一种稳定的Fe3O4@SiO2磁性微球溶液的制备方法与流程

一种稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液的制备方法
技术领域
1.本发明属于医疗卫生防疫技术领域，具体涉及一种fe3o4@sio2纳米磁球稳 定水溶液的制备方法。


背景技术：

2.目前纳米磁球领域比较知名的国际制造商有promega、thermofisher、roche 等，国内性价比较高的制造商主要有海狸纳米、洛阳惠尔纳米、天根等。进口 产品具有稳定性好、颗粒均匀、沉淀性能突出等优点。但价格却比国内至少高 出50％，且供货周期长，服务较差。而国内的产品稳定性较差、颗粒沉降速度 太快，降低了自动化设备检测的数据稳定。并且国内现有技术的制备目前的技 术发展趋势包括提高磁球均匀性、稳定性和表面改性。
[0003][0004]
目前制备fe3o4@sio2纳米磁球的方法很多，比较典型的有水相共沉淀法、 热分解法、水热\溶剂热法、微乳液法等。由于fe3o4@sio2纳米磁珠表面积较大， 容易发生团聚，且化学稳定性不高，易被氧化，难以直接应用。并且国内现有 制备技术的发展趋势包括提高磁球均匀性、稳定性和表面改性。
[0005]
有鉴于此，有必要提出一种新型的纳米磁球来大幅度提升其稳定性和均一 性。
[0006]
以上充分说明了我国研发生产具有稳定性和均一性磁球的重要性。但市场 上销售的磁球存在不稳定，表面基团修饰不完全，需要有机溶剂分散，颗粒不 规则，吸附率量小，自动化程度低的缺点。


