專利名稱：熒光磁性納米復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬納米材料領(lǐng)域，特別涉及熒光、磁性納米復(fù)合物及其制備方法，并通過控制表面性質(zhì)與生物分子進(jìn)行耦聯(lián)，應(yīng)用于生物樣品的分離、定向和檢測(cè)。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體熒光納米晶由于其特殊的物理和化學(xué)特性，已作為新一代熒光標(biāo)記物開始被廣泛應(yīng)用于光學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。利用熒光納米晶的量子尺寸效應(yīng)和量子限域效應(yīng)，可以簡(jiǎn)單地通過改變粒徑得到具有不同發(fā)光顏色的材料。利用熒光納米晶激發(fā)光譜的連續(xù)性和發(fā)射光譜的窄而對(duì)稱的特性，可大大減少多通道熒光檢測(cè)時(shí)的交叉干擾，使得選用一種激發(fā)波長(zhǎng)進(jìn)行多色分析成為可能，從而實(shí)現(xiàn)多色標(biāo)記和多指標(biāo)聯(lián)檢。熒光納米晶的高效穩(wěn)定的發(fā)光特性和較長(zhǎng)的熒光壽命，也有利于提高檢測(cè)的靈敏度，擴(kuò)大了可檢測(cè)的疾病的種類，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的定量化。2001年，美國(guó)印第安那大學(xué)的Nie等人將具有不同顏色和發(fā)光強(qiáng)度的CdSe納米晶引入到直徑為1.2微米的聚苯乙烯微球內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了多色熒光編碼。當(dāng)選用6種不同發(fā)光顏色和10種不同發(fā)光強(qiáng)度的熒光納米晶進(jìn)行任意組合時(shí)，理論上就可給100萬個(gè)蛋白分子進(jìn)行編碼。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是僅靠簡(jiǎn)單的低速離心就可成功地將產(chǎn)品分離出來，缺點(diǎn)是由于利用了聚苯乙烯微球在特殊溶劑中的溶漲特性，使得熒光納米晶進(jìn)入微球內(nèi)，受環(huán)境的影響較大，易導(dǎo)致熒光納米晶的泄漏；并且由于以高分子微球作載體，產(chǎn)品的粒徑較大，一般為亞微米到微米范圍，因而大大限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。若采用SiO2包覆熒光納米晶的方法，雖然最終產(chǎn)物比較穩(wěn)定，但由于產(chǎn)品的粒徑已減小至納米量級(jí)，又給分離和提純帶來了新的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一種熒光磁性納米復(fù)合物，具有粒度小、穩(wěn)定性好，能與抗體類生物樣品耦聯(lián)，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)抗體類生物樣品的多色熒光檢測(cè)，又可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的分離、定向和富集；設(shè)計(jì)一種制備該熒光磁性納米復(fù)合物的方法，并且裝置簡(jiǎn)單，節(jié)約成本，省時(shí)省力，操作方便。
本發(fā)明的熒光磁性納米復(fù)合物是以單個(gè)磁性納米粒子為核，核外逐層包覆聚電解質(zhì)多層膜、磁性納米粒子和聚電解質(zhì)多層膜、半導(dǎo)體熒光納米晶和聚電解質(zhì)多層膜；其粒度控制在10～300nm之間；所說的聚電解質(zhì)多層膜是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)相間包覆的1～30層。
熒光磁性納米復(fù)合物的磁性強(qiáng)度隨吸附的磁性粒子的量的增加而增加，可以比單個(gè)磁性納米粒子核的磁性強(qiáng)度增加1～100倍；其熒光強(qiáng)度亦可隨吸附的半導(dǎo)體納米晶層數(shù)的增加而增加。
本發(fā)明的熒光磁性納米復(fù)合物采用LBL(layer-by-layer)技術(shù)借助聚陽(yáng)離子電解質(zhì)/聚陰離子電解質(zhì)層將熒光納米晶組裝到磁性粒子上。
具體制備方法是，以磁性納米粒子、聚電解質(zhì)、半導(dǎo)體熒光納米晶為原料，控制磁性納米粒子、聚電解質(zhì)、半導(dǎo)體熒光納米晶的摩爾比為1∶(15～6250)∶(20～100)；經(jīng)歷吸附聚電解質(zhì)——吸附磁性納米粒子——吸附半導(dǎo)體熒光納米晶的工藝過程；所說的吸附聚電解質(zhì)是以單個(gè)磁性納米粒子為核，在鹽濃度為0.5～20mmol/L、pH值為8～10條件下，在磁性納米粒子核表面相間吸附聚電解質(zhì)多層膜，每吸附一層就利用磁性分離技術(shù)洗去體系中剩余的聚電解質(zhì)和雜質(zhì)；所說的吸附磁性納米粒子，是在磁性納米粒子核表面吸附了1～30層聚電解質(zhì)后，相間吸附磁性納米粒子和聚電解質(zhì)多層膜，吸附的磁性納米粒子的數(shù)量是單個(gè)磁性納米粒子核的10～100倍，每吸附一層就利用磁性分離技術(shù)進(jìn)行洗滌，形成磁性納米復(fù)合物；所說的吸附半導(dǎo)體熒光納米晶是，在磁性納米復(fù)合物溶液中加入半導(dǎo)體熒光納米晶，利用磁性分離技術(shù)洗滌，再吸附聚電解質(zhì)，經(jīng)層層吸附半導(dǎo)體熒光納米晶和聚電解質(zhì)，獲得熒光磁性納米復(fù)合物，半導(dǎo)體熒光納米晶的每次吸附量是前一次的1～2倍；所說的聚電解質(zhì)多層膜是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)相間包覆的1～30層。
