增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子及其制备方法技术

本发明专利技术是一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子及其制备方法，所述复合纳米粒子是由具有磁性纳米粒子作为内核，氧化硅作为中间层，有序介孔黑色氧化钛作为外壳构成的。其高比表面积和可磁分离的特性能够快速富集分离生物分子，具有高摩尔吸光系数的黑色氧化钛能够增强紫外可见光的吸收，有效的将激光能量转化为热能，提高物质解吸能力。本发明专利技术首先通过合成尺寸和外壳厚度可控的氧化钛包裹氧化硅包裹磁性内核复合纳米粒子，经过后加工处理的方式使复合纳米粒子外壳转变为黑色有序介孔氧化钛外壳，从而达到改善激光解吸电离的效果，扩大激光波长的使用范围，提高检测的能力，拓展了表面辅助激光解吸离子化质谱在小分子检测方面的应用。

【技术实现步骤摘要】
增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子及其制备方法
本专利技术涉及生物医学研究、药学分析检测领域，特别是一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子及其制备方法。
技术介绍
随着蛋白质组学和代谢组学研究不断深入发展，迫切需要建立一种更加准确、高通量的检测方法。基质辅助激光解吸-质谱具有高灵敏度、高通量的特点，是大分子量的蛋白、多肽的检测的主要检测手段。然而，生物体内有许多重要的小分子，调控细胞分化、信号传导、新陈代谢等整个生命过程，还可以作为疾病诊断治疗评估的依据，也是药物开发和检测的重要对象。但是由于基质辅助激光解吸离子化质谱所用是有机小分子基质，在低分子量范围内会产生较强的背景信号，干扰检测结果。因此越来越多的研究者投入到表面辅助激光解吸离子化质谱的研究当中。表面辅助激光解吸离子化质谱（SALDI-MS）是利用基质吸收激光能量转换成热能增强小分子的离子化的能力以便于质谱检测的一种分析方法。SALDI-MS具有特异性强，背景信号低，无甜点效应，检测周期短，待测物质无需复杂的处理过程，分析对象广泛等特点。SALDI-MS分析使用的基质大多数为无机纳米材料比如：硅材料、碳材料、金属材料、金属氧化物等纳米材料，其中氧化钛纳米粒子由于独特的物理、光学性能以及化学惰性等特点受到研究者的青睐。目前，主要关注改变氧化钛纳米粒子的尺寸和形貌，但是没有利用黑色氧化钛作为增强激光解吸离子化基质方面的研究，而且制备的大多是单功能纳米材料作为SADLDI-MS基质。基于氧化钛本身物理特性，通过氮元素掺杂、氢化处理、氢等离子体处理制备由于晶格缺陷而得到黑色的氧化钛，这一举措不仅增强了对紫外光的吸收，而且还可以吸收可见光，从而提高了激光解吸离子化的效率。将黑色氧化钛做成有序介孔结构作为外壳充分发挥吸附小分子物质作用，又融入了磁性的纳米粒子作为内核可以实现快速富集分离功能。因此复合物纳米粒子不仅可以发挥富集分离目标分析物的功能又可以提高质谱分析的灵敏度和检测效率，在体内小分子代谢物、药物、疾病标志物等检测领域发挥巨大的潜能。
技术实现思路
技术问题:本专利技术主要解决的技术问题是提供一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米材料及其制备方法，用于待测物的富集分离和提高质谱激光解析离子化的效率，改善了质谱检测小分子的能力。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用的一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子：所述复合纳米粒子是具有黑色有序介孔氧化钛外壳结构，其中有序介孔是通过纳米胶束自组装形成的软模板经煅烧后形成的，另外，内核是具有磁性的纳米粒子，中间层的氧化硅可保护内核不受酸腐蚀，所述复合纳米材料可以集富集分离和增强激光解吸离子化效率多功能为一体。其中：复合纳米粒子具有内核-中间层-外壳三层夹心结构，每层结构发挥不同功能，复合纳米粒子尺寸可控80～1000nm。所述内核是大小均一的磁性纳米粒子，其尺寸在50～200nm范围可控。所述磁性纳米粒子可以是未经过或经过功能修饰的Fe3O4、γ-Fe2O3、NiFe2O4、ZnFe2O4、NiZnFe2O4、MnFe2O4、CuFeMnO4、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸包裹的Fe3O4中的任何一种或混合物。所述磁性纳米粒子可以是壳聚糖、环糊精、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚乳酸、柠檬酸或聚乙烯吡咯烷酮任何一种物质修饰。所述中间层为氧化硅，氧化硅层的厚度通过调节硅源加入的量来控制。所述氧化硅的硅源可以是硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、甲基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷或正辛基乙氧基硅烷中任何一种或混合物。所述外壳为黑色有序介孔氧化钛，外壳的厚度通过有序介孔的层数控制。所述的氧化钛外壳制备使用的钛源可以是钛酸四丁酯、四氯化钛或者异丙基钛酸酯中的任何一种。所述其外壳的介孔呈有序分布，介孔孔径大小在5～20nm范围可控。所述的有序介孔的形成是通过纳米胶束自组装的形式软模板的方式。所述的黑色外壳复合纳米粒子在紫外-可见光区均有强吸收。所述的黑色氧化钛外壳制备可以通过氮气处理、氢化处理、氢等离子体处理形成晶格缺陷任何一种方式。本专利技术的一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子制备方法包括以下步骤：1）制备氧化硅包裹磁性纳米粒子：将合成磁性纳米粒子超声分散在醇/水溶液中，按照一定比例加入硅源，逐渐将氧化硅包裹在磁性纳米粒子外面，洗涤分散在醇溶液中，2）制备黑色有序介孔氧化钛复合纳米粒子：利用含有氧化钛前体的纳米胶束复合物在氧化硅包裹磁性纳米粒子的表面形成自组装，加热，搅拌过夜，产物反复洗涤后烘干，再用氮气处理、氢化处理、氢等离子体处理任何一种方式制备黑色有序介孔氧化钛复合纳米粒子。有益效果：通过本专利技术制备的增强激光解吸离子化的多功能复合纳米材料具有以下优点：1）本专利技术中制备的增强激光解吸离子化的多功能复合纳米材料为有序介孔结构，具有很高的比表面积，易于富集分离测物，为待测物提供更多附着点。2）本专利技术中制备的增强激光解吸离子的化多功能复合纳米材料的外壳为黑色氧化钛和白色氧化钛相比，增强对紫外-可见光的吸收，提高了激光解吸离子化的效率。3）本专利技术中制备的增强激光解吸离子化多功能复合纳米材料的内核为磁性纳米粒子，大小均一，尺寸可控，可以实现快速分离。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中1磁性纳米粒子，2、氧化硅包裹磁性纳米粒子复合物，3、纳米胶束复合物，4、黑色有序介孔氧化钛外壳包裹氧化硅包裹磁性内核多功能复合纳米粒子，5、复合纳米粒子中有序介孔结构。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。如图1所示，在本专利技术实施例中，所述的复合纳米粒子是通过先合成富有磁性的内核，内核的外面包裹氧化硅作为中间层，最后利用纳米胶束在氧化硅包裹磁性内核复合纳米粒子的表面层层自组装后形成有序介孔的软模板，加工处理形成成黑色有序介孔外壳。图中1磁性纳米粒子，2、氧化硅包裹磁性纳米粒子复合物，3、纳米胶束复合物，4、黑色有序介孔氧化钛外壳包裹氧化硅包裹磁性内核多功能复合纳米粒子，5、复合纳米粒子中有序介孔结构。多功能复合纳米粒子的尺寸可控制80～1000nm之间。其内核是大小均一的磁性纳米粒子，其尺寸在50～200nm范围可控。磁性纳米粒子可以是经过功能修饰的Fe3O4、γ-Fe2O3、NiFe2O4、ZnFe2O4、NiZnFe2O4、MnFe2O4、CuFeMnO4聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸包裹的Fe3O4中的任何一种或混合物。功能修饰的磁性纳米粒子可以是壳聚糖、环糊精、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚乳酸、柠檬酸或聚乙烯吡咯烷酮任何一种物质修饰。氧化硅硅源可以是硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、三甲基乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷或正辛基乙氧基硅烷中任何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子，其特征在于：复合纳米粒子具有内核-中间层-外壳三层夹心结构，复合纳米粒子尺寸为80～1000nm；/n所述内核是大小均一的磁性纳米粒子，其尺寸为50～200nm；/n所述磁性纳米粒子为未经过或经过功能修饰的Fe