技术实现要素：

[0007]
发明目的：
[0008]
本发明提出一种稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液的制备方法，其目的在于 解决现有磁球存在不稳定，表面基团修饰不完全，需要有机溶剂分散，颗粒不 规则，吸附率量小，自动化程度低等的问题。
[0009]
技术方案：
[0010]
一种稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0011]
步骤1，将fe3o4颗粒置于蒸馏水中，再添加柠檬酸无水乙醇溶液，最后加 入氨水，形成反应液i；
[0012]
步骤2，向反应液i中缓慢滴加硅酸乙酯40，或者硅酸乙酯40和钛酸四丁 酯混合液，搅拌过夜；得到反应液ii；
[0013]
步骤3，去除反应液ii中的蒸馏水和无水乙醇，得到存有杂质的磁铁，再用 蒸馏水清洗至看不到白色颗粒物为止，加入蒸馏水即为半成品fe3o4@sio2纳米 磁球溶液；
[0014]
步骤4，将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液进行消磁或者带电或者消磁和 带电复合处理，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0015]
步骤4中消磁方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液置于同直径线圈 中，在线
圈中通入交流电，对颗粒消磁，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0016]
步骤4中消磁方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液至于微波炉中，微 波处理10
‑
20秒，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0017]
步骤4中带电方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液在机械搅拌条件下 加热至回流3
‑
6分钟，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0018]
步骤4中带电方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液在机械搅拌条件下 紫外照射3
‑
6分钟使磁球带负电，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0019]
步骤1和步骤2中蒸馏水、柠檬酸无水乙醇溶液、氨水和硅酸乙酯40的体 积比为8：8：5：0.15。
[0020]
步骤3中半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液中磁球与蒸馏水的体积比为2：1。
[0021]
步骤1中fe3o4颗粒直径为10
‑
200nm。
[0022]
步骤2中硅酸乙酯40和钛酸四丁酯溶液的ti/si摩尔比为0.1
‑
0.2。
[0023]
有益效果：
[0024]
本发明能够解决现有磁球存在不稳定，表面基团修饰不完全，需要有机溶 剂分散，颗粒不规则，吸附率量小，自动化程度低等的问题。通过在sio2表面 进行羟基修饰和苄基氯修饰提高纳米磁球特征吸附性能；通过消除超顺磁颗粒 固有磁矩，降低颗粒团聚；通过光催化作用促使颗粒带电降低磁球沉积速度， 提高纳米磁球稳定性和均一性。
附图说明
[0025]
图1为fe3o4@sio2纳米磁球；(使用60nmfe3o4为起始物)；
[0026]
图2为电泳分析结果图；(使用60nmfe3o4为起始物)；
[0027]
图3为交变电场消磁装置图；(消磁过程，以交变电场消磁为主)；
[0028]
图4为含10％ti fe3o4@sio2纳米磁球扫描电镜图；(以80nmfe3o4为起始 物)；
[0029]
图5为静电处理示意图；(以80nmfe3o4为起始物)；
[0030]
图6为稳定性测试图。
具体实施方式
[0031]
以下结合说明书附图更详细的说明本发明。
[0032]
本发明提出一种通过消磁和带电处理的纳米磁球水溶液的制备方法，通过 消除超顺磁颗粒固有磁矩，降低颗粒团聚；通过光催化作用促使颗粒带电降低 磁球沉积速度，提高纳米磁球稳定性和均一性。
[0033]
一种稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0034]
步骤1，将fe3o4颗粒置于蒸馏水中，再添加柠檬酸无水乙醇溶液，最后加 入氨水，形成反应液i；柠檬酸无水乙醇溶液中无水乙醇与柠檬酸的体积质量比 为160ml：1g；
[0035]
步骤2，向反应液i中缓慢滴加硅酸乙酯40，或者硅酸乙酯40和钛酸四丁 酯混合液，搅拌过夜(6
‑
8小时或者12
‑
15小时，具体根据实验需求而定)；得到 反应液ii；
[0036]
步骤3，去除反应液ii中的蒸馏水和无水乙醇，得到存有杂质的磁铁，再用 蒸馏水清洗至看不到白色颗粒物为止，加入蒸馏水即为半成品fe3o4@sio2纳米 磁球溶液；
[0037]
步骤4，将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液进行消磁或者带电或者消磁和 带电复
合处理，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0038]
步骤4中消磁方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液置于同直径线圈 中，在线圈中通入交流电(220v)，对颗粒消磁，获得稳定的fe3o4@sio2磁性 微球溶液。
[0039]
