[发明专利]磁性聚多巴胺-氧化铁纳米粒子及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机磁性纳米材料的制备，特别是一种磁性聚多巴胺-氧化铁纳米粒子及制备方法。

背景技术

随着纳米科学的不断发展，磁性纳米粒子作为一种由过渡族金属或合金的纳米粒子镶嵌在非金属介质中所组成的多功能磁性材料，因具有良好耐光性、顺磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应，广泛应用于磁性、催化、气敏、生物医学等领域。在实际应用中，纳米粒子的生长、团聚会导致磁性纳米粒子的特殊性能减弱，而且一些应用要求纳米材料做成薄膜，因此磁性纳米粒子的表面改性就变得极为重要。表面改性是指用物理和化学方法对粒子表面进行处理，有目的地改变粒子表面的物理化学性质，如表面化学结构、表面亲疏水性、反应特性和拓扑结构等。研究发现，如果将某种物质包覆于纳米或微米粒子的外表对其进行表面改性或制成复合粒子，或将两种性质不同的纳米粒子制成复合粒子，不仅可以有效地避免单一纳米粒子的团聚问题，而且还可充分发挥纳米粒子的优异特性，提高其使用效果。表面改性通常有表面物理改性和表面化学改性两种方法。物理改性通常有表面活性剂修饰法和表面沉积法。化学改性通常有偶联剂法、酯化反应法及表面接枝改性法。

聚多巴胺对氧化铁纳米粒子的表面修饰为纳米材料的制备提供了一条简便温和的新途径。从细菌到巨型海藻，所有生活在海洋里的生物体对外部基质都可以进行暂时或永久性的粘附。研究表明，贻贝分泌的超强黏液即贻贝黏附蛋白中含大量的多巴模体，多巴胺或其他儿茶酚复合物可以金属配位键合作用实现与氧化铁粒子的紧密结合，并对氧化铁粒子进行了活性基团的表面修饰。生物粘合法制备的多巴胺-氧化铁纳米粒子对人体无毒无害，具有强顺磁性、高生物粘合性和良好的生物相容性。这种聚多巴胺-氧化铁制备过程可应用到其它的无机材料制备中，避免了酸碱催化剂、有机溶剂的使用，制备工艺简便、高效、绿色、可控、通用，粒子磁性均匀、适用范围更广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性聚多巴胺-氧化铁纳米粒子及制备方法。该方法制备磁性氧化铁纳米粒子，操作简易，大小可控，稳定性好，可重复性好。本发明粒子磁性均匀、适用范围更广，可实现快速磁性分离。

本发明提供的磁性聚多巴胺-氧化铁纳米粒子是以硝酸钾、硫酸亚铁和多巴胺为原料制备，硝酸钾、硫酸亚铁(水合硫酸亚铁)和多巴胺的质量比为14∶5∶1。具体制备步骤是硝酸钾的碱性溶液与硫酸亚铁的酸性溶液混合反应，沉淀产物干燥，再加入到多巴胺-PBS溶液中，水洗涤磁性分离的产物，得到磁性氧化铁纳米粒子。

本发明提供的磁性聚多巴胺-氧化铁纳米粒子的制备方法包括以下步骤：

1)配制硝酸钾和氢氧化钾溶液，控制其浓度分别为0.1～0.5mol/L、0.02～0.06mol/L，并按体积比1∶10～1∶15的比例混合。配制浓硫酸酸化的硫酸亚铁溶液，控制其浓度为1～1.2mol/L。

2)将1)中硝酸钾混合液体系与硫酸亚铁溶液按照体积比为30∶1～42∶1的比例混匀，并即时得到胶状沉淀，将胶状沉淀体系置于恒温(85～95℃)水浴锅中继续反应3.5～5小时，期间保证反应体系充满惰性气体；去离子水洗多次至上清液电导率小于1μS/cm，40～60℃真空干燥储存。

3)将多巴胺溶解在pH 7-8的PBS缓冲液中，控制其浓度为2～5mol/L，制得多巴胺-PBS溶液。将步骤2)制得的粒子加入到多巴胺-PBS溶液中，控制其粒子浓度为2～5mmol/L，超声反应30～90min，磁性分离，去除上清液，用PBS和去离子水洗涤多次以去除未反应的底物，冷冻干燥，得到磁性氧化铁纳米粒子。

本发明提出的制备方法的优点在于：制备方法简便，粒子可实现快速磁性分离。

附图说明

图1为实施例1制备的磁性氧化铁纳米粒子透射电镜(TEM)照片。

图2为实施例2制备的磁性氧化铁纳米粒子透射电镜(TEM)照片。

图3为实施例3制备的磁性氧化铁纳米粒子透射电镜(TEM)照片。

图4为对比例1制备的磁性氧化铁纳米粒子透射电镜(TEM)照片。

具体实施方式

实施例1

准确称取氢氧化钾1.4g、硝酸钾10.1g溶于400ml纯净水中。另准确称取七水合硫酸亚铁晶体3.6g和0.05ml浓硫酸溶于13ml纯净水中。

将以上两种溶液快速混匀于烧瓶中，并将烧瓶置于90℃恒温水浴锅中，反应过程中充入氮气；4.5小时后，水洗磁性粒子并磁性分离6次，将所得粒子置于55℃真空干燥箱8小时，得到磁性纳米粒子。

实施例2