一种螺旋形磁性微米马达及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种螺旋形磁性微米马达及制备方法，利用可大规模工业化生产的螺旋微藻为生物模板，首先将螺旋微藻置于无水三氯化铁溶液中进行离子吸附，然后将所得的试样放置管式炉中进行烧结，在其表面及内部修饰磁性四氧化三铁颗粒，制备出螺旋形磁驱动微米马达，其表现出超顺磁性，并且在低强度旋转磁场下能够在非牛顿流体中进行受控的运动；本发明专利技术制备的原料普通易得，价格低廉，制备简单适合大规模生产，具有良好的生物相容性，并且适用于各种藻类模板，在未来的生物医学领域具有潜在的应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋形磁性微米马达及其制备方法


[0001]本专利技术属于微纳马达
，特别是涉及一种螺旋形磁性微米马达及其制备方法。

技术介绍

[0002]自20世纪初首次实现人工微米马达的运动后，微纳马达的研发及制备受到广泛的关注。微纳马达可以将能量转化为运动而在液体介质中自由移动，以微纳尺度执行任务，在不同领域中具有巨大的应用前景。螺旋形磁性微米马达是众多类型微纳马达的一种，在空间旋转磁场中，其特殊的螺旋形结构可产生轴向推动力，实现精确可控的运动，从而完成微纳尺度的任务要求。由于低强度磁场对生物细胞和组织的无害性，磁场驱动微米马达在生物及医疗领域有很大的应用前景，如生物传感和隔离、药物靶向运输、微创手术、生物成像等。
[0003]螺旋磁性微米马达可通过多种技术制造。如自卷曲技术将不同种类的金属沉积在纳米材料表面，通过控制内部应力将薄材料层卷成特定形状；掠射角沉积工艺（GLAD）通过基底的旋转，在一定倾斜角度的旋转台上控制薄膜沉积得到微米马达；以及模板辅助电沉积技术、三维激光直写技术（DLW）等，但因微米马达尺寸较小，制备过程中较难控制其形貌规格，导致这些制备技术工艺复杂，成本高昂，并且只能微量制备，无法满足大规模应用的需求。

技术实现思路

[0004]针对现有制备技术工艺复杂，成本高昂，难以大规模生产的缺点，本专利技术利用螺旋微藻特有的螺旋结构及表面电负性，在其表面修饰上四氧化三铁磁性纳米颗粒，获得具有良好生物相容性的螺旋形磁性微纳米马达；与常规的螺旋磁性微米马达制备方法相比，此方法制备简单、可大规模生产、经济高效。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种螺旋形磁性微米马达的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将鲜活的螺旋微藻在三氯化铁溶液中浸泡6-24h；（2）将步骤（1）所得的螺旋微藻过滤清洗并冷冻干燥；（3）将步骤（2）处理后的螺旋藻进行真空烧结，得到包覆四氧化三铁磁性颗粒的螺旋形微米马达。
[0006]进一步地，步骤（1）所述的三氯化铁溶液浓度为0.1mol-0.75mol/L。
[0007]进一步地，步骤（2）所述的干燥时间为48-72h。
[0008]进一步地，步骤（3）所述的真空烧结温度为500-600℃，时间为15-60min。
[0009]有益效果：螺旋藻是大规模工业化生产的微藻类之一，其具有稳定的螺旋结构，并且来源广泛、成本低廉、对环境无毒无害，是制备螺旋磁性微米马达的理想材料。本专利技术利用螺旋藻做为生
物模板，通过简单的浸泡、冷冻干燥、烧结三个步骤，在其表面修饰上四氧化三铁磁性纳米颗粒，通过控制四氧化三铁磁性纳米颗粒的尺寸，使获得的螺旋磁性微米马达表现出超顺磁性，并且在低强度旋转磁场下能够于非牛顿流体中进行受控的运动。本专利技术制备的原料普通易得，价格低廉，制备简单适合大规模生产，在未来的生物医学领域具有潜在的应用价值。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的螺旋形磁性微米马达制备流程示意图；图2为实施例1所采用地螺旋微藻原料的SEM图；图3为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的SEM图；图4为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的EDS图；图5为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的XRD图；图6为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的TGA图；图7为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的操控效果图。
具体实施方式
[0011]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：实施例1：将0.0375mol无水三氯化铁粉末溶解在50mL去离子水中，制得0.75mol/L氯化铁溶液，放入10mg螺旋微藻浸泡24h，用抽滤机在0.04MPa的真空压下将螺旋微藻过滤出，并用去离子水清洗3遍，放入冷冻干燥箱干燥72h。后将干燥的样品在真空管式炉中烧结，以8℃/min升温到550℃保温30min，随炉冷却至室温，得到包覆四氧化三铁的螺旋形磁性微米马达。
[0012]图2为实施例1的螺旋微藻原料的SEM图，可以看出其表面干净，未包覆粒子。图3为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的SEM图，可以看出经过上述浸泡、烧结等处理后，生物模板螺旋藻的表面上修饰有纳米颗粒。图4为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的EDS图，此样品在导电胶上进行EDS测试，螺旋形磁性微米马达含有C、O、Fe元素，其中C、O元素为导电胶与所制样品共有，Pt的出现是因测试前进行了喷Pt处理。图5为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的XRD图，经谱峰拟合分析得所测物质为Fe3O4磁性物质，即螺旋形磁性微米马达表面成功修饰Fe3O4纳米颗粒。图6为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的TGA图，未经处理的纯螺旋藻模板在氧气气氛下升温至600℃，其所含的C元素完全反应；制得的螺旋形磁性微米马达升温至600℃有质量剩余，为Fe3O4纳米颗粒含量。图7为实施例1制得的螺旋形磁性微米马达的操控效果图，如图所示，通过三维空间磁场 ，实现对螺旋形磁性微米马达的运动操控，使其以所需速度沿指定轨迹运动，完成微小尺度的任务要求。
[0013]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋形磁性微米马达的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将鲜活的螺旋微藻在三氯化铁溶液中浸泡6-24h；（2）将步骤（1）所得的螺旋微藻过滤清洗并冷冻干燥；（3）将步骤（2）处理后的螺旋藻进行真空烧结，得到包覆四氧化三铁磁性颗粒的螺旋形微米马达。2.根据权利要求1所述的螺旋形磁性微米马达的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的三氯化铁溶液浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊锋，吴宜杰，戴品强，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：