[发明专利]一种表面醛基功能化的磁性纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种表面醛基功能化的磁性纳米粒子的制备方法。

背景技术

近年来，磁性纳米材料受到了科学工作者的极大关注，由于其具有纳米尺寸效应、生物相容性，磁响应性等特性，可以很方便的在外加磁场作用下进行导向或分离，因此被广泛应用于磁靶向给药、免疫分析、固定化酶、细胞或DNA的分离、环境监测等领域。然而，磁性纳米粒子在实际应用中存在以下问题：（1）磁性纳米粒子之间存在较强的磁偶极引力作用使其极易团聚形成较大的聚集体。（2）磁性纳米粒子中含有Fe²⁺，化学稳定性低，易被氧化。（3）在酸性条件下，磁性纳米粒子结构极易被破坏。为解决上述问题，常在磁性纳米粒子表面进行化学修饰，以提高磁性纳米材料的化学惰性和抗氧化能力以及抗酸碱能力。

化学修饰能有效的实现磁性纳米粒子在介质中的稳定分散性，同时也能赋予磁性纳米粒子更强的化学惰性，不易与环境发生化学反应而使其化学结构发生改变以致使其失去原来的物理化学性质。通过在磁性纳米粒子表面接枝具备不同性质的功能化基团，使得磁性纳米材料在实现功能化的同时具备易分离、可识别等优点。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种表面醛基功能化的磁性纳米粒子的制备方法，通过一步溶剂法制备磁含量高、表面含功能化醛基官能团的磁性纳米粒子。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种表面醛基功能化的磁性纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

1）将FeCl₃·6H₂O和无水乙酸钠溶于乙二醇中制得均一透明的混合溶液；

2）将表面修饰剂戊二醛加入到所制备的混合溶液中，搅拌、超声得到均一混合液；

3）将步骤2）所制备的混合液在高压反应釜进行溶剂热反应，反应温度为150～220℃，反应时间为6～38h，反应结束后自然冷却至室温；

4）在外加磁场存在下，分离出反应产物中的固态化合物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤，真空干燥后得到表面醛基修饰的磁性纳米粒子。

所述的步骤1）所制备的混合溶液中，FeCl₃·6H₂O的浓度范围为0.05～0.40mol L^-1，无水乙酸钠的浓度范围为0.50～2.00mol L^-1。

以质量比计，FeCl₃·6H₂O：无水乙酸钠：戊二醛：乙二醇的质量比为(0.3～1.0)：(1.5～2.0)：(1.6～2.5)：(25～35)。

所述的步骤2）中的超声时，超声发生功率为100～150W，温度30～40℃，时间10～20min。

所述步骤3）的溶剂热反应时，反应压力为1～6Mpa。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的表面醛基功能化的磁性纳米粒子的制备方法，其制备方法简单，通过在溶剂热的中温高压条件下进行一步反应过程，得到表面醛基功能化的磁性纳米材料。进一步的，无水乙酸钠、乙二醇、表面修饰剂的加入量、反应温度及时间均会影响磁性纳米粒子的尺寸和磁性，可根据具体需要来调节；

本发明提供的表面醛基功能化的磁性纳米粒子，具有超顺磁性，能够在溶液中稳定分散，采用外加磁场即可实现快速分离富集，可以再生和重复利用，具有较强的磁性；

本发明提供的表面醛基功能化的磁性纳米粒子，由于比表面积大且表面具有醛基活性基团，可用于生物大分子（如RNA,DNA,蛋白质等）分离、药物靶向运输、吸附等领域。

醛基活性基团可与生物大分子上的氨基形成可逆共价键（亚胺键CH=N），从而起到分离纯化的目的。具体的考察了表面醛基功能化的磁性纳米粒子对于蛋白质的吸附作用。实验选取蛋白为细胞色素C和牛血红蛋白，饱和吸附量分别为151.4mg g^-1和81.15mg g^-1，由此说明其对蛋白质具有良好的吸附性能；然后再通过外加磁场就可以很容易实现对蛋白质的分离，或者实现对蛋白的定向运输。

附图说明

图1为表面醛基功能化磁性纳米粒子的透射电镜图；

图2为表面醛基功能化磁性纳米粒子的X-射线衍射图；

图3为表面醛基功能化磁性纳米粒子的磁滞回线；

图4为表面醛基功能化磁性纳米粒子的红外光谱图；

图5为表面醛基功能化磁性纳米粒子对细胞色素C和牛血红蛋白的吸附情况。