[发明专利]金壳磁珠及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金壳磁珠及其制备方法和应用。该金壳磁珠包括磁性内核，还包括连续包被在磁性内核上的金壳，磁性内核为锰铁氧体，锰铁氧体的粒径为190nm～300nm，金壳的厚度为15 nm～120nm，金壳磁珠的磁饱和值为10emu/g～55emu/g。金壳磁珠的制备方法包括以下步骤：（1）制备聚醚酰亚胺修饰的锰铁氧体；（2）使所述聚醚酰亚胺修饰的锰铁氧体的表面吸附上带负电的金种子；（3）制备金壳磁珠。金壳磁珠的应用包括其作为SERS增强基底的检测应用。该金壳磁珠粒径可控、尺寸均一，具有很好的磁响应能力和SERS性能，该制备方法时间短、工艺简单、通用性强、适用性广。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及到一种金壳磁珠及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，磁性和贵金属纳米颗粒由于具有独特的磁响应和光学特性被广泛的应用到核酸提取、信息存储、催化、光子学以及表面增强拉曼散射（SERS）等诸多领域中。超顺磁性的纳米材料在外加磁场的作用下，可以很容易的被富集并且在外加磁场移除后，可以很好的重新分散到溶液中，因此这些材料的研究也越来越热。磁性材料经常被用来代替离心从溶液中捕获和富集样品。贵金属纳米颗粒由于其良好的生物相容性和简便的生化改性能力也获得了极大的关注。此外，纳米级粗糙的金表面可以放大吸附分子的拉曼信号。一个磁性内核和金属外壳可以组合成一种独特的多功能复合材料，例如金壳磁珠，银壳磁珠等。金壳磁珠具有很好的磁响应能力和稳定性，并且具有很好的生物兼容性，可以说金壳磁珠推动了这类核壳结构磁性材料的发展和应用。因此，在过去的几十年里，专家学者探索了许多制备金壳磁珠的工艺方案。有的学者通过化学键（Au-S）直接连接铁核和金纳米颗粒；有的学者利用静电作用直接连接带正电的铁核和带负电的金纳米颗粒构筑这种复合结构；有的学者利用二氧化硅中间层来构筑这种金壳的磁性结构；有的学者在铁核外用多巴胺修饰使表面带正电，然后吸附带负电的金种子，再用种子生长法来包被金壳。也有的学者利用一锅法来制备金壳磁珠。除了这些方法之外，还有一种常用的制备金壳磁珠的方法在过去的十几年里也得到了很好的研究和发展，那就是重复的盐酸羟胺种子生长法。

从热力学上来讲，羟胺或者盐酸羟胺能够把氯金酸还原成金单质，而金纳米颗粒的表面又可以加速这个过程的进行。因此，新被还原的金单质会优先在原有的金纳米颗粒上生长而不是再成核。这样就可以实现生长和成核的分离。2000年，Natan等人用羟胺种子生长法把小的金颗粒长大。2004年，Lyon等人把吸附在铁核上的金种子用该方法进行长大，包覆金壳磁珠，他们首创了这种制备金壳磁珠的方法并且命名为重复的盐酸羟胺种子生长法。整个反应包括五个重复加入盐酸羟胺和氯金酸的过程，实验过程比较繁琐，耗时较长。2009年，Gu等人利用Lyon的方法合成了Fe₂O₃/Au并且用于IgG的检测。他们在之前的基础上做了一些改进，把五步的反应过程缩短为了三步，但是每步反应时间不得低于50 min，制备过程仍然较为繁琐。2010年，Zhou等人仍然利用这种较为繁琐的五步盐酸羟胺种子生长法来制备Fe₃O₄/Au这种金壳磁珠并用于PSA的检测。但是，上面提到的这些方法都有着一些缺点，比如工艺复杂、耗时、可控性差、包被的金壳不连续或者需要借助二氧化硅中间层才能构筑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种粒径均一、具有很好的磁响应能力和SERS性能的金壳磁珠，还提供一种制备时间短、工艺简单、通用性强、适用性广的金壳磁珠的制备方法，并相应提供上述金壳磁珠作为SERS增强基底的检测应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种金壳磁珠，包括磁性内核，还包括连续包被在磁性内核上的金壳，所述磁性内核为锰铁氧体，所述锰铁氧体的粒径为190nm～300nm，所述金壳的厚度为15nm～60nm，所述金壳磁珠的磁饱和值为10emu/g～55emu/g。

作为一个总的发明构思，本申请还提供一种金壳磁珠的制备方法，包括以下步骤：