一种纳米磁粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米磁粒及其制备方法和应用。本发明专利技术方法制备的纳米磁粒具有粒径集中、多孔结构、磁响应时间短等优点；可用于生物样品痕量病毒核酸的富集，针对血液、唾液、内脏等生物样品可实现痕量病毒核酸的检测；降低了样品前处理的成本，增加了样品核酸检测的灵敏度和准确度，使其在核酸快速检测、病毒核酸的诊断上有更大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米磁粒及其制备方法和应用
本专利技术属于生物检测方法及材料
，具体涉及一种纳米磁粒及其制备方法和应用。
技术介绍
采用功能化磁粒进行痕量核酸的富集可有效提高聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，PCR)核酸检测方法的灵敏度。但是，目前用于核酸富集的磁粒具有一定的局限性，主要表现为粒径分布宽、表面孔隙少、磁响应时间长、分散性差等。专利CN1203916C公开了一种铁磁性多孔硅胶微球及其制备方法，所述的微球是二氧化硅/三氧化二铁的无定形纳米微粒，表面虽含有羟基，但是容易受到酸碱等反应条件的干扰并使磁性材料受到腐蚀，影响其性能的发挥。该问题也出现在其它类似的文献资料中，并且在实际应用中极大地限制了磁性材料的工作条件。
技术实现思路
本专利技术的为了解决现有技术中的上述不足，提供一种用于富集核酸的纳米磁粒及其制备方法和应用。本专利技术方法制备的纳米磁粒，可用于生物样品痕量病毒核酸的富集，针对血液、唾液、内脏等生物样品可实现痕量病毒核酸的检测。本专利技术的第一个目的是提供一种纳米磁粒的制备方法。所述的纳米磁粒的制备方法，包括以下步骤：a.以Fe2+和Fe3+为前驱体，用化学共沉淀法制备纳米Fe3O4，磁分离，分离出的黑色磁性物质为纳米Fe3O4，纳米Fe3O4经洗涤后分散在去离子水中，制备得到纳米Fe3O4分散液；b.取纳米Fe3O4分散液，均质化，在40℃～100℃、搅拌条件下逐滴加入硅酸盐溶液，用盐酸溶液调节pH至4.5～7.0，陈化3～6h，使二氧化硅包裹到纳米Fe3O4表面，磁分离，获得的磁粒用甲醇和去离子水洗涤至无杂质且pH为中性，然后分散在去离子水中得到Fe3O4@SiO2分散液；c.向Fe3O4@SiO2分散液中搅拌条件下逐滴加入HCl溶液活化，磁分离，获得的磁粒用去离子水洗至上清液呈无色澄清且pH为中性，制备得到Fe3O4@Si-OH纳米磁粒分散液。优选，所述的制备方法，步骤a为：取FeCl2和FeCl3溶于HCl溶液制得Fe2+和Fe3+前驱体；无氧条件下搅拌NaOH溶液并加热至40～100℃，加入Fe2+和Fe3+前驱体，反应20～90min；用强力磁铁进行磁分离，分离出的黑色磁性物质为纳米Fe3O4，纳米Fe3O4用去离子水洗涤至无杂质、pH为中性，然后分散在去离子水中，制备得到纳米Fe3O4分散液。优选，所述的制备方法，步骤b为：取纳米Fe3O4分散液，均质化，加热至40～100℃，在搅拌条件下逐滴加入Na2SiO3·5H2O溶液，用盐酸溶液调节pH至中性，陈化3h，使二氧化硅包裹到纳米Fe3O4表面，用强力磁铁进行磁分离，获得的磁粒用甲醇和去离子水洗涤至无杂质且pH为中性，然后分散在去离子水中得到Fe3O4@SiO2分散液。优选，所述的Fe3O4分散液的固含量与Na2SiO3·5H2O溶液的固含量的质量比为1:6～1:2。本专利技术还提供按照所述的纳米磁粒的制备方法制备得到的纳米磁粒。本专利技术还提供所述的纳米磁粒在核酸提取和富集中的应用。所述的应用，在样品核酸提取过程中加入所述的纳米磁粒富集核酸。本专利技术中核酸富集的原理：生物样品经裂解获得粗核酸，被纳米磁粒吸附的核酸与结合液结合，经洗涤除去杂质，被纳米磁粒吸附的核酸与洗脱液反应后被洗脱下来并溶解在洗脱液中，移走内含核酸的洗脱液，将其放置在多通道实时荧光PCR检测仪(以下简称PCR仪)按PCR步骤进行检测。本专利技术的纳米磁粒的制备方法，通过采用酸性溶液、水和醇类溶液交替洗涤磁粒去除其表面未反应完的铁离子、亚铁离子，有效避免磁性物质的暴露，提高磁粒的稳定性，扩大了磁珠法提取核酸时的pH范围；通过控制硅酸盐的加入量和加入速度，调节了磁粒表面硅基的厚度和孔隙度，提高了表面官能团(羟基)的载量，提升了该磁粒对核酸的富集作用。本专利技术方法制备的磁粒具有粒径分布窄、表面孔隙多、磁响应时间短、富集效果好等优点，并且该方法具有操作简单、可复现的优势，适合用于批量生产核酸提取试剂盒中的磁粒原材料。