Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于生物样品DNA分离提纯的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法。通过溶剂热法制备得到Fe3O4纳米颗粒，使用

【技术实现步骤摘要】
Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法
本专利技术属于纳米复合材料领域，具体涉及的是一种用于生物样品DNA分离提纯的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法。
技术介绍
随着基因诊断、转基因食品检测、个性化医疗的快速发展，对DNA的提取已成为生物医药及农林牧渔等领域内科学研究的基础。磁珠法核酸提取，具有传统DNA提取方法无法比拟的优势，主要体现在：①能够实现自动化、大批量操作；②操作简单、用时短，提取流程步骤少；③安全无毒，不使用传统方法中的苯、氯仿等有毒试剂；④提取的核酸纯度高、浓度大。磁珠法核酸提取的关键因素是纳米磁珠，因此研制性能良好的纳米磁珠具有重要的实用价值。Fe3O4因其生物安全性好，制备方法简单，在外磁场下容易分离等特点，是生物和医学的常用磁性材料，也是目前核酸提取常用的磁性粒子。溶剂热法合成出的Fe3O4纳米粒子其性能优于其它传统合成方法，具有产物粒度分布均一、分散性好、强磁响应性等优点(H.Deng,X.L.Li,Q.Peng,et.al.,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,2782–2785)。磁性纳米粒子由于具有较高的比表面能和磁偶极相互作用，具有强烈的聚集倾向，很难保持稳定状态。因此需要对粒子表面进行修饰形成磁性复合粒子以提高粒子的分散性，保护裸露的磁性粒子。二氧化硅具有良好的物理化学稳定性和生物相容性、表面易修饰，能应用于各种不同的环境中，对DNA具有良好的吸附分离能力，是当今最为理想的包被材料。目前在Fe3O4上包裹SiO2制备Fe3O4/SiO2纳米磁球最常用的方法是法(W.A.Fink,E.Bohn,et.al.,J.ColloidInterfaceSci.,1968,26,62–69)，通过在Fe3O4纳米粒子表面水解有机硅氧烷，使SiO2包覆在磁性微粒上，得到功能化的磁性复合微粒。目前用于解离产生SiO2的有机硅氧烷为正硅酸乙酯(二氧化硅含量为28％)，制备的磁性微球往往存在分散性不够理想、粒径不均匀，形状不够规则、重现性不好等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种新的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，以更低的成本更高效的合成可高效分离提纯DNA的纳米磁珠。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，其特征在于：所述制备方法是以溶剂热法制备的四氧化三铁纳米颗粒为核，通过法包裹SiO2制得所述Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠，其中所述SiO2的硅源为聚硅酸乙酯-40。进一步的，所述的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：(1)Fe3O4纳米颗粒的制备：将六水合氯化铁溶解在乙二醇中，然后加入三水醋酸钠和聚乙二醇-2000，混合物搅拌90min，加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封，在185～200℃下反应6～72h，冷却后倒出反应液，所得产物离心分离，并用乙醇和去离子水洗涤3～4次，干燥即得所述Fe3O4纳米颗粒备用；(2)Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备：将步骤(1)中得到的纳米颗粒加入到乙醇、去离子水和氨水的混合碱性溶液中，加入柠檬酸，机械搅拌中逐滴加入聚硅酸乙酯-40，搅拌反应12h，磁分离得到包覆有硅层的磁球，用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，即得所述Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠。进一步的，步骤(1)中的物料填充度为92-96％。进一步的，步骤(1)中六水合氯化铁、三水醋酸钠和聚乙二醇-2000的质量比是1：(2～3)：(0.5～1)。进一步的，步骤(2)中乙醇：去离子水：氨水的体积比是(3～4)：4：(1～1.2)，每1升混合溶液中加入Fe3O4纳米颗粒的质量在20-30克之间。。进一步的，步骤(2)中聚硅酸乙酯-40、柠檬酸和Fe3O4纳米颗粒的质量比是(2.5～3.2)：1：(7～10)，聚硅酸乙酯-40的加入量的改变可调节磁球表面的二氧化硅层厚度。进一步的，步骤(1)中的反应时间及温度可以控制得到的纳米Fe3O4颗粒的粒径，粒径范围为160–600nm。