一种纳米粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料领域，具体为一种纳米粒子，所述的纳米粒子包括介孔二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及负载在所述二氧化硅棒表面的抗体；所述二氧化硅棒的长度为20～500nm，所述磁性粒子的粒径为70～200nm，所述介孔的孔径为1～5nm；抗体可以特异性地与具有表面抗原的细菌结合，因为所述纳米粒子具有表面效应，其特异性结合细菌的能力大大提高了；利用所述纳米粒子兼具优异的磁性能够实现细菌的分离。同时，所述纳米粒子兼具磁性和生物相容性，能够实现在生物医学成像中的应用。本发明专利技术所述的一种纳米粒子的制备方法，工艺简单，适合大规模的工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料领域，具体为一种具有非对称结构纳米粒子及其制备方法和应用。
技术介绍
在过去的二十年里，科学家一直注重寻求纳米
中具有工程特性以及具有期望功能的新型智能材料。在纳米技术中最有潜在应用的研究主题是自下而上的设计一些材料，其中，工程所期望的构件通常是用于创造出一些可以通过自发性自主装的新型材料。因此，目前最为关注的是要一直致力于制备各种类型的构件。科学家必须面临的真正的挑战是寻找新的方法来操纵纳米粒子以及生产所期望属性的纳米粒子。迄今为止，大多数的能量谱可引导球形粒子的制备，这些球形粒子在体积和表面上具有各向同性的性质。如中国专利文献CN103961712A公开了一种超顺磁四氧化三铁纳米粒子药物载体，包括:由尺寸小于1nm的四氧化三铁纳米晶粒聚合而成的超顺磁四氧化三铁，包覆在所述超顺磁四氧化三铁纳米粒子表面的无定形碳的碳层，包覆在所述碳层表面的银纳米粒子及银纳米颗粒表面的多孔结构的二氧化硅层。所述的超顺磁四氧化三铁纳米粒子药物载体中的超顺磁四氧化三铁能够在酸性细胞环境中释放二价铁离子，协助杀死癌细胞；同时，还能实现核磁共振成像检测。然而，该专利文献中所述的药物载体为多层包覆结构形成的球形粒子，在体积和表面上具有各向同性的性质，各功能层的物理化学性质极易因为复合而减弱甚至消失，不但影响了使用效果，还增大了研发成本。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种具有各向异性的多功能非对称结构纳米粒子及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:本专利技术所述的一种纳米粒子，包括介孔二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及负载在所述二氧化硅棒表面的抗体；所述二氧化硅棒的长度为70?200nm，所述磁性粒子的粒径为50?150nm，所述介孔的孔径为I?5nm。所述磁性粒子为r-Fe203、MeFe203、Fe304、Mn0、Ni0、NiCoFe、FeCo、NiFe 中的至少一种，其中，Me为Co、Mn、Ni中的一种。所述纳米粒子的比表面积为800?1200m2/g，累积孔体积不小于0.5cm3/g ;所述纳米粒子的磁响应能力不小于58emu/g。所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:制备磁性粒子，将磁性前驱体、聚丙烯酸(PAA)以及二甘醇(DEG)的混合物在氮气保护下室温100?100rpm搅拌30分钟，之后加热到240?280°C继续100?100rpm搅拌30分钟，制得第一反应溶液，在所述第一反应溶液中注入60?75°C的NaOH的二甘醇(DEG)溶液，继续100?100rpm搅拌I小时反应最终生成磁性粒子，将所述磁性粒子进行分离、水洗、干燥；所述聚丙烯酸与所述磁性前驱体的物质的量之比为10:1，所述二甘醇的体积份为所述二甘醇的体积与所述磁性前驱体的物质的量之比，所述体积份为30?40ml/mmol ；制备磁-介孔二氧化硅棒，将Iml浓度为8.6mg/ml的所述磁性粒子水溶液加入到1ml的5mg/ml表面活性剂的水溶液中，充分分散，加入弱碱性试剂氨水500ml，之后缓慢加入正硅酸乙酯后继续搅拌30分钟，洗去所述表面活性剂，制得磁-介孔二氧化硅棒；所述磁-介孔二氧化硅棒的表面功能化处理，将所述磁-介孔二氧化硅棒分散在乙醇和水混合溶液中，加入氨基硅氧烷，60°C?100°C下10rpm搅拌均匀，加热保持2?12小时后得之；负载所述抗体，将表面功能化处理后的所述磁-介孔二氧化硅棒分散在缓冲液中，加入1-乙基-3- (3- 二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，室温活化30分钟，之后分离磁-介孔二氧化硅棒并用缓冲液洗涤干净，即得氨基活化的磁-介孔二氧化硅棒；加入抗体，并对所述混合溶液进行震荡处理3小时，洗涤制得所述纳米粒子。