一种磁性荧光双功能纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Fe

Magnetic fluorescent double function nano material and preparation method thereof

The invention discloses a Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性荧光双功能纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及新型纳米材料领域，具体涉及Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光双功能材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，纳米级磁性复合微球越来越受到人们的关注。由于其具有磁性强、制备过程相对简单，生物相容性好和表面易功能化等特点，在如环境分离分析、细胞分离、生物传感、药物转运、磁致热治疗肿瘤和磁共振成像等众多领域都具有广阔应用前景，倍受材料科学界广泛的关注和研究。荧光标记，作为生物医学领域的一种重要的技术被广泛地应用于免疫分析，基因分析，药物筛选，活体及细胞荧光成像等领域。常用的荧光团有机染料分子(如FITC、Cy3、Cy5和罗丹明类等)，此类常规的有机荧光染料非常容易淬灭，因而无法长期的追踪及观察标记细胞，而荧光量子点（QDs）的发射光强是有机荧光染料的20倍，其稳定性也比有机荧光染料强100倍以上。这些特殊的光学性质使得量子点在分子生物学、生物化学、蛋白质组学、基因组学、药物筛选、生物大分子的相互作用等研究中有极大的应用价值。磁性荧光微球，作为同时兼有磁性微粒的快速分离特点和量子点的荧光特性，已经广泛应用于细胞分离、免疫检测、靶向治疗等领域。然而，合成磁性－荧光复合纳米材料存在一定技术难度，其主要问题是：磁性核对其表面荧光团有极强的猝灭作用，而荧光团也极大削弱了磁性核的强磁性，从而使得复合材料的磁性和荧光强度都相对较弱。专利技术人团队曾研发过Fe3O4/CA@CdSe/CdS磁性荧光双功能材料，但由于荧光量子点CdSe/CdS是油相转水相的，与水性体系的Fe3O4/CA融合并不是太好，且CdSe/CdS是核壳结构，微观尺寸较大，空间位阻较大，其表面的羧基基团仅与Fe3O4/CA表面的羧基基团通过偶联剂乙二胺连接；同时CdSe/CdS合成需要氮气保护、温度要求高、操作复杂、成本高、容易制备失败，目前CdSe/CdS量子产率只能达到40%左右，量子产率是衡量荧光性能最直接的标准。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光双功能纳米材料，Fe3O4磁性纳米颗粒表面包埋CA壳，在磁粒表面引入大量的-OH和-COOH，羟基直接与CdTe荧光量子点的羧基连接，羧基通过连接剂与CdTe荧光量子点的羧基连接，两者间连接性更好，具有理想的磁性与荧光性双功能。本专利技术通过以下技术方案实现：一种磁性荧光双功能纳米材料，由以下组成，Fe3O4/CA磁性纳米粒子：Fe3O4磁性纳米颗粒的球形表面经柠檬酸修饰形成具有羧基和羟基为末端的分子；CdTe荧光量子点：CdTe表面通过巯基乙酸修饰带有羧基基团；所述Fe3O4磁性纳米粒子末端羟基直接与CdTe荧光量子点的羧基连接，Fe3O4磁性纳米粒子末端羧基通过乙二胺与CdTe荧光量子点连接，形成Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光纳米材料。本专利技术进一步改进方案是，CdTe荧光量子点粒径在2~10nm。量子点粒径此范围内，量子点性能较好，稳定，不易淬灭。一种磁性荧光双功能纳米材料的制备方法：（1）制备Fe3O4/CA磁性纳米粒子，用柠檬酸对Fe3O4磁性纳米颗粒的球形表面进行修饰，使其表面富含羧基和羟基为末端的分子；（2）制备CdTe荧光量子点：控制CdTe粒径在2~10nm范围内，并用巯基乙酸修饰，使其表面带有羧基基团；（3）在Fe3O4/CA磁性纳米粒子和CdTe荧光量子点的反应体系中加入乙二胺，Fe3O4磁性纳米粒子末端羟基直接与CdTe荧光量子点的羧基连接，Fe3O4磁性纳米粒子末端羧基通过连接剂与CdTe荧光量子点连接，形成Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光纳米材料。本专利技术进一步改进方案是，以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为原料采用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米颗粒。