專利名稱：一種復(fù)合型磁性納米的制備方法及在小分子提取及富集中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超順磁性納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合磁性納米的制備及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
磁性材料的研究和應(yīng)用具有悠久的歷史，但當(dāng)其尺寸進(jìn)入納米范疇后，所得磁性納米材料將呈現(xiàn)出一些奇異的現(xiàn)象如超順磁性、矯頑力的變化、量子效應(yīng)、比表面積增大等。磁性納米的制備方法主要有干法、空氣氧化法、均相沉淀法、微乳液法、熱分解法和生物制備法。干法常以羥基鐵為原料，采用火焰熱分解、氣相沉淀、低溫等離子化學(xué)氣相沉淀法或激光熱分解法制備。空氣氧化法一般在酸性或堿性條件下，將亞鐵離子沉淀為Fe (OH)2,通過空氣氧化制備出晶種，然后引入亞鐵鹽，繼續(xù)通氣氧化而成。均相沉淀法是指在液相中 通過將沉淀劑引入到含有鐵離子和亞鐵離子的溶液中，生產(chǎn)納米離子的方法。該方法制備的磁性納米具有粒徑小、分散均勻等優(yōu)點(diǎn)。微乳液法是有兩種互不相溶的液體在表面活性劑作用下形成的熱力學(xué)穩(wěn)定、各向同性、外觀透明或半透明的納米粒子，用該方法制備納米粒子，產(chǎn)物均勻、單分散，可長期保持穩(wěn)定。熱分解法主要使用高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，使鐵的配合物在高溫下分解，然后經(jīng)過氧化或部分還原得到相應(yīng)的產(chǎn)物。磁性納米材料由于具有的小粒徑、超順磁性、毒副作用小、易于表面修飾等得以廣泛的應(yīng)用于生物的各種成分如生物細(xì)胞、細(xì)胞器、病毒、細(xì)菌、抗體、DNA、RNA等分離或純化或免疫分析。尤其磁性納米粒子在核算純化方面得到了充分的發(fā)揮，已經(jīng)被應(yīng)用于多種體系中DNA的提取和凈化。而未見有報(bào)道磁性納米用于環(huán)境、食品等中獸藥小分子的凈化。在獸藥殘留檢測中60 80%工作量和操作成本花在樣品前處理。傳統(tǒng)方法自動(dòng)化程度低、凈化效率低、選擇性差、成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境污染嚴(yán)重逐漸不能滿足獸藥殘留分析的發(fā)展要求。一些新的樣品處理技術(shù)被應(yīng)用到這個(gè)領(lǐng)域，如固相萃取(SPE)、基質(zhì)固相分散技術(shù)(MSPD)、超臨界流體萃取(SFE)、免疫親和色譜(IAC)等。這些技術(shù)的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)經(jīng)典方法的補(bǔ)充，使前處理技術(shù)簡便高效，高選擇性，樣品用量少，溶劑消耗量少等優(yōu)勢得到發(fā)揮。但縱觀這些技術(shù)，并沒有擺脫人工操作的方式，建立在一些硅膠微球，填料，裝柱，洗柱等流程，這又大大的限制了樣品處理的高通量，無法真正地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，不能使實(shí)驗(yàn)者從大量繁瑣的前處理工作量中上解放出來。固相萃取的應(yīng)用最為普遍成熟,SPE柱已是商品化產(chǎn)品，可選擇的品種多，一次性使用，是目前藥物殘留分析前處理的主流技術(shù)，基質(zhì)固相分散技術(shù)對生物組織樣品的處理較有效，但研磨的粒度大小和添裝技術(shù)的差別可能使淋洗曲線有所差異，方法不易標(biāo)準(zhǔn)化。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述獸藥殘留檢測樣品前處理中的不足，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，操作繁瑣等，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是開發(fā)一種制備簡易的磁性納米，能夠用于各樣品基質(zhì)中獸藥小分子的快速提取，有望與配套儀器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)樣品前處理的自動(dòng)化。