一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法及其应用，涉及生物材料技术领域，其技术方案要点是：一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法，包括以下步骤：1)在非极性溶剂中加入表面活性剂、可溶性硅酸盐水溶液和磁性颗粒，用超声波分散制备乳液；2)在乳液中加入脂肪酸制备得到球型二氧化硅磁性颗粒，所述球型二氧化硅磁性颗粒的粒径为50

【技术实现步骤摘要】
一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及生物材料
，更具体地说，它涉及一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，人们尝试利用磁性物质进行生物相关研究和研究生物医疗服务的材料。其中，一项研究将有机功能化合物包覆在磁粒子上的磁性功能硅烷包覆颗粒，使其可用于DNA和RNA的分离纯化、蛋白质和氨基酸的分离纯化、生物传感器、药物传递系统、磁共振成像(MRi)造影剂、局部温热治疗等。磁粒子作为生物技术研究的基础材料开始被广泛应用，并被用于快速、简单地分离生物材料。分离生物材料，特别是分离核酸或蛋白质，需要进行多个提取和离心分离步骤，需要大量的时间和人力，而且会降低所分离生物材料的回收率和纯度，不适合自动化或大规模分离。然而，在最近的研究中，现有可参考美国专利No.5523231号、No.5665554号，制备了特殊的磁性颗粒，并在适当的缓冲条件下开发了一种利用磁性颗粒快速有效地分离生物材料的方法。
[0003]此外，当使用上述方法分离生物材料时，可以提供一种同时处理多个样品并分离生物材料的自动化方法。例如，当使用机器人自动装置时，可以自动处理数百或数千个样品，并且可以从样品中大量分离所需的生物材料。为了从多种细胞混合物中分离出核酸或蛋白质，需要一种有效且可重复的分离方法，近年来发展了一种利用磁颗粒进行分离的方法。从生物样本中分离核酸(DNA和RNA)是生物化学研究和诊断过程中最重要的一步，如果没有从样本中分离出遗传物质，则无法进行后续的基因检测、基因克隆、基因测序、基因扩增、cDNA合成等步骤。磁粒子分离核酸的方法是利用磁粒子诱导与生物材料成键，外加磁场作用于样品的分离方法，已知用于分离纯化DNA、RNA、蛋白质等的磁粒子的合适尺寸一般在100
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2000nm左右。
[0004]因此，为了使磁性颗粒用于基因或蛋白质的分离纯化，除具有磁性外，还应与粒子表面上连接基因或特定蛋白质的官能团缀合。为此，需要使用有机官能团或二氧化硅涂覆磁性颗粒。在用于分离上述生物材料的磁性颗粒中，氧化铁颗粒具有代表性。磁性氧化铁颗粒一般以磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(Fe
x
O
y
)、赤铁矿(Fe2O3)等形式存在，磁性氧化铁颗粒可用于分离纯化生物材料，如核酸(DNA、RNA)、分离纯化蛋白质、纯化多肽、纯化脂质等。根据上述方法制备用于分离生物材料的磁性颗粒的方法，只需将铁盐化合物采用液相还原法制备出磁性铁或氧化铁颗粒，并将所制备的磁性铁或氧化铁颗粒包覆二氧化硅、聚合物或金、银，即可制备出磁性颗粒之间无团聚和相互作用的磁性颗粒，为非磁性材料。
[0005]近年来，现有可参考美国专利No.6027945、No.6673631、No.7183002；以及日本专利No.3253638主要开发了二氧化硅磁性颗粒，但是，二氧化硅磁性颗粒的缺点是制备工艺复杂，颗粒形态不均匀，在分离纯化核酸等生物材料时分离收率降低。同时，现有可参考日本专利JP No.2001
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136970和1994
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047273中，公开了一种从使用硅酸钾水溶液和乳化剂形成两型乳液的方法中制备球形二氧化硅磁性颗粒的方法，并向其中添加硫酸铵水溶液，然
后充分搅拌。但由于上述方法需要将硫酸铵水溶液分散在WO型乳液中，并利用超声波进行充分搅拌等过程，使分散的硫酸铵水溶液胶束与硅酸钠水溶液胶束发生反应，制备过程复杂，由于硅酸钠水溶液胶束在与硫酸铵水溶液搅拌过程中发生了粒径变化，难以均匀控制所形成的二氧化硅粒径分布。现有可参考日本专利第2006
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0061494号公开了一种通过在表面上引入胺基或氯基来制备磁性功能二氧化硅包被颗粒的方法，该方法制备用于分离和纯化核酸、DNA和RNA的磁性功能二氧化硅的包被颗粒。但是，上述专利的制备方法存在使用非常昂贵的正硅酸四乙酯(TEOS)、制备过程复杂、颗粒不均匀等缺点。此外，韩国注册专利号KR0541282公开了一种用硅烷材料修饰磁性纳米颗粒并使用它的方法，然而，由于所使用的磁性纳米颗粒本身是磁性物质，存在生物毒性问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法，其具有粒径分布均匀优点；本专利技术的第二个目的在于提供上述超顺磁性硅羟基磁珠的应用。
[0007]为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法，包括以下步骤：
[0008]1)在非极性溶剂中加入表面活性剂、可溶性硅酸盐水溶液和磁性颗粒，用超声波分散制备乳液；