所述磁性前驱体为铁盐、锰盐、镍盐中的一种；所述缓冲液为MEST缓冲液。所述聚丙烯酸的分子量为1500?3000 ;所述氢氧化钠的二甘醇溶液的浓度为0.lg/mL ;所述表面活性剂为烷基季铵盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二胺中的至少一种。所述正硅酸乙酯与所述磁性粒子的物质的量之比为:/ = 4.9 ?7.6 ;所述表面活性剂的浓度为10 2?10 2mg/mL。所述碱性试剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。本专利技术所述的纳米粒子在细菌捕获中的应用。本专利技术所述的纳米粒子在生物医学成像中的应用。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:1、本专利技术所述的一种纳米粒子，包括介孔二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及负载在所述二氧化硅棒表面的抗体；所述二氧化硅棒的长度为70?200nm，所述磁性粒子的粒径为50?150nm，所述介孔的孔径为I?5nm ;由于本专利技术所述的纳米粒子由不同成分的两种纳米粒子复合构成，为非对称结构，具有各向异性，是表面物理化学性能呈现非均匀分布的纳米粒子，各自物理化学性质不因复合而消失或减弱。因此，抗体可以特异性地与具有表面抗原的细菌结合，因为所述纳米粒子具有表面效应，其特异性结合细菌的能力大大提高了 ；利用所述纳米粒子兼具的磁性能够容易实现细菌的分离。同时，所述纳米粒子兼具磁性和生物相容性，能够实现在生物医学成像中的应用。2、本专利技术所述的一种纳米粒子的制备方法，工艺简单，适合大规模的工业生产。【附图说明】为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术所述纳米粒子捕获细菌的机理图；图2是实施例1中所述纳米粒子的电镜照片；图中附图标记表示为:1_磁性粒子、2- 二氧化硅棒、3-抗体、4-纳米粒子、5-细菌、6-磁铁。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本专利技术的构思充分传达给本领域技术人员，本专利技术将仅由权利要求来限定。实施例1本实施例提供一种纳米粒子，如图1和图2所示，包括介孔二氧化硅棒2，嵌设在所述二氧化娃棒2 一端的磁性粒子1，以及负载在所述二氧化娃棒表面的抗体3 ;所述二氧化娃棒2的长度为70?200nm，所述磁性粒子I的粒径为50?60nm，所述介孔二氧化娃棒2中介孔的孔径为I?5nm。所述磁性粒子I 选自但不限于r-Fe203、MeFe203、Fe304、Mn0、Ni0、NiCoFe、FeCo、NiFe中的至少一种，其中，Me为Co、Mn、Ni中的一种；本实施例优选为Fe304。 所述纳米粒子的比表面积为838.8m2/g，累积孔体积为0.6cm3/g ;所述纳米粒子的磁响应能力为62emu/g。所述的纳米粒子的制备方法，包括如下步骤:(I)制备磁性粒子，将磁性前驱体、聚丙烯酸以及二甘醇的混合物在氮气保护下室温SOOrpm搅拌30分钟，之后加热到250°C继续SOOrpm搅拌30分钟，制得第一反应溶液。所述磁性前驱体为铁盐、锰盐、镍盐中的一种，本实施例中，所述磁性前驱体为无水三氯化铁(FeCl3)。在所述第一反应溶液中注入70°C的NaOH的二甘醇溶液，继续800rpm搅拌I小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米粒子，其特征在于，包括介孔二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及负载在所述二氧化硅棒表面的抗体；所述二氧化硅棒的长度为70～200nm，所述磁性粒子的粒径为50～150nm，所述介孔的孔径为1～5nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李力，董文飞，常智敏，张翼，王政，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32