CN112007605A - 一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠，以超顺磁性氧化铁纳米磁珠为内核，二氧化硅为外壳得到羟基纳米磁珠核壳结构；本发明提出了一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法，其工艺流程操作简便，原料成本低，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及纳米磁珠技术领域，具体涉及一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法。
背景技术
超顺磁性纳米颗粒因其独特的性能，在生物医学领域已经得到了广泛地关注与应用。目前应用于药物装载、靶向治疗、核磁共振造影剂、分离纯化生物分子和体外诊断等领域。为满足在生物医学领域的应用，磁性微球需要满足具有较高磁灵敏度、良好的生物相容性、和磁珠表面丰富的官能团含量等特点。
目前，磁性微球的做法有将超顺磁性氧化铁纳米磁珠外包覆二氧化硅等无机或有机材料复合而成。微球表面一般修饰由不同功能的官能团如-COOH，-OH等亲水性基团，具有结合抗体、酶等生物分子的功能。磁性微球具有超顺磁性，可在磁场内显示磁性，脱离磁场后消除磁性，并重新分散。相较于有机高分子外壳材料，二氧化硅层具有很好的化学稳定性，保护内部氧化铁核结构不易氧化，在酸性条件下防止腐蚀发生核壳结构破坏的情况。二氧化硅表面同时具有良好生物相容性，大量的硅羟基也便于表面官能团的改性。
超顺磁性氧化铁纳米磁珠表面包覆二氧化硅的方法一般有Stober法(溶胶-凝胶法)、微乳液法等，其中的Stober(溶胶-凝胶)法的原理主要是硅前驱体在磁珠表面水解、聚合形成厚度均匀的硅氧网络结构层。该方法因反应时间可调控、产率高、壳结构厚度均匀而被广泛应用。目前相关的氧化铁纳米颗粒包覆二氧化硅的制备所得产物核壳结构不规则，磁响应性能不理想，且操作复杂等。如CNl935744A中描述的制备过程需要对磁性内核做表面处理等步骤且内核形貌不规则，过程操作复杂。
因此，亟待一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法的出现，其工艺流程操作简便，原料成本低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法，其工艺流程操作简便，原料成本低，降低了生产成本。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠，以超顺磁性氧化铁纳米磁珠为内核，二氧化硅为外壳得到羟基纳米磁珠核壳结构。
本发明提供一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法，其工艺流程操作简便，原料成本低，降低了生产成本。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，二氧化硅外壳的厚度通过超顺磁性氧化铁纳米磁珠和正硅酸乙酯的用量比例进行调节。
作为优选的方案，一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法包括：超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法和羟基纳米磁珠的制备方法，超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：
1)将六水合氯化铁溶解在乙二醇内配置成铁元素前驱体溶液；
2)按顺序向铁元素前驱体溶液内加入无水柠檬酸三钠和乙酸钠，得到混合溶液；
3)将所得混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封加盖；
4)将聚四氟乙烯内衬放置于金属反应釜中密封，金属反应釜放入烘箱中反应；
5)反应结束后，将所得产物分别用乙醇和纯化水洗涤至少10次以上，即得超顺磁性氧化铁纳米磁珠。
作为优选的方案，步骤4)中的金属反应釜放入烘箱中反应温度为190-210℃。
作为优选的方案，所述超顺磁性氧化铁纳米磁珠在乙醇内分散处理后，其粒径为200～400nm。
作为优选的方案，羟基纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：
1)取超顺磁性氧化铁纳米磁珠3～6g分散到2.5-3.5L极性有机溶剂中搅拌并超声反应0.5～1h；
2)滴加溶解于极性有机溶剂中的硅前驱体-正硅酸乙酯溶液101-102mL，继续搅拌和超声反应；
3)反应结束后，磁性分离出磁珠，并依次用乙醇和纯化水洗涤至少10次以上，分散在纯化水中，即得羟基纳米磁珠。
作为优选的方案，步骤1)中的极性有机溶剂包括：乙醇、纯化水和氨水。
作为优选的方案，步骤2)中的溶液浓度为9-11g/mL。
作为优选的方案，羟基纳米磁珠在乙醇内分散处理后，其粒径为300～500nm。
附图说明
图1为本发明实施例提供的羟基纳米磁珠的电镜图片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
除非特别指明，以下实施例中所用的试剂均可从正规渠道商购获得。
为了达到本发明的目的，本发明提供一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠，以超顺磁性氧化铁纳米磁珠为内核，二氧化硅为外壳得到羟基纳米磁珠核壳结构。
本发明提供一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠及其制备方法，其工艺流程操作简便，原料成本低，降低了生产成本。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
在一些实施例中，二氧化硅外壳的厚度通过超顺磁性氧化铁纳米磁珠和正硅酸乙酯的用量比例进行调节。
在一些实施例中，一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法包括：超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法和羟基纳米磁珠的制备方法，超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：
1)将六水合氯化铁溶解在乙二醇内配置成铁元素前驱体溶液；
2)按顺序向铁元素前驱体溶液内加入无水柠檬酸三钠和乙酸钠，得到混合溶液；
3)将所得混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封加盖；
