一種木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性納米功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以磁性納米粒子(如Fe203、？6304等)為磁性介質(zhì)，通過與各種載體材料結(jié)合，可以形成具備磁導(dǎo)向的功能材料，如磁性膠囊、磁性脂質(zhì)體、磁性微球等。由于此類磁性納米粒子具有較好的超順性和表面易功能化的特性，使其在藥物釋放系統(tǒng)領(lǐng)域尤其是靶向給藥方面具有極大的應(yīng)用價(jià)值，且此類磁性納米材料可以進(jìn)一步與抗體結(jié)合，形成免疫性磁性納米粒子，在臨床和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
[0003]在生物研究方面，磁性納米顆粒屬于無機(jī)磁性顆粒。它是一種不溶性物質(zhì)，將一些具備生命活性的吸附性物質(zhì)或其他活性物質(zhì)加載在其表面，利用磁性微球與目標(biāo)細(xì)胞之間的特異性結(jié)合，在外加磁場(chǎng)的作用力之下，可以將目標(biāo)細(xì)胞分離出來。能夠用來分別細(xì)胞種類和研究種類數(shù)量分布等問題。在分子生物學(xué)方面，磁性納米顆?？梢杂脕矸蛛x純化含蛋白質(zhì)的DNA、RNA。與傳統(tǒng)方法相比，磁性納米顆粒分離RNA是根據(jù)堿基配對(duì)的原則，將一段與目標(biāo)核酸堿基互補(bǔ)的鏈段偶合，使目標(biāo)核酸得到分離，該方法簡易，快捷并且選擇性高。
[0004]木聚糖類半纖維素作為一種天然高分子，具有良好的生物相容性、可生物降解性、生理活性等優(yōu)點(diǎn)，從植物分離出的阿拉伯糖、葡萄糖和木聚糖具有免疫刺激行為，對(duì)網(wǎng)狀內(nèi)皮組織系統(tǒng)的功能有一定的作用，具有明顯的抑制惡性腫瘤-180及其它腫瘤的行為。羧甲基化木聚糖的半纖維素具有刺激T-淋巴細(xì)胞和免疫細(xì)胞的作用，是一種新型的抗癌藥物。由此可見，木聚糖類半纖維素是一種良好的天然載體聚合物，木聚糖通過季銨化改性后使整個(gè)木聚糖分子鏈具有了正電荷，將其加入紙漿料內(nèi)，可以中和漿料中的負(fù)電荷，使?jié){料中微粒表面的Zeta電位接近等電點(diǎn)，提高細(xì)小纖維和填料的留著率，因而是造紙業(yè)的重要助留劑。同時(shí)，帶正電荷的季銨化木聚糖能與纖維緊密附著，在抄紙或處理損紙時(shí)，均不會(huì)隨廢水排出，減少了排水污染，加速了漿料濾水，在造紙工業(yè)中具有重要的應(yīng)用。季銨化木聚糖還可與紙張表面帶負(fù)電荷的纖維緊密結(jié)合，形成定向排列，因而將其用作印刷紙的表面施膠劑，能顯著提高紙張的印刷適應(yīng)性，并使紙頁平滑、細(xì)膩、勻度好，這是其它半纖維素所達(dá)不到的。另外，季銨化木聚糖對(duì)具有負(fù)電荷的無機(jī)物質(zhì)懸浮物和有機(jī)物質(zhì)懸浮物都具有很好的絮凝作用，可廣泛用于溶液中呈負(fù)電性懸浮物的凈化處理。但以木聚糖季銨鹽納米顆粒作為基質(zhì)，制備磁性功能材料的研究尚未有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒的制備方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒。
[0007]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒的制備方法，包括以下制備步驟:
[0009](I)磁性微球(γ -Fe2O3)的制備:將FeCl3-6Η20溶解于乙二醇中，加入無水醋酸鈉攪拌混合均勻，然后在密封條件和170?220°C溫度下反應(yīng)，得到粉末狀固體顆粒，固體顆粒經(jīng)洗滌、干燥后得到磁性微球；
[0010](2)木聚糖季銨鹽(QX)的制備:將木聚糖溶解于有機(jī)溶劑中，然后加入堿性催化劑和環(huán)氧基季銨鹽化合物進(jìn)行季銨化改性反應(yīng)，得到木聚糖季銨鹽；
[0011](3)木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒(QX-Fe2O3)的制備:取步驟(2)的木聚糖季銨鹽溶解于蒸餾水中得到木聚糖季銨鹽溶液，然后加入步驟(I)的磁性微球，超聲混合均勻得到水相；取有機(jī)溶劑，加入表面活性劑攪拌均勻，得到油相；攪拌條件下將水相滴加到油相中，得到白色乳液，往乳液中加入交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)破乳分離后分散在水中，冷凍干燥，得到木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒。