本专利技术更进一步改进方案是，步骤（2）制备CdTe荧光量子点具体工艺包括，（1）Te前体的制备，分别取重量比(1.5～1.7):1的Te粉和NaBH4加入封闭瓶中，用针筒注入蒸馏水，在瓶塞早插入针管使反应产生的H2顺利排出，控制温度在0～2℃反应6～10h，获得上层NaHTe溶液待用；（2）Cd前体的制备，按每100mL蒸馏水取0.2～0.3g的CdCl2·2.5H2O溶于蒸馏水中，快速搅拌下加入200～220μL巯基乙酸，混合均匀后用NaOH调节溶液pH值至8～11，用N2将溶液在密闭体系中脱氧；（3）CdTe量子点的制备，取（1）制备的NaHTe溶液加入搅拌中的（2）溶液内，各反应物的摩尔比为Cd2+:NaHTe:TGA=1:(2～2.5):(0.4～0.6)，反应液加热至90～100℃反应120min，冷凝回流，然后加入无水乙醇使量子点絮凝出来，过滤，将固体溶于水即得到纯净的CdTe量子点，取量子点加入正己烷搅拌至CdTe量子点全部溶解，然后将溶液高速离心分离,留取上层清液，取过量的巯基乙酸加入清液中，继续搅拌30～60min后静置得到巯基乙酸稳定的CdTe沉淀，移去上清液,并用正己烷洗涤2～3次，将沉淀风干后溶于乙醇溶液,即得到水溶性的透明CdTe溶液。CdTe采用操作简单、成本低的一锅反应合成，而且制备温度要求低，且制备无需氩气保护，量子产率高达60%以上。本专利技术更进一步改进方案是，步骤（3）制备Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光纳米材料具体工艺，称取Fe3O4/CA于称量瓶中，加入适量的去离子水溶解，超声30-60min，再取巯基乙酸修饰过的CdTe溶液和乙二胺，加入上述超声后的Fe3O4/CA溶液中，控制pH在6～8之间，温度控制在30-60℃，摆幅在30-50mm，摇床反应6-12h，各反应物的摩尔比为Fe3O4/CA:CdTe溶液：乙二胺=1:(2～2.5):(1～1.5)。本专利技术与现有技术相比，具有以下明显优点：1.本专利技术通过在磁性纳米颗粒表面包埋CA壳，一方面在磁粒表面引入大量的-OH和-COOH，获得了稳定性和分散性均较好的水溶性纳米粒子；另一方面，CA属于无机小分子，用它作壳层，可以降低壳层厚度，进而大大降低了磁性衰减、磁性颗粒团聚以及磁性粒子对荧光的猝灭作用。因此,所得磁性荧光纳米粒子既有磁性颗粒的超顺磁性，又有量子点优异的荧光特性，在外加磁场的作用下可以达到靶向作用和收集分离，荧光性能可以实现可视追踪的目的。2.荧光量子点CdSe/CdS合成需要氩气保护、操作复杂、制备温度高、成本高、容易制备失败，目前产率只能达到40%左右，而量子产率是衡量荧光性能最直接的标准，本专利技术CdTe采用操作简单、成本低的一锅反应合成，而且制备温度要求低，且制备无需氩气保护，量子产率高达60%以上。3.本专利技术CdTe是水性量子点，而CdSe/CdS是油性量子点转水相，根据相似相溶原理本专利技术容易与水性体系融合，特别是在生物应用中，生物体是水性环境，所以CdTe有更广阔的应用前景。4.单核结构的CdTe与核壳结构的CdSe/CdS微观尺寸相比，本专利技术CdTe更小，空间位阻小，更容易与其他官能团结合，所以会与磁性纳米颗粒表面的羟基基团复合。附图说明图1为磁性荧光纳米复合材料(Fe3O4/CA@CdTe)的合成路线图；图2为磁性荧光纳米复合材料(Fe3O4/CA@CdTe)的分子结构图；图3为纯Fe3O4(a)和Fe3O4/CA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性荧光双功能纳米材料，其特征在于：由以下组成，Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性荧光双功能纳米材料，其特征在于：由以下组成，Fe3O4/CA磁性纳米粒子：Fe3O4磁性纳米颗粒的球形表面经柠檬酸修饰形成具有羧基和羟基为末端的分子；CdTe荧光量子点：CdTe表面通过巯基乙酸修饰带有羧基基团；所述Fe3O4磁性纳米粒子末端羟基直接与CdTe荧光量子点的羧基连接，Fe3O4磁性纳米粒子末端羧基通过乙二胺与CdTe荧光量子点连接，形成Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种磁性荧光双功能纳米材料，其特征在于：CdTe荧光量子点粒径在2~10nm。3.一种磁性荧光双功能纳米材料的制备方法：其特征在于：（1）制备Fe3O4/CA磁性纳米粒子，用柠檬酸对Fe3O4磁性纳米颗粒的球形表面进行修饰，使其表面富含羧基和羟基为末端的分子；（2）制备CdTe荧光量子点：控制CdTe粒径在2~10nm范围内，并用巯基乙酸修饰，使其表面带有羧基基团；（3）在Fe3O4/CA磁性纳米粒子和CdTe荧光量子点的反应体系中加入乙二胺，Fe3O4磁性纳米粒子末端羟基直接与CdTe荧光量子点的羧基连接，Fe3O4磁性纳米粒子末端羧基通过连接剂与CdTe荧光量子点连接，形成Fe3O4/CA@CdTe磁性荧光纳米材料。4.根据权利要求3所述的一种磁性荧光双功能纳米材料的制备方法，其特征在于：以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为原料采用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米颗粒。5.根据权利要求3所述的一种磁性荧光双功能纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）制备CdTe荧光量子点具体工艺包括，（1）Te前体的制备，分别取重量比1.5～1.7:1的Te粉和NaB...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翔，顾冬生，徐亚辉，熊凯，邓玉峰，
申请(专利权)人：淮安新能源材料技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32