步骤4中消磁方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液至于微波炉中，微 波处理10
‑
20秒，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0040]
步骤4中带电方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液在机械搅拌条件下 加热至回流3
‑
6分钟，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0041]
步骤4中带电方法为将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液在机械搅拌条件下 紫外照射3
‑
6分钟使磁球带负电，获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0042]
步骤1和步骤2中蒸馏水、柠檬酸无水乙醇溶液、氨水和硅酸乙酯40的体 积比为8：8：5：0.15。
[0043]
步骤3中半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液中磁球与蒸馏水的体积比为2：1。
[0044]
步骤1中fe3o4颗粒直径为10
‑
200nm，在制备消磁的fe3o4@sio2磁性微 球溶液时使用直径为30
‑
60nm的fe3o4颗粒，通常选取30nm，40nm或者60nm 的fe3o4颗粒；在制备带负电的ti
‑
fe3o4@sio2磁性微球溶液时使用直径为 60
‑
120nm的fe3o4颗粒，通常选取60nm，80nm或者120nm的fe3o4颗粒。
[0045]
步骤2中硅酸乙酯40和钛酸四丁酯溶液的ti/si摩尔比为0.1
‑
0.2。
[0046]
实施例1
[0047]
量取800ml蒸馏水于三口反应瓶中，称取50g颗粒直径为60nm的fe3o4颗粒倒于三口反应瓶中，然后向反应瓶中加入800ml无水乙醇和5g的柠檬酸， 最后加入500ml氨水。然后量取15ml硅酸乙酯40，倒入恒压滴液漏斗中， 使其缓慢滴加到反应瓶中，然后搅拌过夜6小时。将反应液分次倒入到500ml 烧杯中，将蒸馏水和无水乙醇除去。然后在250ml的烧杯中清洗，用蒸馏水清 洗到看不到白色颗粒物为止。每次清洗完把磁铁放到烧杯底部，快速将水倒掉。 全部洗完大概会有75ml的磁球，然后加入37.5ml的蒸馏水即为半成品 fe3o4@sio2纳米磁球。保存在4℃冰箱即可。将上述半成品fe3o4@sio2纳米磁 球水溶液放入烧杯，置于同直径线圈中，在线圈中通入交流电220v，对颗粒消 磁。fe3o4@sio2纳米磁球样品的sem如图1所示，图1说明了颗粒大小，本实 施例中使用60nmfe3o4为起始物；并且图2说明了该磁球的dna提取效果，从 图2中可以看出dna提取效果为，提取纯度高、产率高、重复性好、完整的全 血dna样本。说明了我们所制备的纳米磁球具有良好的dna提取效果。图3 为交变电场消磁装置图，说明消磁过程，以交变电场消磁为主。
[0048]
实施例2
[0049]
量取1600ml蒸馏水于三口反应瓶中，称取100g颗粒直径为80nm的fe3o4颗粒倒于三口反应瓶中，然后加入1600ml无水乙醇，将柠檬酸(10g)倒入反 应瓶中，最后加入1000ml氨水。然后量取30ml硅酸乙酯40和钛酸四丁酯 (ti/si的摩尔比为0.1)，倒入恒压滴液漏斗中，使其缓慢滴加到反应瓶中，然 后搅拌过夜12小时。将反应液分次倒入到1000ml烧杯中，将蒸馏水和无水乙 醇除去。然后在500ml的烧杯中清洗，用蒸馏水清洗到看不到白色颗粒物为止。 每次清洗完把磁铁放到烧杯底部，快速将水倒掉。全部洗完大概会有150ml的 磁球，然后加入75ml的蒸馏水即为半成品fe3o4@sio2纳米磁球。保存在4℃ 冰箱即可。将上述半成品fe3o4@sio2纳米磁球水溶液放入烧杯，在机械搅拌条 件下紫外照射5分钟使磁球带
纳米磁球。保存在4℃冰箱即可。将上述半成品fe3o4@sio2纳米磁 球水溶液放入烧杯，置于同直径线圈中，在线圈中通入交流电220v，对颗粒消 磁。将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液至于微波炉中，微波处理10秒，获得 稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0058]
实施例7
[0059]
量取800ml蒸馏水于三口反应瓶中，称取50g颗粒直径为60nm的fe3o4 颗粒倒于三口反应瓶中，然后向反应瓶中加入800ml无水乙醇和5g的柠檬酸， 最后加入500ml氨水。然后量取15ml硅酸乙酯40，倒入恒压滴液漏斗中， 使其缓慢滴加到反应瓶中，然后搅拌过夜6小时。将反应液分次倒入到500ml 烧杯中，将蒸馏水和无水乙醇除去。然后在250ml的烧杯中清洗，用蒸馏水清 洗到看不到白色颗粒物为止。每次清洗完把磁铁放到烧杯底部，快速将水倒掉。 全部洗完大概会有75ml的磁球，然后加入37.5ml的蒸馏水即为半成品 fe3o4@sio2纳米磁球。保存在4℃冰箱即可。将上述半成品fe3o4@sio2纳米磁 球水溶液放入烧杯，置于同直径线圈中，在线圈中通入交流电220v，对颗粒消 磁。将半成品fe3o4@sio2纳米磁球溶液在机械搅拌条件下加热至回流3分钟， 获得稳定的fe3o4@sio2磁性微球溶液。
[0060]
对比例1
[0061]
分别将100μl本发明方法制备的fe3o4@sio2纳米磁球溶液(ti
‑ꢀ
fe3o4@sio2)和现有纳米磁球溶液滴入70ml的蒸馏水中，然后静止0分钟、3 分钟、6分钟、9分钟和12分钟，比对各纳米磁球的稳定性能。如图6所示， 从稳定性测试中可以看出我们所制备的纳米磁球的稳定性明显优于现有纳米磁 球溶液。