[0012]優(yōu)選地，步驟⑴中所述的FeC13'6H20與乙二醇的摩爾體積比為1: (8?12)mmol/mL ;更優(yōu)選摩爾體積比為1:10。
[0013]優(yōu)選地，步驟(I)中所述的洗滌是指分別用乙醇和水洗滌；所述的干燥是指在60°C真空下干燥12h。
[0014]優(yōu)選地，步驟⑵中所述的有機(jī)溶劑是指無水DMSO ;所述的堿性催化劑是指吡啶；所述的環(huán)氧基季銨鹽化合物是指2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)。
[0015]優(yōu)選地，所述季銨化改性反應(yīng)的溫度為40?70°C，反應(yīng)時(shí)間為3?7h ;更優(yōu)選溫度為60°C，反應(yīng)時(shí)間為5h。
[0016]優(yōu)選地，步驟⑵中所述的木聚糖與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1: (24?36) g/mL，更優(yōu)選的質(zhì)量體積比為1:30。
[0017]優(yōu)選地，步驟(3)中所述的有機(jī)溶劑是指甲苯和氯仿的體積比為3:1的混合溶劑。
[0018]優(yōu)選地，步驟(3)中所述的破乳分離是指分別用丙酮和無水乙醇進(jìn)行離心洗滌破乳分離。
[0019]優(yōu)選地，所述的表面活性劑是指Span 80 ;表面活性劑的加入量為有機(jī)溶體積的
[0020]優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑是指POCl3，交聯(lián)劑的加入量為木聚糖季銨鹽質(zhì)量的0.02%。
[0021]優(yōu)選地，所述木聚糖季銨鹽溶液的質(zhì)量百分濃度為1%?9% ;更優(yōu)選的質(zhì)量百分濃度為5%。
[0022]優(yōu)選地，所述磁性微球與木聚糖季銨鹽的質(zhì)量比為1: (2?14);更優(yōu)選的質(zhì)量比為 1:5。
[0023]優(yōu)選地，所述油相與水相的體積比為(15?30):1 ;更優(yōu)選的體積比為30:1。
[0024]上述制備方法中，還可用多聚賴氨酸(PLL)對(duì)木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒進(jìn)行表面修飾，具體過程如下:
[0025]取木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒超聲分散于PBS緩沖溶液中，然后加入PLL溶液振蕩反應(yīng)4?8h，得到富含氨基和羧基的多聚賴氨酸木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒(PLL-QX-Fe2O3)。
[0026]上述制備方法中，還可用葉酸(FA)對(duì)木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒進(jìn)行表面修飾，具體過程如下:
[0027]取葉酸溶于有機(jī)溶劑中，攪拌條件下加入催化劑和端氨基聚醚化合物，室溫條件下反應(yīng)2?6h，反應(yīng)完成后加入水使產(chǎn)物分散均勻，過濾除去不溶物，濾液經(jīng)冷凍干燥、洗滌，得到聚醚胺改性的葉酸；取木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒超聲分散于PBS緩沖溶液中，加入聚醚胺改性的葉酸，常溫振蕩反應(yīng)4?8h，得到富含氨基和羧基的葉酸木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒(FA-QX-Fe2O3)。
[0028]優(yōu)選地，所述的催化劑是指二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS);所述的端氨基聚醚化合物是指H2N-PEG-NH2。
[0029]一種木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒，通過上述方法制備得到。
[0030]本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0031](I)本發(fā)明在制備出季銨化木聚糖的基礎(chǔ)上，利用反相微乳法合成以磁性粒子為核心，季銨鹽木聚糖為外殼的磁性納米粒子，并在所得的磁性納米粒子表面修飾多聚賴氨酸和葉酸，使其具備一定的功能材料運(yùn)用價(jià)值，為木聚糖衍生物的發(fā)展開辟新途徑；
