[发明专利]蛋白功能化磁性复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.蛋白功能化磁性复合材料，其特征在于，以四氧化三铁磁性微球为内核，以二氧化硅为外壳并进行表面季铵修饰，再以牛血清白蛋白进行自组装，按照下述步骤进行制备：

步骤1，合成磁性四氧化三铁纳米粒子

将可溶性三价铁离子盐加入到乙二醇的水溶液中，配成0.05～0.4mol/l的澄清溶液并加入无水乙酸钠和聚乙二醇，将溶液放入密闭加热容器中，在200～300℃下进行溶剂热反应，加热时间为8～72小时，所得产物用去离子水洗涤，40～80℃烘干，制得100～500纳米粒径的四氧化三铁纳米磁性微球；

步骤2，在步骤1合成的磁性Fe3O4纳米粒子表面形成二氧化硅外壳，以得到核壳型Fe₃O₄@SiO₂磁性材料

将步骤1制备的磁性Fe3O4纳米粒子重新分散到乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的体积比为(1～10)：1，加入过量的浓氨水和四乙氧基硅，所述步骤1制备的磁性Fe3O4纳米粒子、质量分数为25～28％的浓氨水和四乙氧基硅烷的质量比为1：(1—10)：(0.2—10)，室温下持续搅拌，以使四乙氧基硅烷在磁性粒子表面水解聚合，得到Fe3O4/SiO2磁性材料，其中浓氨水为碱性催化剂，为反应体系提供碱性环境，四乙氧基硅烷在磁性粒子表面水解聚合得到二氧化硅的外壳结构；

步骤3，在步骤2制备的Fe3O4/SiO2磁性粒子的外壳上键接表面修饰的N-三甲氧基硅丙基-N,N,N-三甲基氯化铵，以得到表面季铵修饰的Fe₃O₄@SiO₂磁性微球

将步骤2制备的磁性材料分散到甲苯和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，超声分散均匀，然后加入过量的N-三甲氧基硅丙基-N,N,N-三甲基氯化铵的甲醇溶液，以使其充分反应，通过硅烷化反应得到表面修饰季铵的磁性微球；

步骤4，将步骤3制备的表面季铵修饰的Fe₃O₄@SiO₂磁性微球活化后，以牛血清白蛋白进行表面自组装，以得到表面自组装蛋白的Fe₃O₄@SiO₂@TMA磁性微球

将步骤3制备的磁性微球置于等体积比的甲醇和去离子水中进行洗涤活化，然后在外加磁场辅助下收集磁性材料，再以牛血清白蛋白与活化后的磁性材料混合均匀并振荡，在外加磁场辅助下收集自组装了牛血清白蛋白的磁性材料。

2.根据权利要求1所述的蛋白功能化磁性复合材料，其特征在于，在步骤1中，反应温度为250—300摄氏度，反应时间为20—60小时；可溶性三价铁离子盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁或醋酸铁；无水乙酸钠的用量为3—5质量份，聚乙二醇用量为1—2质量份。

3.根据权利要求1所述的蛋白功能化磁性复合材料，其特征在于，在步骤2中，选择在室温20—25℃下机械搅拌3—24h，优选10—20小时，机械搅拌速度为每分钟100—300转；所述步骤1制备的磁性Fe3O4纳米粒子、质量分数为25～28％的浓氨水和四乙氧基硅烷的质量比为1：(4—8)：(2—6)；在外加磁场的辅助下收集磁性粒子，以去离子水和乙醇清洗3—6次，在40—80℃下真空干燥6—24h，得到干燥的Fe3O4/SiO2磁性粒子。

4.根据权利要求1所述的蛋白功能化磁性复合材料，其特征在于，在步骤3中，甲苯和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1：(1～10)；硅烷化反应在25～60℃下进行，反应时间为2～24h，优选10—20小时，机械搅拌速度为每分钟100—300转；在外加磁场的辅助下收集磁性微球，以去离子水和乙醇清洗3～6次，在40～80℃下真空干燥6～24h，得到干燥的表面修饰苯磺酸的Fe₃O₄@SiO₂磁性微球；所述步骤2制备的磁性材料与N-三甲氧基硅丙基-N,N,N-三甲基氯化铵的甲醇溶液的质量比为1：(1—20)，优选1：(8—15)，在N-三甲氧基硅丙基-N,N,N-三甲基氯化铵的甲醇溶液中，N-三甲氧基硅丙基-N,N,N-三甲基氯化铵的质量百分数为50wt％。