一種水溶性的螢光-磁性雙標記微球製備方法
2023-10-23 01:04:07 3
一種水溶性的螢光-磁性雙標記微球製備方法
【專利摘要】本發明的目的是提供一種水溶性的螢光磁性微球的製備新方法。該方法以油溶性的螢光納米粒和超順磁性納米粒為原料，通過羥乙基澱粉的包裹，形成一種水溶性的螢光-磁性雙標記微球。該微球具有良好的水溶性、穩定性以及生物標記活性，同時具有良好的超順磁性和螢光特性，可廣泛用於生物分析、環境分析、食品安全檢測、樣品分離純化、醫學檢驗與成像以及生物醫藥研究等領域。
【專利說明】一種水溶性的螢光-磁性雙標記微球製備方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明屬於化學與材料領域，具體涉及一種新型的水溶性螢光磁性微球的製備方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]磁性標記和螢光標記技術在生物分析、分離純化、醫學檢驗以及生物醫藥研究等領域有著廣泛的應用。基於超順磁性納米材料的磁性標記技術使得標記物在外加磁場作用下具有良好的磁響應性能，一方面可以作為磁分離的介質，另一方面也為磁信號檢測(如核磁共振檢測)提供了可能。而以量子點、上轉換螢光材料、閃爍晶體等為代表的螢光納米材料標記技術，在螢光示蹤、定量螢光分析等領域有著廣泛的應用。製備螢光-磁性雙標記微球，將這兩種標記技術的優勢合二為一，一直是各國科研工作者共同關注的研究熱點。
[0005]無論是超順磁性氧化鐵納米粒，還是量子點、螢光納米晶體等螢光納米材料，目前較為成熟的製備方法所獲得的大部分都是易溶於有機溶劑的油溶性納米粒，水溶性差。為了滿足生物醫藥領域對水溶性微球的要求，常常需要經過較複雜的高分子包裹與化學修飾過程，以增強這些磁性/螢光納米材料的水溶性、穩定性以及偶聯標記活性。如何通過簡單易行的方法實現水溶性磁性/螢光微球的規模化製備，是需要解決的技術難題。
[0006]輕乙基澱粉(HES, Hydroxyethyl Starch)是用化學方法在澱粉分子上引入親水基團羥乙基而得到的變性澱粉，其突出優點是醚健的穩定性高。由於具有非常優異的生物相容性，羥乙基澱粉靜脈注射劑在醫藥領域被廣泛用作血液容量擴充劑，是一種用於重症科、麻醉科的臨床常用藥。
[0007]
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種水溶性的螢光磁性微球的製備新方法。該方法以油溶性的螢光納米粒和超順磁性納米粒為原料，通過羥乙基澱粉的包裹，形成一種水溶性的螢光磁性微球。該微球具有良好的水溶性、穩定性以及生物標記活性，同時具有良好的超順磁性和螢光特性，可廣泛用於生物分析、環境分析、食品安全檢測、樣品分離純化、醫學檢驗與成像以及生物醫藥研究等領域。
[0009]本發明的目的之一是提供一種水溶性的螢光-磁性雙標記微球製備方法，包括以下製備步驟:
(I)將油溶性的超順磁性納米粒與螢光納米晶體的固體粉末混合物、檸檬酸以及DMF(N, N-dimethyl-Formamide, 二甲基甲醯胺)在N2保護下加熱至75°C,攪拌至全部溶解；冷卻到室溫，離心取上清，得到溶解有納米粒的溶液。固體粉末混合物與檸檬酸的質量比為1:0.Γ?:1之間，固體粉末混合物與DMF的質量比為1: l(Tl: 100之間。
[0010](2)將步驟(I)所製得的溶解有納米粒的溶液、HES溶液、DMF按1:0.1:5^1:1:20的質量比攪拌混勻，在N2保護下85°C反應2小時。冷卻至室溫後加入過量的MTBE (methyltert-butyl ether,甲基叔丁基醚)，攪拌混勻後離心,棄上清液；
(3)用中性緩衝溶液將步驟(2)所得沉澱物重懸，透析去除殘留的有機溶劑，即得水溶性的螢光-磁性雙標記微球。
[0011]其中，步驟⑴中所述超順磁性納米氧化鐵納米粒優先以乙醯丙酮鐵為前驅體，採用高溫有機分解法合成超順磁性納米Fe3O4，通過旋轉蒸發去除有機溶劑後得到的固體粉末。
[0012]其中，步驟(I)中所述固體粉末混合物中，超順磁性納米粒與螢光納米晶體的質量比為1:2?10:1之間。
[0013]其中，步驟⑵中所述HES溶液的配製方法是將HES與超純水水按1:10質量比混合，並攪拌至完全溶解。
[0014]其中，步驟(3)中所述中性緩衝溶液優先為pH7.4的PBS磷酸鹽緩衝液，每升緩衝液中含有8克氯化鈉、0.2克氯化鉀、1.78克二水合磷酸二氫鈉和0.27克磷酸氫鉀。
