[发明专利]一种磁纳米颗粒及其制备方法与在病原菌检测中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及细菌检测技术领域，尤其涉及一种磁纳米颗粒及其制备方法与在病原菌检测中的应用。

背景技术

细菌是一类重要的病原体，它们侵入机体后会分泌产生大量的生物毒素，从而破坏机体的结构和功能，造成宿主感染。菌血症、败血症、全身炎症反应综合征、脓毒症等都是由于致病菌感染导致的疾病、其中，脓毒症是由血液细菌感染所引发的一种严重病症，全球每年有超过1800万的脓毒症病例，而且脓毒症的病情凶险，会引起机体多个器官的衰竭，除早期诊断并及时采用有效的抗菌药物治疗可获痊愈外，脓毒症患者的死亡率高达30～50％。

造成血液细菌感染的致病菌主要包括金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌、鲍氏不动杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌等。由于感染早期血液中细菌的数目比较少(10～100个/毫升)，且血液中含有大量的细胞(红细胞、白细胞及血小板)和蛋白，因此对血液中细菌的进行有效富集是实现血液细菌感染快速检测的前提。

目前，血液细菌感染的检测技术主要有血液细菌分离培养法和聚合酶链式反应法。血液分离细菌培养是目前用于血液细菌感染的最常用方法，主要通过对待测血液样本进行细菌分离培养，然后再依据长出菌落的形态及生化特征来完成待检血液样品的分析检测。血液分离细菌培养周期太长，不利于病患的早期治疗。另一种目前常用的快速检测方法是聚合酶链式反应(PCR)法，其是利用分子生物学技术针对细菌的特异性DNA进行扩增和分型来实现血液细菌感染的分析检测。虽然相较血液分离细菌培养，PCR方法很大程度的缩短了周期，但由于涉及样品的前处理步骤其检测时间仍不够短，且检测结果易收到血液中其他组分的干扰。

可见为开展血液细菌感染的早期诊断，保护人民的身体健康，进一步，研究血液细菌感染的快速检测技术具有非常重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种磁纳米颗粒及其制备方法与在病原菌检测中的应用。本发明提供的磁纳米颗粒修饰有靶向核酸适配体，能够快速、准确的对细菌进行定性和定量分析。

本发明提供的磁纳米颗粒，包括包裹有聚阳离子电解质的四氧化三铁纳米颗粒和修饰在所述纳米颗粒表面的羧基化聚乙二醇和靶向核酸适配体。

本发明提供的磁纳米颗粒中，

所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径为15nm～30nm；

所述聚阳离子电解质为聚丙烯氯化铵(PAH)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、聚乙烯亚胺(PEI)等，分子量为10000～20000。

所述羧基化聚乙二醇的分子量为3000～8000。

所述靶向核酸适配体的5’端连接有-COOH。

本发明采用的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为15nm～30nm；修饰后，粒径变化不大，相对于现有商品化的微米级四氧化三铁磁珠而言，本发明采用的磁珠的比表面积更大，可以大大提高其负载的核酸适配体的数量，进而增强其对细菌的识别效率。另一方面，这一尺寸的纳米磁颗粒的磁效应也并没有因为尺寸的缩小受到很大影响。

本发明采用的四氧化三铁纳米颗粒采用热分解法制备。

本发明中其制备方法为：

步骤1：将氯化铁和油酸钠溶解于无水乙醇、去离子水和正己烷的混合液，70℃回流4h后，收集有机相洗涤后旋蒸2h去除正己烷，制得油酸铁；

步骤2：将油酸铁溶解于十八烯中，加入油酸钠，氮气保护下320℃回流30min；冷却至室温后，以异丙醇沉淀后，以正己烷分散；

步骤3：将正己烷分散的产物与等体积无水乙醇混合，磁铁分离后沉淀与四甲基氢氧化铵混合，振荡后加入异丙醇，再次以磁铁分离后，沉淀以去离子水洗三次，再以去离子水分散，获得四氧化三铁纳米颗粒悬液。

步骤1中所述无水乙醇、去离子水和正己烷的混合液中，无水乙醇、去离子水和正己烷的混合液的体积比为20:15:35。

步骤1中所述氯化铁和油酸钠的质量比比为0.3:1。

步骤2中，所述油酸铁、十八烯与油酸钠的质量比为225:625:38。

本发明通过静电作用将聚阳离子电解质包裹到四氧化三铁纳米颗粒表面，然后聚阳离子电解质中的氨基与聚乙二醇的羧基或靶向核酸适配体的羧基反应，通过共价偶联的方法将羧基化的聚乙二醇和靶向核酸适配体修饰到磁纳米颗粒上。本发明实施例中，所述聚阳离子电解质的分子量为10000～20000。一些实施例中，所述聚阳离子电解质的分子量为15000。一些具体实施例中，所述聚阳离子电解质为分子量为15000的聚丙烯氯化铵。