[发明专利]具有壳核结构的磁性荧光纳米颗粒的制备方法及应用

说明书

【技术领域】

本发明属于纳米材料、生物医学技术领域，具体涉及一种磁性荧光复合纳米颗粒的制备及其应用。 

【背景技术】

现代生物医学研究领域中，标记和富集分离是必不可少的步骤。稀土荧光纳米颗粒具有荧光寿命长、Stokes位移大、激发谱较宽而发射峰尖锐等标记优势，已逐步取代传统有机荧光染料，运用于生物标记和医学诊断领域，但不具备采集和分离功能。磁性纳米颗粒具有良好的超顺磁性和表面易功能化等特点，能与欲分离的目标物相结合，在外磁场的作用下定向集中，但本身不具备标记的功能。随着科技的进步，单一的荧光纳米材料或磁性纳米材料已经难以满足学科发展需求。兼具荧光可示踪性和超顺磁响应性的双功能磁性荧光纳米颗粒具有富集和标记的双重功能，在生物医学领域有着更广阔的应用前景。 

运用传统的自主装、共沉淀等方法制备出的纳米颗粒表面粗糙、均匀性较差、荧光易淬灭等缺陷。本发明将微乳液法和layer-by-layer自组装法相结合，首先以Fe₃O₄纳米粒子作为磁性核，外包二氧化硅壳，制备具有核壳结构的二氧化硅磁性微球，再将稀土荧光物质吸附在二氧化硅的壳层上，二氧化硅壳层表面可以结合大量的稀土荧光物质。然后，再在其外面包裹上一层二氧化硅以提高其荧光磁性微球稳定性，防止团聚和荧光物质泄漏。由于颗粒里包裹了大量的稀土荧光物质，因此，所制备颗粒的荧光强度高。该磁性荧光纳米颗粒的表面可进行各种修饰，直接连接生物活性物质，将在免疫分析、疾病诊断、定量检测、磁共振成像、光动力治疗等方面发挥重要作用，极大地推动生物科学技术的发展。 

【发明内容】

本发明目的在于提供一种粒径小、磁响应性强、荧光信号强、抗光漂白性强、生物相容性好、易于表面修饰的单分散磁性荧光纳米颗粒。该颗粒可以应用于生物标记、分离、富集、检测等领域。 

本发明的磁性荧光纳米颗粒是以磁性纳米粒子为核，核外层包裹一层多孔性的SiO₂，荧光物质通过共价、静电吸附等方式固定在孔内及颗粒表面，再在此颗粒的表面包裹一层SiO₂。其粒度控制在10-500nm之间。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒的磁性内核可以是Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、MeFe₂O₄(Me＝Co、Mn、Ni)、金属Ni，Co，Fe及其合金Fe-Co，Ni-Fe等的一种或几种，优选Fe₃O₄。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒中含有的荧光物质可以是稀土元素(如：Eu³⁺、Sm³⁺、Dy³⁺、Tb³⁺等)与螯合剂形成的螯合物，该螯合物可以在紫外光激发下发射出明亮的特征性荧光。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒的制备过程中，运用的稀土元素螯合剂可以是多氨基多羧酸类螯合剂、菲咯啉类螯合剂、β-二酮类螯合剂、水杨酸类螯合剂、吡啶类螯合剂等化合物，能与三价稀土元素螯合形成螯合物、在紫外光激发下发射稀土元素特征性荧光。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒中的螯合物可以采用以下任一种方式固定在多孔二氧化硅的孔内及表面：共价偶联、静电吸附等，优选共价偶联。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒的最外层是SiO₂包覆层，既可通过正硅酸乙酯水解得到表面带有羟基的硅层，又可通过硅烷偶联剂水解得到 表面带有特定功能基团的硅层，便于直接与生物分子共价偶联或静电吸附，制成生物分子探针。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒具有荧光量子效率高、激发光谱带较宽、发射谱带窄、Stokes位移大、荧光寿命长等特点。 

本发明提出的具有核壳结构的磁性荧光纳米颗粒无生物毒性，可以用于生物医学领域中的生物标记、分离、富集、检测等领域。 

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。 

图1是磁性荧光纳米颗粒透射电镜照片(左图)和发射光谱(右图) 

具体实施方式