本發(fā)明的創(chuàng)新主要在于采用C18及CS雙型分子對獸藥小分子進(jìn)行純化和富集。一般來說，CS修飾型材料適合分析弱極性物質(zhì)里極性稍強(qiáng)的一類物質(zhì)，C18修飾型材料適合分析弱極性物質(zhì)里極性更弱的物質(zhì)。所以本發(fā)明將兩種類型的分子按照一定的比例同時(shí)修飾磁性納米上，可以對寬范圍弱極性小分子起到很好的富集和分離。再考慮到C18分子比CS有更長的碳鏈以及存在的空間位阻效應(yīng)，CS分子能彌補(bǔ)C18 “龐大”而造成的遺留空間。本發(fā)明的目的在于提供一種Fe304@Si_C8/C18復(fù)合磁性納米簡易的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種Fe304@Si_C8/C18復(fù)合磁性納米，該復(fù)合物能夠用于樣品基質(zhì)中獸藥小分子的提取。本發(fā)明的再一目的是利用上述磁性納米粒子做為對樣品中目標(biāo)小分子物質(zhì)的富集及純化的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種Fe304@Si-C8/C18復(fù)合型，C8及C18同 時(shí)修飾的娃燒包裹型的磁性納米粒子，此納米粒子粒徑在100-1000 nm之間。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先通過均相沉淀法制備超順磁性磁流體，然后采用改良型的硅烷化修飾，制備出磁性納米，該納米以Fe304為內(nèi)核，硅氧層包裹，外表面修飾的有C8/C18，而形成一種復(fù)合型Fe304@Si-C8/C18磁性納米。上述Fe304@Si-C8/C18復(fù)合納米的制備方法具體可以包括下述步驟
(I)、均相沉淀法制備磁流體粒子8. 55g FeCl2. 4H20及23. 24g FeCl3. 6H20,溶于脫氧的50mL，25%TMA溶液，加入脫氧去離子水至500mL，在N2保護(hù)及高速攪拌下，逐步升溫至85 V -90 V ；滴加73. 6mL 25%的氨水，2M HCl調(diào)節(jié)PH保持7. 2-7. 8之間，快速攪拌30-60min，超純水進(jìn)行清洗3_5次，加入25mL TMA，加水至500mL ;取一定量溶液，乙醇清洗3次，置入真空干燥器進(jìn)行干燥，以測定磁流體粒子的濃度。(2)、磁流體粒子的預(yù)修飾取8.3g Na2SiO3，加入150ml的超純水中，調(diào)節(jié)PH至9. 5,加入70ml, 10mg/ml的上述(I)磁流體粒子，室溫快速攪拌I小時(shí)后，補(bǔ)加I. 3gNa2SiO3,繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)水洗3次，乙醇洗2次，保存在200mL乙醇相，加入100-500 μ L體積的三乙氧基硅烷處理2小時(shí)后，經(jīng)乙醇洗滌3次后，最后經(jīng)真空干燥箱進(jìn)行干燥處理。(3)、取(2)步驟預(yù)修飾的納米粒子O. 5g,加入到400mL無水乙醇中，補(bǔ)加l_4mL去離子水，加入一定體積的辛基三甲氧基硅烷(CS)/十八烷基三甲氧基硅烷(C18)混合液，反應(yīng)12-24小時(shí)后，加入一定體積的氨水，反應(yīng)1-3小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過程，控制攪拌速度在一定范圍內(nèi)。反應(yīng)結(jié)束后，用乙醇洗滌多次，真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理。本發(fā)明提供了制備一種Fe304@Si_C8/C18復(fù)合納米制備的改良新方法，以及用于食品、環(huán)境中污染物小分子的凈化和富集。制備方法的主要優(yōu)勢在于避免使用有毒有害的有機(jī)試劑，而是采用在乙醇相中進(jìn)行磁性納米的制備和修飾。結(jié)合C8及C18的長短互補(bǔ)的特色，進(jìn)行合理的優(yōu)化，使其Fe304@Si-C8/C18復(fù)合納米能夠在表面形成C8與C18的交替互補(bǔ)，充分利用有限的納米球表面空間，達(dá)到對小分子有效的純化和富集。


圖I為修飾C8/C18的磁性納米的合成路線及結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為Fe304@Si-C8/C18復(fù)合納米的透射電鏡圖，具有很好的均一性和分散性。