[0009]2)在乳液中加入脂肪酸制备得到球型二氧化硅磁性颗粒，所述球型二氧化硅磁性颗粒的粒径为50
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1000nm，zeta电位为
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30mV至
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60mV。
[0010]通过采用上述技术方案，超声波分散处理后，由表面活性剂形成胶束，该胶束为逆乳液，是在非极性溶剂油上形成水溶液胶束的形式，即WO型乳液，形成粒径均匀的可溶硅酸盐水溶液，并将磁性颗粒分散，使磁性颗粒存在于胶束中，可溶硅酸盐水溶液在内的球形胶束与添加的脂肪酸反应，制备得到完全球型的二氧化硅磁性颗粒，且尺寸均匀分布，并能够确认在球形的二氧化硅磁性颗粒表面存在羟基。
[0011]进一步地，还包括步骤3)，即，在步骤2)中制备的二氧化硅磁性颗粒的表面引入官能团：将步骤2)制备的球形二氧化硅磁性颗粒分散在溶剂中，并与化合物接触引入官能团，通过与引入官能团的化合物的键合反应来实现官能团的引入。
[0012]进一步地，所述官能团是从胺基、环氧基、(Cl
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C30)烷基、生物素基和亚氨基二乙酸基团中选择的一个或多个。
[0013]进一步地，所述非极性溶剂是一种在水中溶解度低的制备WO型乳液的溶剂，所述溶剂在水中溶解度≤8％。
[0014]进一步地，所述非极性溶剂包括但不限于环己烷、己烷、庚烷、辛烷或其混合物。
[0015]进一步地，所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂的一种。
[0016]进一步地，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂的质量分数为5％
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30％。
[0017]通过采用上述技术方案，当表面活性剂的质量分数大于30％，会影响乳化液的形成，从而无法制备出具有球形的二氧化硅磁性颗粒；当表面活性剂的质量分数小于5％时，
胶束数量过少，导致球形二氧化硅磁性颗粒的产率过低，从而导致得率降低。
[0018]进一步地，所述非离子表面活性剂包括但不限于聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯十二基醚、聚氧乙烯十六基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯辛基癸基醚、聚氧乙烯三乙基醚、聚氧乙烯壬基酚醚、聚氧乙烯辛基酚醚、聚氧乙烯苯醚、聚氧乙烯山梨醇酯、单月桂山梨醇酯、单棕榈酸山梨醇酯、山梨醇三油酸山梨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备超顺磁性硅羟基磁珠的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在非极性溶剂中加入表面活性剂、可溶性硅酸盐水溶液和磁性颗粒，用超声波分散制备乳液；2)在乳液中加入脂肪酸制备得到球型二氧化硅磁性颗粒，所述球型二氧化硅磁性颗粒的粒径为50
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1000nm，zeta电位为
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30mV至
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60mV。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)还包括过滤、洗涤和干燥，洗涤依次使用乙醇和超纯水多次清洗，干燥温度为100
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300℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂的质量分数为5％
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30％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶硅酸盐水溶液的浓度为0.1
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5mol/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶性硅酸盐水溶液与非极性溶剂的重量比为1
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20:100。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸与非极性溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯家麟，王修评，周丽沙，
申请(专利权)人：青岛欧易生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：