[0032](2)本發(fā)明的制備方法原料易得，工藝簡單，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0033]圖1為實(shí)施例1得到的QX和QX-Fe2O3的FT-1R圖；
[0034]圖2為實(shí)施例1得到的γ -Fe2O3 (a)和QX-Fe2O3 (b)的SEM圖；
[0035]圖3為實(shí)施例1得到的γ -Fe2O3 (a)和QX-Fe2O3 (b)的AFM圖；
[0036]圖4為實(shí)施例2得到的PLL-QX-Fe2O3的表面氨基測(cè)定結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0038]實(shí)施例1
[0039](I)磁性微球(γ -Fe2O3)的制備:在磁力攪拌下將2.70g的FeCV6H20溶解在10mL乙二醇中，溶解0.5h得到黃色透明溶液，然后在溶液中加入7.20g無水醋酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5h，之后將溶液轉(zhuǎn)移到不銹鋼高壓釜中，密封并在200°C下加熱反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得到黑色帶磁性的粉末狀固體顆粒，將固體顆粒分別用乙醇和水洗滌三次，最后在60°C真空下干燥12h，得到磁性微球(Y-Fe2O3);
[0040](2)木聚糖季銨鹽(QX)的制備:將0.33g木聚糖放置于三口燒瓶中，加入1mL無水DMS0，在攪拌的條件下，油浴，95°C溶解1.5h后得到淡黃色的溶液，降至室溫，然后加入200 μ L吡啶和2.40g ETA (木糖單元的6倍摩爾量)，在60°C下攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后用稀鹽酸中和pH至7.0，然后將溶液滴加進(jìn)乙醇中，沉淀過濾，濾餅用95%乙醇離心洗滌三次，除去未反應(yīng)的ETA，待乙醇揮發(fā)后將沉淀溶解于水中，透析三天后冷凍干燥，得到木聚糖季銨鹽(QX)；
[0041](3)木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒(QX-Fe2O3)的制備:取一定量的木聚糖季銨鹽溶解于蒸餾水中配成質(zhì)量濃度為5%的木聚糖季銨鹽溶液，然后加入步驟(I)的磁性微球(磁性微球與木聚糖季銨鹽的質(zhì)量比為1:5)，超聲混合均勻得到水相；量取甲苯和氯仿，以3:1的體積比混合得到混合溶劑，加入混合溶劑體積2 %的表面活性劑Span 80，快速攪拌均勻，形成油相；在高速攪拌下將水相逐滴緩慢加入到油相中，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間直到形成白色乳液；往乳液中加入占季銨鹽木聚糖質(zhì)量0.02%的交聯(lián)劑POCl3，攪拌反應(yīng)Ih ;反應(yīng)結(jié)束后將乳液分別用丙酮和無水乙醇各離心洗滌三次，破乳除去混合相中的有機(jī)成分，待離心管里面的乙醇揮發(fā)完畢后，將所得固體物質(zhì)分散在水中，冷凍干燥，得到木聚糖季銨鹽納米磁性顆粒(QX-Fe2O3)。
[0042]本實(shí)施例得到的QX和QX-Fe2O3的FT-1R圖如圖1所示。由圖1可以看出:相比于QX的紅外曲線，QX-Fe2O3的紅外曲線在580cm 1處出現(xiàn)一個(gè)明顯的吸收峰，表明γ-Fe 203被成功的包裹到QX-Fe2O3中。
[0043]本實(shí)施例得到的QX-Fe2O3通過鄰菲羅啉法測(cè)定鐵含量為73.05 μ g/mg。
[0044]將本實(shí)施例得到的QX-Fe2O3納米磁性顆粒分散在裝有乙醇的試管中，在沒有外加磁場(chǎng)時(shí)形成黑色懸浮液。而在試管中懸浮液一側(cè)放上磁鐵形成外加磁場(chǎng)后，QX-Fe2O3納米磁性顆粒在磁場(chǎng)的作用下，被吸附到試管放磁鐵端，懸浮液變澄清。說明本發(fā)明制備的QX-Fe2O3具有良好的磁性。
[0045]本實(shí)施例得到的γ -Fe2O3和QX-Fe 203的SEM圖分別如圖2中(a)和(b)所示；其AFM圖分別如圖3中(a)和(b)所示。由圖2和圖3可以看出:SEM掃描得到的Y-Fe2OjM性顆粒成圓球形，尺寸在10nm以內(nèi)，QX-Fe2O3納米磁性顆粒的形狀為規(guī)則的圓球形，粒徑在8