前述的磁性納米粒子可選用Fe3O4、Fe2O3、CoFe2O4、NiFeO4、ZnFe2O4、MnFeO4等；半導(dǎo)體熒光納米晶可選CdS、CdSe、CdTe、ZnS等及其它們的摻雜復(fù)合物。前述的吸附聚電解質(zhì)體中的鹽可以是氯化鈉(NaCl)、硝酸鉀(KNO3)等。
本發(fā)明的熒光磁性納米復(fù)合物在生物樣品的檢測(cè)、生物樣品的分離和生物樣品的定向中的應(yīng)用，首先在熒光磁性納米復(fù)合物體系中加入生物樣品，于0～10℃條件下耦聯(lián)；之后進(jìn)行生物樣品多色熒光檢測(cè)或生物樣品的磁性分離或生物樣品的磁性定向。生物樣品(抗體)濃度可以在30～100μg/ml，于3～5℃條件下耦聯(lián)。這里所說的生物樣品包括蛋白質(zhì)、氨基酸、DNA、抗原、抗體等。
本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)熒光磁性納米復(fù)合物的磁性質(zhì)、熒光性質(zhì)、尺寸及表面性質(zhì)高度可控。即，可以制備出不同種磁性質(zhì)、熒光性質(zhì)、尺寸及表面性質(zhì)的熒光磁性納米復(fù)合物。磁性強(qiáng)弱可通過選用不同種類或不同粒徑的磁性材料實(shí)現(xiàn)，還可通過組裝的磁性粒子的層數(shù)來控制。熒光性質(zhì)主要包括熒光強(qiáng)度和發(fā)射波長(zhǎng)，可通過選用不同種類或不同粒徑的熒光納米晶實(shí)現(xiàn)，熒光強(qiáng)度還可通過組裝的熒光納米晶的層數(shù)來控制。納米復(fù)合物的尺寸大小可通過組裝的電解質(zhì)和納米粒子的層數(shù)來控制。熒光磁性納米復(fù)合物的表面性質(zhì)可通過熒光納米晶的表面性質(zhì)、聚電解質(zhì)的種類、進(jìn)一步表面官能化(硅烷化或表面聚合高分子)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的熒光磁性納米復(fù)合物的制備方法裝置簡(jiǎn)單，操作方便；利用磁性粒子的磁性質(zhì)，在外加磁場(chǎng)下即可實(shí)現(xiàn)被標(biāo)記物的分離；省時(shí)省力，節(jié)約成本。制得的熒光磁性納米復(fù)合物產(chǎn)品不僅可實(shí)現(xiàn)多色熒光檢測(cè)，又可同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分離、定向和富集，可廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、分子生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1).磁性納米復(fù)合物[Fe3O4/(聚陽(yáng)離子電解質(zhì)/聚陰離子電解質(zhì))m]x[簡(jiǎn)稱(Fe3O4/PEm)x]的合成。
將濃度為10mg/ml聚陽(yáng)離子電解質(zhì)(含有20mM NaCl)100μl加入到1ml、濃度為25mg/ml、pH值為9、含20mM NaCl的Fe3O4溶液中，反應(yīng)20分鐘，利用磁性分離技術(shù)洗滌后，重新分散于1ml、含20mM NaCl的pH值為9的緩沖溶液中。再加入100μl濃度為10mg/ml、含20mM NaCl的聚陰離子電解質(zhì)，反應(yīng)20分鐘后，磁性分離洗滌，重新分散于1ml、含20mM NaCl的、pH值為9的緩沖溶液中。重復(fù)上述步驟，在粒子表面吸附了m層聚電解質(zhì)后，再加入50mlFe3O4，磁性分離洗滌后，重復(fù)x次上述整個(gè)步驟(x＝1～30)，得到殼層厚度隨吸附層數(shù)的增加而增加、表面富含正電荷(或負(fù)電荷)的磁性強(qiáng)弱不同的磁性納米復(fù)合物(Fe3O4/PEm)x。
其中，磁性強(qiáng)度隨吸附的磁性納米粒子層數(shù)的增加而增加，增加范圍可為核層磁性納米粒子的10～100倍。
(2).具有不同熒光強(qiáng)度和發(fā)射波長(zhǎng)的熒光磁性納米復(fù)合物(Fe3O4/PEm)x/(CdTe/PEn)y的合成。