4)将聚四氟乙烯内衬放置于金属反应釜中密封，金属反应釜放入烘箱中反应；
5)反应结束后，将所得产物分别用乙醇和纯化水洗涤至少10次以上，即得超顺磁性氧化铁纳米磁珠。
在一些实施例中，步骤4)中的金属反应釜放入烘箱中反应温度为190-210℃。
在一些实施例中，所述超顺磁性氧化铁纳米磁珠在乙醇内分散处理后，其粒径为200～400nm。
在一些实施例中，羟基纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：
1)取超顺磁性氧化铁纳米磁珠3～6g分散到2.5-3.5L极性有机溶剂中搅拌并超声反应0.5～1h；
2)滴加溶解于极性有机溶剂中的硅前驱体-正硅酸乙酯溶液101-102mL，继续搅拌和超声反应；
3)反应结束后，磁性分离出磁珠，并依次用乙醇和纯化水洗涤至少10次以上，分散在纯化水中，即得羟基纳米磁珠。
在一些实施例中，步骤1)中的极性有机溶剂包括：乙醇、纯化水和氨水。
在一些实施例中，步骤2)中的溶液浓度为9-11g/mL。
在一些实施例中，羟基纳米磁珠在乙醇内分散处理后，其粒径为300～500nm。
本发明的羟基纳米磁珠核壳结构具有快速磁响应能力，磁珠制备过程整体由两步组成，且壳结构可调控，表面亦可方便改性为其它官能团。
超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法：
称取16.2g FeCl3·6H2O(六水合氯化铁)于烧杯中，加入400mL乙二醇，搅拌至完全溶解；在烧杯中加入1.0g无水柠檬酸三钠，继续搅拌至完全溶解，接着继续在烧杯中分别加入24g乙酸钠，继续搅拌至完全溶解，得到混合溶液；搅拌结束后，将混合溶液加入到250mL聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬装入金属反应釜内密封；安装好金属反应釜后，将其放入烘箱，烘箱温度设定为200℃，反应10h；反应结束后收集磁珠并反复用乙醇和纯化水洗涤10次以上，得到超顺磁性氧化铁纳米磁珠分散液。
羟基纳米磁珠的制备方法：
在5L圆底烧瓶中分别加入2000mL乙醇、600mL纯化水、3mL氨水和6.0g超顺磁性氧化铁纳米磁珠；在超声仪上安装机械搅拌装置，设置超声时间为1h，安装上述圆底烧瓶，边搅拌边超声处理反应体系，搅拌速度为200rpm；
取9mL正硅酸乙酯并用100mL无水乙醇稀释，然后加入到恒压滴液漏斗中；在装置超声反应1h后在烧瓶上安装恒压滴液漏斗，将正硅酸乙酯/乙醇混合液逐滴加入到反应体系中，继续边搅拌边超声反应；反应结束后拆掉反应装置，先用磁性分离器收集磁珠，接着用无水乙醇洗涤3次，然后用纯化水洗涤7次，最后得羟基纳米磁珠分散液。
羟基纳米磁珠得制备流程：
在5L圆底烧瓶中分别加入2000mL乙醇、600mL纯化水、1mL氨水和3.0g超顺磁性氧化铁纳米磁珠；在超声仪上安装机械搅拌装置，设置超声时间为0.5min，安装上述圆底烧瓶，边搅拌边超声处理反应体系，搅拌速度为200rpm；
取9mL正硅酸乙酯并用100mL无水乙醇稀释，然后加入到恒压滴液漏斗中；在装置超声反应0.5h后在烧瓶上安装恒压滴液漏斗，将正硅酸乙酯/乙醇混合液逐滴加入到反应体系中，继续边搅拌边超声反应；反应结束后拆掉反应装置，先用磁性分离器收集磁珠，接着用无水乙醇洗涤3次，然后用纯化水洗涤7次，最后得到羟基纳米磁珠分散液。
超顺磁性氧化铁纳米磁珠合成过程的反应式：
FeCl3·6H2O→Fe3++Cl-+H2O
羟基纳米磁珠合成过程反应式：
Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠，其特征在于，以超顺磁性氧化铁纳米磁珠为内核，二氧化硅为外壳得到羟基纳米磁珠核壳结构。
2.根据权利要求1所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠，其特征在于，二氧化硅外壳的厚度通过超顺磁性氧化铁纳米磁珠和正硅酸乙酯的用量比例进行调节。
3.一种用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，包括：超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法和羟基纳米磁珠的制备方法，超顺磁性氧化铁纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：
1)将六水合氯化铁溶解在乙二醇内配置成铁元素前驱体溶液；
2)按顺序向铁元素前驱体溶液内加入无水柠檬酸三钠和乙酸钠，得到混合溶液；
3)将所得混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封加盖；
4)将聚四氟乙烯内衬放置于金属反应釜中密封，金属反应釜放入烘箱中反应；
5)反应结束后，将所得产物分别用乙醇和纯化水洗涤至少10次以上，即得超顺磁性氧化铁纳米磁珠。
4.根据权利要求3所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，步骤4)中的金属反应釜放入烘箱中反应温度为190-210℃。
5.根据权利要求3所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，所述超顺磁性氧化铁纳米磁珠在乙醇内分散处理后，其粒径为200～400nm。
6.根据权利要求3所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，羟基纳米磁珠的制备方法包括以下步骤：
1)取超顺磁性氧化铁纳米磁珠3～6g分散到2.5-3.5L极性有机溶剂中搅拌并超声反应0.5～1h；
2)滴加溶解于极性有机溶剂中的硅前驱体-正硅酸乙酯溶液101-102mL，继续搅拌和超声反应；
3)反应结束后，磁性分离出磁珠，并依次用乙醇和纯化水洗涤至少10次以上，分散在纯化水中，即得羟基纳米磁珠。
7.根据权利要求6所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，步骤2)中的溶液浓度为9-11g/mL。
8.根据权利要求6所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，步骤1)中的极性有机溶剂包括：乙醇、纯化水和氨水。
9.根据权利要求6所述的用于核酸提取的羟基纳米磁珠的制备方法，其特征在于，羟基纳米磁珠在乙醇内分散处理后，其粒径为300～500nm。
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