[发明专利]多功能磁性纳米复合体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能磁性纳米复合体及其制备方法与应用。

背景技术

磁性纳米颗粒由于具有尺寸可控，能实现磁场驱动的操作和增强核磁成像对比度等优点而在生物学和医学领域有着广泛的应用，比如蛋白纯化，药物运输和医学成像。而多功能磁性纳米颗粒由于其在生物医学领域有着潜在的优势而成为许多研究者关注的对象。目前这类以磁性纳米颗粒为基础的多功能磁性纳米复合体的制备主要有两种方法：一种是分子功能化磁性纳米粒子；另一种是将磁性纳米颗粒和其他功能化纳米颗粒整合。其中，前者由于简单易修饰，而且与适当的配体，蛋白等结合能实现特异性选择性识别而应用较广。

目前利用后修饰功能化来制备磁性纳米粒子的方法主要是通过纳米粒子表面一系列官能团的设计以修饰上不同的分子来实现不同的功能，例如Fe₃O₄-EDTA-钇，镱，铒多功能磁性纳米颗粒的制备，Fe₃O₄的表面覆盖钇，镱和铒组成的壳层实现其荧光性，然后再包裹二氧化硅，修饰链酶亲和素来赋予其生物亲和性（Cheng J．Mater．Chem．2004，14，1336）；多功能纳米探针Fe₃O₄-PEG-Cy5．5的制备，Fe₃O₄表面共价结合双功能性的PEG聚合物链，然后在修饰上氯霉素和近红外荧光分子Cy5．5，得到同时具有核磁共振和荧光性能的纳米颗粒（Zhang Nano Lett．5，2005，1003）。但是这些制备过程比较繁琐，存在复杂的官能团设计，而且其应用范围很难简单的得到拓展，所以开发一种无需官能团设计，能通过简单步骤来同时实现磁性纳米颗粒多功能化的简易方法是十分有意义的。

聚合物科学是当前研究的热点，其在药物控释，分子开关，催化等领域有着广泛的应用。其中活性聚合物链由于具有可以调控的官能度，能在高官能度时实现不同的分子的逐步修饰，所以将活性聚合物应用到磁性纳米颗粒表面来实现其多功能化是目前有待开发的一个重要方向，有着十分光明的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能磁性纳米复合体及其制备方法与应用。

本发明提供的磁性纳米复合体，由核层和壳层组成；

其中，构成所述核层的材料为磁性纳米颗粒；

构成所述壳层的材料是表面由外至内依次修饰有具有荧光活性的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和硅烷偶联剂的二氧化硅；

所述核层和壳层的质量比为1-10：1-4，优选1：1.8。

上述纳米复合体中，所述磁性纳米颗粒选自钴的氧化物、铁的氧化物、锰的氧化物、锌的氧化物、镍的氧化物和铜的氧化物中的至少一种，优选四氧化三铁；所述磁性纳米颗粒可以通过磁性分离时间不同进行磁性编码；

所述磁性纳米颗粒的粒径为1-50nm，优选10nm；

所述核层的厚度为1-50nm，优选10nm；该核层具有超顺磁性；

壳层是增加复合体稳定性和生物相容性的二氧化硅层，二氧化硅层的厚度可以通过原料三乙氧基硅烷进行调节；所述壳层的厚度为1-50nm，优选5nm；后修饰的活性聚合物用来实现磁性纳米颗粒的荧光性和特异性识别性；所述PGMA的链长可以通过投料量或反应时间进行调节；

所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。

该壳层中，用硅烷偶联剂修饰二氧化硅的方法为常规方法，如可按照如下步骤进行：将二氧化硅与硅烷偶联剂于乙醇中在室温搅拌混匀后，再洗涤，即得到硅烷偶联剂修饰的二氧化硅。其中，所述室温搅拌混匀步骤中，时间可为24小时；洗涤步骤所用溶剂选自水和乙醇中的至少一种。

所述具有荧光活性的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA-AMC）是按照包括如下步骤的方法制备而得：

1）以2-溴丙酸乙酯（EBP）为引发剂，以溴化铜（CuBr）和联吡啶（bpy）为催化剂，以甲基丙烯缩水甘油酯（GMA）为单体，在氮气保护下于溶剂中混匀进行原子转移自由基聚合反应，反应完毕得到聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）；

2）将步骤1）所得聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和染料于溶剂中混匀进行反应，反应完毕得到具有荧光活性的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯。

所述步骤1）反应步骤中，所述2-溴丙酸乙酯、溴化铜、联吡啶和甲基丙烯缩水甘油酯的投料摩尔比为1：1：3：300-7000，优选1：1：3：6800，时间为4-24小时，优选24小时，温度为50-60℃，优选55℃；