[0015]本發明的目的之一是提供一種用於製備螢光磁性微球的螢光納米晶體的製備方法，包括以下製備步驟:
(I)將含有 0.025 mol/L Tb3+和 0.1 mol/L La3+的水溶液、乙醇、油酸按 1:1: 0.035的體積比進行混合，並攪拌均勻。
[0016](2)配製0.52 mol/L的NH4F水溶液，逐滴滴加到步驟⑴所得溶液中，最終使?_與作3+的摩爾比為15:1 ;70°C反應I小時後冷卻至室溫。
[0017](3)離心去上清，用過量乙醇和水交替洗滌3次後，真空乾燥後得到螢光納米晶體 La0.8Tb0.2F3。
[0018]有益效果
本發明所提供水溶性的螢光磁性微球的製備方法簡單，反應條件溫和，製備的微球同時具有良好的超順磁性和螢光特性，可廣泛用於生物分析、環境分析、食品安全檢測、樣品分離純化、醫學檢驗與成像以及生物醫藥研究等領域。
[0019]由於採用天然生物分子改性而來的HES替代傳統的化學合成高分子材料，該微球具有非常優異的生物相容性，使得微球表面標記的抗體蛋白等生物大分子不易失活，非常適於免疫分析、蛋白質分離純化、體內示蹤成像以及生物醫藥研究等對生物相容性有特殊要求的領域。此外，HES微球表面帶有大量羥基，增強了微球的水溶性和穩定性,並為抗體等生物分子的偶聯標記提供了充足的可反應活性基團。
[0020]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施方案，其中:
圖1:本發明提供的螢光納米晶體的透射電子顯微鏡圖圖2:本發明提供的螢光納米晶體的螢光發射光譜圖圖3:本發明提供的螢光納米晶體的X射線衍射圖譜圖4:本發明提供的水溶性螢光磁性微球的透射電子顯微鏡圖圖5:本發明提供的水溶性螢光磁性微球的DLS(動態光散射)粒徑分布圖圖6:本發明提供的水溶性螢光磁性微球的螢光發射光譜圖圖7:本發明提供的水溶性螢光磁性微球的螢光壽命譜圖圖8:本發明提供的水溶性螢光磁性微球的VSM(振動樣品磁強計)磁滯豫率回歸線圖
【具體實施方式】
[0022]以下實施例是對本發明的進一步說明，但絕不是對本發明範圍的限制。下面參照實施例進一步詳細闡述本發明，但是本領域技術人員應當理解，本發明並不限於這些實施例以及使用的製備方法。而且，本領域技術人員根據本發明的描述可以對本發明進行等同替換、組合、改良或修飾，但這些都將包括在本發明的範圍內。
[0023]實施例1螢光納米晶體Laa8Tba2F3的製備
(I)用I mol/L HCl加熱溶解Tb2O3固體，用超純水稀釋得到0.05 mol/L的Tb3+溶液；用I mol/L HCl加熱溶解La 203固體，用超純水稀釋得到0.2 mol/L的La3+溶液。取3mL 0.05 mol/L 的 Tb3+溶液、3mL 0.2 mol/L 的 La3+溶液、6mL 乙醇、0.21mL 油酸，室溫下100rpm機械攪拌至完全混合均勻。
[0024](2)用超純水配製4.3 mL 0.52 mol/L的NH4F溶液,機械攪拌下以2 mL/min速度逐滴滴加到步驟(I)所得溶液中，70°C反應I小時後，冷卻至室溫。
[0025](3) 6000g離心10分鐘，棄上清。用25mL乙醇和25mL水交替洗滌3次後，真空乾燥後得到螢光納米晶體。
[0026]實施例2超順磁件納米氧化鐵的製備
(I)稱取乙醯丙酮鐵0.7克、1，2-十二烷二醇2.0克、油酸1.83克、油胺1.68克、二苯醚20.1克，混合均勻，在N2保護下攪拌加熱至200°C，恆溫30分鐘後再加熱至220°C，反應30分鐘後，停止加熱冷卻至室溫。
[0027](2)向反應液中加入45毫升乙醇，攪拌，沉澱，6000g離心10分鐘，棄上清，收集沉澱；所得固體復溶於的20毫升正己烷中，然後再用乙醇沉澱一次，所得固體溶於正己烷中，除去殘留固體後，旋轉蒸發正己烷，得到黑色粉末，為超順磁性Fe3O4納米粒。
[0028]實施例3水溶性的螢光-磁性雙標記微球的製備
(I)將實施例1中製備的螢光納米晶體和實施例2中製備的超順磁性納米粒按質量比1:2、10:9或10:1的比例混合均勻，得到固體粉末混合物。
[0029]將上述固體粉末混合物、檸檬酸、DMF按質量比為1:0.1:10、1:0.3:50或1:1:100,配製成40毫升溶液，在N2保護下攪拌加熱至75°C，待固體粉末溶解後，冷卻到室溫，6000g離心10分鐘後取上清，得到溶解有納米粒的溶液。
