[发明专利]一种磁性荧光纳米材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性荧光纳米材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种磁性荧光纳米示踪粒子及其制备方法与应用。

背景技术

饲料混合均匀度是评定饲料混合机性能和饲料成品质量最为重要的指标。但在实际生产中，混合往往没有得到大家足够的重视。混合均一的饲料对于饲料的质量控制起着至关重要的作用，并且直接影响动物的生长，进而影响养殖的总体经济效益。

饲料混合均匀度(CV％)只有通过测定，才能知道是否达到国家标准。目前行业对混合均匀度的CV值一般要求是：配合饲料≤10％；浓缩饲料≤7％；添加剂预混合饲料≤5％。

国内常用甲基紫法、氯离子选择电极法、钙测定法、磷测定法、氯化物测定法和粗蛋白测定法等测定饲料混合均匀度。然而以上方法会受测试试剂、饲料组分的影响，且使用仪器较多，操作较繁复，成本较高。近年来，功能化的磁性示踪粒子法在测定饲料均匀度方面显示出了较大优势。其中荧光功能化的磁性示踪粒子还鲜有报道。

具有磁性和荧光双功能的纳米粒子已在磁共振成像、生物标记等生物医用领域拥有了广阔的应用前景。目前不同磁性荧光纳米材料的制备路线可分为以下几种：(1)用含有荧光物质的二氧化硅保护层包覆磁性内核；(2)聚合物保护磁性内核并在外壳表面修饰荧光物质；(3)通过正负电荷的相互作用制备具有磁性内核和荧光离子化合物外壳的离子聚集体；(4)磁性纳米内核直接共价键合荧光物质等。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性荧光纳米材料及其制备方法与应用，该制备方法以表面修饰有羧基的二氧化硅包覆的四氧化三铁磁性纳米粒子(Fe₃O₄@SiO₂-COOH)为主要原料，利用其表面的羧基，将表面连有氨基的荧光素固定在该纳米粒子上，对材料进行表面功能化修饰，以使该纳米粒子同时具有荧光和磁性，操作简单、成本低廉，制备得到的磁性荧光纳米材料可用于饲料混匀度的在线检测。

本发明提供了一种磁性荧光纳米示踪粒子的制备方法，包括如下步骤：

(1)将表面修饰有羧基的二氧化硅包覆的四氧化三铁磁性纳米粒子分散于分散剂中，加入缩合剂进行活化；

(2)在步骤(1)体系中加入荧光素，经缩合反应之后，用外加磁场收集固体粒子即得所述磁性荧光纳米示踪粒子。

上述的制备方法中，步骤(1)中，每200～500mg的所述纳米粒子可分散于50～125mL所述分散剂中，具体可为下述1)-5)中任一种：

1)每200～400mg所述纳米粒子分散于50～100mL所述分散剂中；

2)每400～500mg的所述纳米粒子分散于100～125mL所述分散剂中；

3)每200mg的所述纳米粒子分散于50mL所述分散剂中；

4)每400mg的所述纳米粒子分散于100mL所述分散剂中；

5)每500mg的所述纳米粒子分散于125mL所述分散剂中。

所述分散剂可为二氯甲烷、N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)和己二酸二甲酯(DMA)中的至少一种。

上述的制备方法中，步骤(1)中，所述缩合剂与所述纳米粒子的质量比可为3：(1.5～5)，具体可为3：4；

所述缩合剂可为2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺、N,N'-二环己基碳酰亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N,N'-二异丙基碳二亚胺中至少一种，具体可为N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐；

所述N-羟基琥珀酰亚胺(缩合剂A)和所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(缩合剂B)的质量比可为1：(1～4)，具体可为1：2；

即所述缩合剂A、所述缩合剂B与所述纳米粒子的质量比可为1：2：(1.5～5)，具体可为1：2：4。

上述的制备方法，步骤(1)中，所述活化的步骤如下：用稀盐酸调节pH至4～6，搅拌超声2～2.5h至所述缩合剂完全溶解。

上述的制备方法，步骤(2)中，所述荧光素可为2,6-二氨基吡啶、N-芳基-4-氨基-1,8-萘二酰亚胺、2,7-二氯异硫氰酸酯荧光素、5-氨基荧光素、2,7-二氯氨基荧光素和5-异硫氰酸酯荧光素中至少一种，具体可为2,6-二氨基吡啶、N-芳基-4-氨基-1,8-萘二酰亚胺、2,7-二氯异硫氰酸酯荧光素、5-氨基荧光素、2,7-二氯氨基荧光素和5-异硫氰酸酯荧光素中的任一种；