[发明专利]一种基于四氧化三铁纳米颗粒高效组装结构的磁性复合微球的制备方法

说明书

本发明涉及磁性纳米材料技术领域，为解决现有磁性复合微球表层负载磁性物质含量少、磁响应性低，尺寸过大，制备工艺复杂、成本高的问题，提供了一种基于四氧化三铁纳米颗粒高效组装结构的磁性复合微球的制备方法，包括以下步骤：（1）制备四氧化三铁纳米颗粒的氯仿溶液；（2）制备巯基化放射状硅球模板；（3）制备放射状硅球/四氧化三铁纳米颗粒/二氧化硅微球。本发明利用载体放射状硅球的超大孔道和高度可及的内表面，实现四氧化三铁纳米颗粒的超高负载量从而达到单模板内信号最大化，兼具较好的反应动力学与较好的磁响应性。同时模板大小均一，最终得到的磁性微球粒径均一，重复性好，适用于分析检测领域。

技术领域

本发明涉及磁性纳米材料技术领域，尤其涉及一种基于四氧化三铁纳米颗粒高效组装结构的磁性复合微球的制备方法。

背景技术

磁性复合微球不仅具有在复合微球合成、制备方面的表面功能化、微观结构可控化，同时具有在磁场在的快速磁响应性，可以实现自动化操控，因而在生物医学等方面的需求与日俱增，常常被应用于免疫诊断、核酸提取、细胞分选等领域，大大提高了实际检测效率和检测灵敏度。

针对不同的需求，对磁性复合微球粒径的均一性、表面功能基团、磁响应性与微观结构的要求均有较大差异。作为免疫诊断中化学发光平台检测所用的磁性复合微球，其要求具有极好的单分散性、大小均一性、高悬浮性、高磁响应性能。传统的制备方法如：共沉淀法、热分解法等方法所制备的磁性复合微球，大小不均一，悬浮性能差，无法满足实际检测需要。因此，目前市场上化学发光用磁性复合微球多采用模板法制备。

目前，国际市场上化学发光用磁性复合微球生产商主要有Thermo Fisher、Roche、JSR等公司，其中Thermo Fisher和Roche主要利用聚合物多孔模板，磁性物质填充密度中等。JSR以聚合微球为模板，只在聚合物微球表层负载磁性物质，磁含量少，而且微球尺寸过大（3~10 μm）导致比表面积低，因而降低了吸附效率，同时工艺复杂导致成本高昂。

中国专利文献上公开了“一种制备四氧化三铁-高分子磁性复合微球的方法”，其公告号为CN 104072656A，该发明以四氧化三铁粒子和苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物组成高分子磁性复合微球，通过改变四氧化三铁与单体添加量的比例在一定范围内调控微球的磁含量，容易获得高磁含量的磁性微球。但是，该方法可控性差，难以控制每个球内的磁含量，造成不同磁分离速度有较大差异，甚至可能存在磁性极弱或者不含有磁性的微球。而且该方法合成的磁性微球尺寸过大，在溶液中悬浮稳定性差，易发生沉降。因此不适合应用在化学发光平台。

发明内容

本发明为了克服现有磁性复合微球表层负载磁性物质含量少、磁响应性低，尺寸过大且均一性差等问题，提供了一种基于四氧化三铁纳米颗粒高效组装结构的磁性复合微球的制备方法，该方法基于油溶性四氧化三铁纳米颗粒与放射状硅球模板制备磁性复合微球，采用该方法制得的磁性复合微球尺寸均一、四氧化三铁纳米颗粒负载均匀且致密、性能稳定、易于功能化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于四氧化三铁纳米颗粒高效组装结构的磁性复合微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）氩气气氛下，将油胺，N-甲基-2-吡咯烷酮和乙酰丙酮铁混合，于200~350℃搅拌反应8~15min后，将温度降至50~60℃，加入乙醇，离心收集沉淀并溶于氯仿中，得到四氧化三铁纳米颗粒的氯仿溶液；

（2）配置十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）水溶液，加入乙醚，乙醇和氨水（25~28wt%）室温搅拌15~30min，接着注入正硅酸乙酯（TEOS）和（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（MPS），室温搅拌4~6h，离心收集沉淀并萃取残余的有机模板，离心收集固体物质重复萃取一次，得到放射状硅球，将其分散在乙醇中，加入25~28wt%氨水、（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷，室温搅拌8~16h，离心收集沉淀，再分散在乙醇中，得到巯基化放射状硅球模板的乙醇溶液；