本专利技术的纳米磁粒降低了样品前处理的成本，增加了样品核酸检测的灵敏度和准确度，使其在核酸快速检测、病毒核酸的诊断上有更大的应用前景。附图说明图1为化学共沉淀法制备纳米Fe3O4装置示意图，图中1、铁架台；2、水浴锅；3、搅拌器；4、多口烧瓶；5、恒流泵或恒压漏斗；8、四氟三通；9、橡胶珠胆；10、支架；图2为合成磁粒Fe3O4@Si-OH的结构模型图；图3为磁粒粉末的红外吸收光谱图；图4为磁粒分散液的粒径分布图；图5为合成磁粒粉末的SEM形貌照片。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1一种表面带有硅羟基的纳米磁粒，按如下步骤制备(制备磁粒过程示意图如图2所示)：S1用图1所示的装置经化学共沉淀法制备超顺磁性纳米Fe3O4分散液：具体步骤如下：取2gFeCl2·4H2O和5.2gFeCl3·6H2O溶于25ml0.4molL-1的HCl溶液配制成溶液A；往烧瓶中加入250ml1.6molL-1的NaOH溶液，通入氮气并快速搅拌，加热至80℃，将溶液A迅速倒入烧瓶中，反应30min后停止搅拌，用强力磁铁(铁铷硼永磁体)进行磁分离，分离出来的黑色磁性物质是纳米Fe3O4，弃去清液，用去离子水洗涤至无杂质、pH为中性，将收集到的磁粒分散在去离子水中，制备得到超顺磁性纳米Fe3O4分散液(分散液A)，室温(5℃～35℃)保存。分散液A的主要成分为超顺磁性的纳米Fe3O4磁粒。S2由步骤S1获得的分散液A经超声30min后，移入烧瓶，通入氮气并快速搅拌，加热至80℃，在30min内采用逐滴滴加的方式加入40ml0.02molL-1的Na2SiO3·5H2O溶液，使用2molL-1的HCl溶液缓慢调节pH至6.0，在搅拌并保持恒温的条件下持续3h，使二氧化硅包裹到纳米Fe3O4表面，用强力磁铁进行磁分离，用甲醇和去离子水洗涤至无杂质且pH为中性，获得分散液B，分散液B即为Fe3O4@SiO2分散液，室温(5～35℃)保存。S3将步骤S2获得的分散液B配制成固含量为5mg/ml的分散液并将其移入烧瓶中继续搅拌，在室温的条件下，滴加20ml1.0mol/L的HCl溶液，滴加持续时间为30min，使pH调节至6.0，陈化6h，采用强力永磁体(铁铷硼磁铁)磁分离后，弃去清液，用去离子水洗至上清液呈无色澄清且pH为中性，制备得到功能性Fe3O4@Si-OH磁粒分散液(分散液C)，该分散液的主要成分为Fe3O4@Si-OH磁粒，即为本实施例制备的表面带有硅羟基的纳米磁粒。上述的步骤S1中化学共沉淀法的反应装置(图1)，其由铁架台(1)、水浴锅(2)、搅拌器(3)、多口烧瓶(4)、恒流泵或恒压漏斗(5)、四氟三通(8)、橡胶珠胆(9)、支架(10)等组成。所述铁架台(1)用于固定水浴锅(3)和支架(10)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米磁粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/na.以Fe

【技术特征摘要】
1.一种纳米磁粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.以Fe2+和Fe3+为前驱体，用化学共沉淀法制备纳米Fe3O4，磁分离，分离出的黑色磁性物质为纳米Fe3O4，纳米Fe3O4经洗涤后分散在去离子水中，制备得到纳米Fe3O4分散液；
b.取纳米Fe3O4分散液，均质化，在40℃～100℃、搅拌条件下逐滴加入硅酸盐溶液，用盐酸溶液调节pH至4.5～7.0，陈化3～6h，使二氧化硅包裹到纳米Fe3O4表面，磁分离，获得的磁粒用甲醇和去离子水洗涤至无杂质且pH为中性，然后分散在去离子水中得到Fe3O4@SiO2分散液；
c.向Fe3O4@SiO2分散液中搅拌条件下逐滴加入HCl溶液活化，磁分离，获得的磁粒用去离子水洗至上清液呈无色澄清且pH为中性，制备得到Fe3O4@Si-OH纳米磁粒分散液。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤a为：
取FeCl2和FeCl3溶于HCl溶液制得Fe2+和Fe3+前驱体；无氧条件下搅拌NaOH溶液并加热至40～100℃，加入Fe2+和Fe3+前驱体，反应20～90min；用强力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文凤，张冠文，曾成柱，刘日威，倪树标，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44