向(1)的產(chǎn)物中加入5ml、濃度為3mM、pH值為9、含20mM NaCl的CdTe溶液，反應(yīng)20分鐘后，磁性分離洗滌后，分散于1ml、含20mM NaCl的、pH值為9的緩沖溶液中。再加入100μl濃度為10mg/ml聚陽(yáng)離子電解質(zhì)(含有20mMNaCl)，反應(yīng)20分鐘，磁性分離洗滌，重復(fù)上述步驟，在粒子表面吸附了n層聚電解質(zhì)后，再加入CdTe，分離洗滌后，重復(fù)y次上述整個(gè)步驟(y＝1～30)，最終可得到(Fe3O4/PEm)x/(CdTe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。其中，熒光強(qiáng)度隨吸附的半導(dǎo)體納米晶量的增加可增加1～1000倍。發(fā)射波長(zhǎng)隨著CdTe粒徑的增大而有規(guī)律的紅移，可在500～730nm區(qū)間調(diào)整。
實(shí)施例2 熒光磁性納米復(fù)合物的生物耦聯(lián)。
向?qū)嵤├?制得的熒光磁性納米復(fù)合物中加入5mg/ml的抗體，4℃反應(yīng)一小時(shí)，4℃離心洗滌三次，重新分散，并在4℃條件下保存。
實(shí)施例3將實(shí)施例1中的Fe3O4換為Fe2O3，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(Fe2O3/PEm)x/(CdTe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例4將實(shí)施例1中的Fe3O4換為CoFe2O4，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(CoFe2O4/PEm)x/(CdTe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例5將實(shí)施例1中的Fe3O4換為NiFeO4，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(NiFe2O4/PEm)x/(CdTe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例6將實(shí)施例1中的Fe3O4換為ZnFe2O4，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(ZnFe2O4/PEm)x/(CdTe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例7
將實(shí)施例1中的Fe3O4換為MnFeO4，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(MnFe2O4/PEm)x/(CdTe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例8將實(shí)施例1中的CdTe換為CdSe，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(Fe3O4/PEm)x/(CdSe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例9將實(shí)施例1中的CdTe換為ZnS，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(Fe3O4/PEm)x/(ZnS/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例10將實(shí)施例1中的CdTe換為CdSe，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(Fe2O3/PEm)x/(CdSe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例11將實(shí)施例1中的CdTe換為ZnS，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(Fe2O3/PEm)x/(ZnS/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例12將實(shí)施例4中的CdTe換為CdSe，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(CoFe2O4/PEm)x/(CdSe/PEm)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例13將實(shí)施例4中的CdTe換為ZnS，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(CoFe2O4/PEm)x/(ZnS/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例14將實(shí)施例5中的CdTe換為CdSe，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(NiFe2O4/PEm)x/(CdSe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例15將實(shí)施例5中的CdTe換為ZnS，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(NiFe2O4/PEm)x/(ZnS/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例16將實(shí)施例6中的CdTe換為CdSe，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(ZnFe2O4/PEm)x/(CdSe/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