圖3為未修飾C8/C18的納米(a)與用C8/C18修飾的納米(b)紅外圖對比，圖中所標(biāo)封(2900cm-l)的變化表明磁性納米表面碳鏈的增加，可見經(jīng)過修飾后我們成功的制備了表面修飾C8/C18的磁性納米，與圖3直接反應(yīng)出來的疏水性是吻合的。圖4經(jīng)Fe304@Si-C8/C18純化和富集食品中存在的氯霉素類獸藥殘留，經(jīng)HPLC-MS檢測后的結(jié)果。CAP代表氯霉素，TAP代表甲砜霉素，F(xiàn)F代表弗甲砜霉素，CAP-D5為氯霉素內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例是對本發(fā)明所提供的Fe304@Si-C8/C18納米材料的制備及分離富集過程的進(jìn)一步說明，但發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I Fe304@Si_C8/C18納米材料的合成 (I)磁流體粒子的制備
8.55g FeCl2. 4H20及 23. 24g FeCl3. 6H20，溶于脫氧的 50mL，25%TMA溶液，加入脫氧去離子水至500mL，在N2保護(hù)及高速攪拌下，逐步升溫至85°C -90°C ;滴加73. 6mL 25%的氨水，2M HCl調(diào)節(jié)PH保持7. 2-7. 8之間，快速攪拌30_60min，超純水進(jìn)行清洗3_5次，加入25mLTMA,加水至500mL ;取一定量溶液，乙醇清洗3次，置入真空干燥器進(jìn)行干燥，以測定磁流體粒子的濃度。 (2)磁流體粒子的預(yù)修飾
取8.3g Na2SiO3，加入150ml的超純水中，調(diào)節(jié)PH至9. 5，加入70ml，10mg/ml的上述
(I)磁流體粒子，室溫快速攪拌I小時(shí)后，補(bǔ)加I. 3g Na2SiO3，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)水洗3次，乙醇洗2次，保存在200mL乙醇相，加入100-500 μ L體積的三乙氧基硅烷處理2小時(shí)后，經(jīng)乙醇洗滌3次后，最后經(jīng)真空干燥箱進(jìn)行干燥處理。(3)C8/C18 修飾
取(2)步驟預(yù)修飾的納米粒子O. 5g,加入到400mL無水乙醇中，補(bǔ)加l_4mL去離子水，加入一定體積的辛基三甲氧基硅烷(CS)/十八烷基三甲氧基硅烷(C18)混合液，反應(yīng)12-24小時(shí)后，加入一定體積的氨水，反應(yīng)1-3小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過程，控制攪拌速度在一定范圍內(nèi)。反應(yīng)結(jié)束后，用乙醇洗滌多次，真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理。實(shí)施例2 Fe304@Si-C8/C18納米材料用于分離和富集水溶液中的氯霉素
取上述修飾后的Fe304@Si-C8/C18磁性納米10. Omg，經(jīng)無水甲醇、氯仿、超純水清洗后備用。500 μ L含有O. I μ g/kg濃度水平的氯霉素水溶液,加入到上述磁性納米中，渦旋混合均勻，室溫下靜置l_2min，放置到磁力架上進(jìn)行分離，吸取上清液后，加入500 μ L超純水進(jìn)行清洗數(shù)次，之后加入一定體積的乙腈進(jìn)行洗脫，吸取上清乙腈溶液進(jìn)行HPLC-MS檢測。實(shí)施例3 Fe304@Si_C8/C18納米材料用于分離和富集組織樣中的氯霉素類抗生素 取一份已知陰性魚樣3. Og，加入一定量的甲砜霉素、氯霉素、弗甲砜霉素進(jìn)行充分
混合。加入5. OmL乙酸乙酯進(jìn)行抽提，把10. Omg經(jīng)無水甲醇、氯仿、超純水清洗后的Fe304@Si-C8/C18磁性納米加入進(jìn)行進(jìn)行充分混合，室溫下靜置2-3min，使用磁力架進(jìn)行吸附，棄上清后加入l.OmL超純水進(jìn)行清洗數(shù)次，加入一定體積的乙腈進(jìn)行洗脫，吸取上清乙腈溶液進(jìn)行HPLC-MS檢測。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化。均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種Fe304@Si-C8/C18復(fù)合磁性納米材料，其特征在于粒徑在IOO-IOOOnm之間，表面修飾的有C8/C18疏水分子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Fe304@Si-C8/C18復(fù)合納米的制備方法，其特征在于包括下述步驟首先進(jìn)行納米磁流體粒子(晶種)的制備，然后進(jìn)行預(yù)修飾，最后在乙醇或甲醇中進(jìn)行C8及C18表面的修飾，合成了 Fe304@Si-C8/C18復(fù)合納米復(fù)合納米。
