Langmuir 1994，10，92～99)公开了一种用溶胶法制备小尺寸、单分散Fe₃O₄-二氧化硅核壳纳米粒子的技术。中国专利ZL03111351.6(2003)公开了一种采用溶胶法制备具有强磁场响应能力的磁性铁氧体-二氧化硅核壳微粒的技术。文献(Christy R.Vestal，Synthesis and Magnetic Characterization ofMn and Co Spinel Ferrite-Silica Nanoparticles with Tunable Magnetic Core，NANO LETTERS2003，3(12)，1739～1743)公开了一种用微乳液法制备CoFe₂O₄-二氧化硅核壳纳米粒子和MnFe₂O₄-二氧化硅核壳纳米粒子的技术。文献(Tartaj P.，Single-Step Nanoengineering ofSilica Coated Maghemite Hollow Spheres with Tunable Magnetic Properties Adv.Mater.2001，13(21)，1620～1624)公开了一种用气溶胶高温分解法制备γ-Fe₂O₃-二氧化硅核壳粒子的技术。采用以上方法可以制备不同尺寸和磁性物质含量的二氧化硅磁性复合粒子，其共同点是，制备的粒子一般表面光滑、并以球形为主。对于纳米尺寸的二氧化硅磁性复合粒子，其比表面积大、吸附活性强、吸附容量大。但是由于粒子的尺寸小，粒子的磁场响应能力不强，一般要采用专门的磁分离柱并施加高强度外磁场才能实现粒子的有效富集。即使一些粒子的磁性物质含量较高，不使用磁分离柱也可富集，其富集速度也较慢。这就限制了这种纳米尺寸的二氧化硅磁性复合粒子的应用，尤其是在一些要求过程快速的工作中的应用，比如现在生物领域中越来越重要的高通量分离或筛选工作。为此，现在用于各种生物用途尤其是生物分离和纯化的商业化产品多采用尺寸较大的微米尺寸的二氧化硅磁性复合粒子。这类粒子具有较强的磁场响应能力，在外加磁场下无需磁分离柱即可实现快速高效富集。但是由于粒子的尺寸大，其比表面积较小，吸附活性和吸附容量都要明显低于纳米尺寸的粒子。因此，弥补以上二氧化硅磁性复合粒子的不足，制备兼具磁场响应能力强和比表面积大特性的二氧化硅磁性复合粒子，对于促进二氧化硅磁性复合粒子在生物中的应用有着非常重要的意义。

发明内容