相对于现有技术，本专利技术所述的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的制备方法在制备不同粒径Fe3O4纳米微球阶段，通过调整配方，增加体系内的含水量(使用含结晶水的无机盐)，提高填充度，以接近混合体系沸点的温度加热，提高了产率降低了成本并提高了生产时的安全性；在包裹SiO2阶段，使用聚硅酸乙酯-40为核心原料的新型配方，可提高纳米磁珠分离提纯DNA效果，并极大地降低生产成本；(2)本专利技术硅源主要原料为聚硅酸乙酯-40，区别于正硅酸乙酯，聚硅酸乙酯-40中二氧化硅含量比正硅酸乙酯高66.7％，相应各种原料的用量都相应减少，可减低成本，并减少废弃物的排放，对环境污染较小，符合绿色环保的要求；(3)采用本专利技术制备得到Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠，磁性复合微球载体的批内差和批间差都在5％以内，重复性好，通过自动化纯化体系每毫升新鲜血液平均可以提取大于40μg的基因组DNA，电泳中DNA呈明亮均一的条带，未发生降解，化学稳定性高，具有更好的DNA分离提纯效果。附图说明图1为实施例1所制得的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠粒径分布图；图2为实施例2所制得的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠粒径分布图；图3为全血基因组DNA电泳图；图4为唾液样品加入实施例1所得纳米磁珠所提取DNA的紫外光谱图；图5为全血样品加入实施例2所得纳米磁珠所提取DNA的紫外光谱图；图6为鼠尾基因组DNA电泳图；图7为实施例1所得纳米磁珠形貌图。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下面结合实施例及附图来详细说明本专利技术创造。实施例1一种Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：(1)将六水合氯化铁27g溶解在800mL乙二醇中，然后加入无水醋酸钠72g和20g聚乙二醇-2000，混合物搅拌90min，加入不锈钢反应釜中密封，在200℃中反应9h；冷却后倒出反应液，所得产物离心分离，并用无水乙醇和去离子水洗涤3–4次，干燥即得所述Fe3O4纳米颗粒备用；(2)取制备得到的Fe3O4纳米颗粒100g加入10L的三颈瓶中，依次加入无水乙醇，去离子水各2L，机械搅拌；再加入10g柠檬酸，500mL氨水，缓慢滴加聚硅酸乙酯-4030mL，机械搅拌12h；磁分离得到包覆有硅层的磁球，用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，即得到尺寸在300nm左右的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠，得到产品3。实施例2一种Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，包括以下步骤：(1)将六水合氯化铁36g溶解在800mL乙二醇中，然后加入无水醋酸钠100g和20g聚乙二醇-2000，混合物搅拌90min，加入聚四氟乙烯容器中密封，在195℃中反应36h；冷却后倒出反应液，所得产物离心分离，并用无水乙醇和去离子水洗涤3-4次，干燥即得所述Fe3O4纳米颗粒备用；(2)取制备得到的Fe3O4纳米颗粒100g加入10L的三颈瓶中，依次加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，其特征在于：所述制备方法是以溶剂热法制备的四氧化三铁纳米颗粒为核，通过

【技术特征摘要】
1.一种Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，其特征在于：所述制备方法是以溶剂热法制备的四氧化三铁纳米颗粒为核，通过法包裹SiO2制得所述Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠，其中所述SiO2的硅源为聚硅酸乙酯-40。2.根据权利要求1所述的Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)Fe3O4纳米颗粒的制备：将六水合氯化铁溶解在乙二醇中，然后加入三水醋酸钠和聚乙二醇-2000，混合物搅拌90min，加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封，在185～200℃下反应6～72h，冷却后倒出反应液，所得产物离心分离，并用乙醇和去离子水洗涤3～4次，干燥即得所述Fe3O4纳米颗粒备用；(2)Fe3O4@SiO2复合纳米磁珠的制备：将步骤(1)中得到的纳米颗粒加入到乙醇、去离子水和氨水的混合碱性溶液中，加入柠檬酸，机械搅拌中逐滴加入聚硅酸乙酯-40，搅拌反应12h，磁分离得到包覆有硅层的磁球，用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，即得所述Fe3O4@SiO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢承志，汪阳，徐靖源，余凯，
申请(专利权)人：凯杰森天津生物科技有限公司，天津医科大学，
类型：发明
国别省市：天津,12