【技术特征摘要】
1.一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子，其特征在于：复合纳米粒子具有内核-中间层-外壳三层夹心结构，复合纳米粒子尺寸为80～1000nm；
所述内核是大小均一的磁性纳米粒子，其尺寸为50～200nm；
所述磁性纳米粒子为未经过或经过功能修饰的Fe3O4、γ-Fe2O3、NiFe2O4、ZnFe2O4、NiZnFe2O4、MnFe2O4、CuFeMnO4、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸包裹的Fe3O4中的任何一种或混合物
所述中间层为氧化硅；
所述外壳为黑色有序介孔氧化钛。


2.如权利要求1所述的一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子，其特征在于：所述功能修饰的磁性纳米粒子可以是壳聚糖、环糊精、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚乳酸、柠檬酸或聚乙烯吡咯烷酮任何一种物质修饰。


3.如权利要求1所述的一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子，其特征在于：所述氧化硅的硅源可以是硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、甲基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷或正辛基乙氧基硅烷中任何一种或混合物。


4.如权利要求1所述的一种增强激光解吸离子化的多功能复合纳米粒子，其特征在于：所述外壳的钛源可以是钛酸四丁酯、四氯化钛或者异丙基钛酸酯中的任何一种。

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卓颖，常文亚，顾忠泽，刘道学，丁海龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32