實(shí)施例17將實(shí)施例6中的CdTe換為ZnS，其它條件完全一致，得到殼層厚度及熒光強(qiáng)度隨吸附層數(shù)x、y增加而增加的(ZnFe2O4/PEm)x/(ZnS/PEn)y的熒光磁性納米復(fù)合物。按實(shí)施例2亦可得到相應(yīng)的生物耦聯(lián)產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種熒光磁性納米復(fù)合物，其特征在于，以單個(gè)磁性納米粒子為核，核外逐層包覆聚電解質(zhì)多層膜、磁性納米粒子和聚電解質(zhì)多層膜、半導(dǎo)體熒光納米晶和聚電解質(zhì)多層膜；其粒度在10～300nm范圍內(nèi)；所說的聚電解質(zhì)多層膜是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)相間包覆的1～30層。
2.一種權(quán)利要求1的熒光磁性納米復(fù)合物的制備方法，其特征在于，以磁性納米粒子、聚電解質(zhì)、半導(dǎo)體熒光納米晶為原料，控制磁性納米粒子、聚電解質(zhì)、半導(dǎo)體熒光納米晶的摩爾比為1∶(15～6250)∶(20～100)；經(jīng)歷吸附聚電解質(zhì)——吸附磁性納米粒子——吸附半導(dǎo)體熒光納米晶的工藝過程；所說的吸附聚電解質(zhì)是以單個(gè)磁性納米粒子為核，在鹽濃度為0.5～20mmol/L、pH值為8～10條件下，在磁性納米粒子核表面相間吸附聚電解質(zhì)多層膜，每吸附一層就利用磁性分離技術(shù)洗去體系中剩余的聚電解質(zhì)和雜質(zhì)；所說的吸附磁性納米粒子，是在磁性納米粒子核表面吸附了1～30層聚電解質(zhì)后，相間吸附磁性納米粒子和聚電解質(zhì)多層膜，吸附的磁性納米粒子的數(shù)量是單個(gè)磁性納米粒子核的10～100倍，每吸附一層就利用磁性分離技術(shù)進(jìn)行洗滌，形成磁性納米復(fù)合物；所說的吸附半導(dǎo)體熒光納米晶是，在磁性納米復(fù)合物溶液中加入半導(dǎo)體熒光納米晶，利用磁性分離技術(shù)洗滌，再吸附聚電解質(zhì)，經(jīng)層層吸附半導(dǎo)體熒光納米晶和聚電解質(zhì)，獲得熒光磁性納米復(fù)合物，半導(dǎo)體熒光納米晶的每次吸附量是前一次的1～2倍；所說的聚電解質(zhì)多層膜是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)相間包覆的1～30層。
3.按照權(quán)利要求2所述的熒光磁性納米復(fù)合物的制備方法，其特征在于，所說的磁性納米粒子是Fe3O4或Fe2O3或CoFe2O4或NiFeO4或ZnFe2O4或MnFeO4；所說的半導(dǎo)體熒光納米晶是CdS或CdSe或CdTe或ZnS或它們的摻雜復(fù)合物；所說的吸附聚電解質(zhì)體中的鹽是氯化鈉或硝酸鉀。
4.一種權(quán)利要求1的熒光磁性納米復(fù)合物的應(yīng)用，其特征在于，首先在熒光磁性納米復(fù)合物體系中加入生物樣品，于0～10℃條件下耦聯(lián)；之后進(jìn)行生物樣品多色熒光檢測(cè)或生物樣品的磁性分離或生物樣品的磁性定向。
全文摘要
本發(fā)明的熒光磁性納米復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用屬納米材料領(lǐng)域。以單個(gè)磁性納米粒子為核，核外逐層包覆聚電解質(zhì)多層膜、磁性納米粒子和聚電解質(zhì)多層膜、半導(dǎo)體熒光納米晶和聚電解質(zhì)多層膜；所說的聚電解質(zhì)多層膜是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)相間包覆的1～30層。經(jīng)吸附聚電解質(zhì)—吸附磁性納米粒子—吸附半導(dǎo)體熒光納米晶的過程制備。吸附的磁性納米粒子的數(shù)量是磁性納米粒子核的10～100倍，熒光納米晶的每次吸附量是前次的1～2倍。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)熒光磁性納米復(fù)合物的磁性質(zhì)、熒光性質(zhì)、尺寸及表面性質(zhì)高度可控。既可用于多色熒光檢測(cè)，又可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分離、定向和富集，適用于生物化學(xué)、分子生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K11/02GK1524925SQ0312716
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者洪霞, 白玉白, 李軍, 郭薇, 楊文勝, 李鐵津, 洪 霞 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)