3.一種如權(quán)利要求1，2所述的Fe304@Si-C8/C18納米的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)8. 55g FeCl2. 4H20 及 23. 24g FeCl3. 6H20，溶于脫氧的 50mL，25%TMA 溶液，加入脫氧去離子水至500mL，在N2保護(hù)及高速攪拌下，逐步升溫至85 °C -90 °C ;滴加73. 6mL 25%的氨水，2M HCl調(diào)節(jié)PH保持7. 2-7. 8之間，快速攪拌30_60min，超純水進(jìn)行清洗3_5次，加入25mL TMA,加水至500mL ;取一定量溶液，乙醇清洗3次，置入真空干燥器進(jìn)行干燥，以測定磁流體粒子的濃度；(2)取8. 3g Na2SiO3,加入150ml的超純水中，調(diào)節(jié)PH至9. 5，加入70ml, 10mg/ml的上述(I)磁流體粒子,室溫快速攪拌I小時(shí)后，補(bǔ)加I. 3g Na2SiO3,繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)水洗3次，乙醇洗2次，保存在200mL乙醇相，加入100-500 μ L體積的三乙氧基硅烷處理2小時(shí)后，經(jīng)乙醇洗滌3次后，最后經(jīng)真空干燥箱進(jìn)行干燥處理；(3)取(2)步驟預(yù)修飾的納米粒子O. 5g,加入到400mL無水乙醇中,補(bǔ)加l_4mL去離子水,加入一定體積的辛基三甲氧基硅烷(C8) /十八烷基三甲氧基硅烷(C18)混合液，反應(yīng)12-24小時(shí)后，加入一定體積的氨水，反應(yīng)1-3小時(shí),整個(gè)反應(yīng)過程,控制攪拌速度在一定范圍內(nèi)，反應(yīng)結(jié)束后，用乙醇洗滌多次，真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Fe304@Si-C8/C18納米的制備方法，其特征在于所述修飾步驟均在乙醇(或甲醇)相進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Fe304@Si-C8/C18納米的制備方法，其特征在于所述的是同時(shí)在納米表面修飾C8及C18分子。
6.一種權(quán)利要求I所述的Fe304@Si-C8/C18復(fù)合磁性納米在食品、環(huán)境等領(lǐng)域提取和富集藥物小分子的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及超順磁性納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種Fe3O4@Si-C8/C18復(fù)合磁性納米簡易制備方法及其在小分子提取中的應(yīng)用。該納米材料包含F(xiàn)e3O4，表明包裹有二氧化硅，采用較為簡易的制備方法把C8/C18同時(shí)修飾到二氧化硅表明，形成復(fù)合型的磁性納米材料，該材料具有比表面積大，對環(huán)境、食品中的小分子物質(zhì)具有很好的富集能力，其整個(gè)操作流程簡易，無須大量的有機(jī)試劑及繁瑣的萃取、吹氮濃度等步驟，該材料在食品安全檢測的前處理領(lǐng)域?qū)⒂辛己玫膽?yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07C233/18GK102810377SQ20111014448
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者張恒, 呂敬章, 謝麗琪, 湯慕瑾, 岳振峰, 萬志剛, 藍(lán)芳, 范放, 趙芳, 陳昊翰, 蔡偉增, 李麗蘇 申請人:深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局食品檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心