[0030](2)稱取HES固體10克，加入90克超純水配製成HES溶液。
[0031]將步驟⑴所製得的溶解有納米粒的溶液、上述HES溶液、DMF按1:0.1:5，1:0.5:15或1:1:20的質量比混合均勻得到100毫升溶液，在N2保護下攪拌加熱至85°C並反應2小時。冷卻至室溫後，加入300mL MTBE攪拌混勻進行沉澱，5000g離心10分鐘，棄上清收集沉澱物。
[0032](3)用10mL pH7.4的PBS緩衝溶液將步驟⑵所得沉澱物重懸，裝入MD77 (8000-14000)透析袋在PBS中透析24小時，去除殘留的有機溶劑後，即得水溶性的螢光磁性微球。
[0033]本發明提供的螢光納米晶體的分析表徵:
將實施例1製備的螢光納米晶體制樣後用透射電子顯微鏡電鏡TEM進行觀察(圖1)，可知螢光納米晶體的粒徑在5-9 nm，粒子之間沒有聚集現象。使用螢光分光光度計測量發射光譜(圖2)可知，螢光納米晶體在490nm和545nm具有兩個強螢光峰(激發波長EX=280nm)。根據投料比和XRD(X射線衍射)數據(圖3)推測螢光納米晶體的分子式為La0.8Tb0 2F3。
[0034]本發明提供的水溶性費光磁性微球的分析表徵:
將實施例3製備的水溶性螢光磁性微球制樣後用透射電子顯微鏡電鏡TEM進行觀察(圖4)，可知螢光磁性微球的粒徑在170-190 nm左右，HES包裹在納米粒子外層，微球之間沒有聚集現象。使用雷射粒度儀測量其水溶中粒徑分布(DLS動態光散射法)，由圖5可知其平均水合粒徑約為210nm。使用螢光分光光度計測量微球的發射光譜(圖6)可知，微球在490nm和545nm左右具有兩個強螢光峰(激發波長EX=280nm)，且螢光強度與製備過程中螢光納米晶體的投加量正相關。從螢光壽命譜圖(圖7)可知，螢光磁性微球的螢光壽命τ >2.4ms，是一種非常優秀的時間分辨螢光材料。使用震動樣品磁強計測量微球的磁滯回線(圖8)可知微球無剩磁現象，具有超順磁性。
【權利要求】
1.一種水溶性的螢光磁性微球的製備方法，包括以下步驟: (1)將油溶性的超順磁性納米粒與螢光納米晶體的固體粉末混合物、檸檬酸以及DMF在N2保護下加熱至75°C，攪拌完成溶解後，冷卻到室溫，離心取上清，得到溶解有納米粒的溶液；固體粉末混合物與檸檬酸的質量比為1:0.Γ?:1之間，固體粉末混合物與DMF的質量比為1:10?1:100之間； (2)將步驟⑴所製得的溶解有納米粒的溶液與HES溶液、DMF按1:0.1:5?1: 1:20的質量比攪拌混勻，在N2保護下85°C反應2小時；冷卻至室溫後加入過量的MTBE，攪拌混勻後離心，棄上清液； (3)用中性緩衝溶液將步驟(2)所得沉澱物重懸，得到水溶性的螢光磁性微球。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟(I)中所述超順磁性納米氧化鐵納米粒是以乙醯丙酮鐵為前驅體，採用高溫有機分解法合成的超順磁性納米Fe3O4固體粉末。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟(I)中所述固體粉末混合物中，超順磁性納米粒與螢光納米晶體的質量比為1:2?10:1之間。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟(2)中所述HES溶液的配製方法是將HES與超純水水按1:10質量比混合，攪拌至完全溶解即可。
5.一種製備權利要求1所述的螢光納米晶體的方法，包括以下步驟: (1)將含有0.025 mol/L Tb3+和 0.1 mol/L La3+的水溶液、乙醇、油酸按 1:1: 0.035的體積比進行混合，並攪拌均勻； (2)配製0.52 mol/L的NH4F水溶液，逐滴滴加到步驟⑴所得溶液中，最終使F_與Tb3+的摩爾比為15:1 ;70°C反應I小時後冷卻至室溫； (3)離心去上清，用過量乙醇和水交替洗滌3次後，真空乾燥後得到螢光納米晶體La0.8Tb0 2F3。
【文檔編號】H01F1/00GK104263349SQ201410575766
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月25日 優先權日:2014年10月25日
【發明者】金偉 申請人:北京納達康生物科技有限公司