本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的制備方法。

背景技術(shù)：

硅納米粒子作為一種新穎的熒光納米材料，具有抗光漂白能力強(qiáng)，熒光量子產(chǎn)率高，毒性低以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，使得其在生物熒光成像領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景。目前對(duì)硅納米粒子的研究主要集中在其合成條件的簡(jiǎn)化以及單模態(tài)生物熒光成像領(lǐng)域。

目前mn²⁺摻雜的硅納米粒子的制備主要在高溫，強(qiáng)還原劑的條件下進(jìn)行。tilley,r.d.(j.phys.chem.lett,2015,6,1573-1576)以四氯化硅(sicl4)作為硅源，在無(wú)水無(wú)氧的條件下使用強(qiáng)還原劑lialh4還原sicl4和mncl2制得了mn²⁺摻雜的硅納米粒子。kauzlarich,s.m.(j.am.chem.soc.2010,132,2016–2023)以硅(si)為硅源，氫化鈉(nah)為還原劑，在無(wú)水無(wú)氧高達(dá)500℃的高溫條件下制得了mn²⁺摻雜的硅納米粒子。然而這些合成方法都需要在高溫或者強(qiáng)還原劑存在下進(jìn)行，增加了對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求以及實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種在常溫常壓下合成水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的制備方法。該方法是以水為溶劑，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(n-aptes)為硅源，抗壞血酸鈉(as)為還原劑，乙二胺四乙酸錳鈉鹽(edta-mnna2)為mn²⁺試劑，在常溫常壓下進(jìn)行合成。合成過(guò)程簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，合成的硅納米粒子具有較低的毒性及良好的生物相容性，并具有熒光和磁共振雙模態(tài)成像能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種在常溫常壓下以水為溶劑合成水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

1)將1-3mln-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到5-8ml水中，磁力攪拌3-5min，得到水解液，將1-3ml新鮮配制的0.1mol/l的抗壞血酸鈉溶液加入到水解液中，磁力攪拌25-30min，得到硅納米粒子儲(chǔ)備液；

2)將乙二胺四乙酸錳鈉鹽加入到水中，磁力攪拌1-3min，使乙二胺四乙酸錳鈉鹽充分溶解，用鹽酸調(diào)節(jié)ph值為4-6，然后加入0.3350g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)和0.5035gn-羥基丁二酰亞胺(nhs)，磁力攪拌30min，得到活化的乙二胺四乙酸錳鈉溶液；

3)將步驟1)中得到的儲(chǔ)備液加入到步驟2)得到的乙二胺四乙酸錳鈉溶液中，常溫常壓下反應(yīng)12h，得到水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子溶液；

4)采用透析的方法透析步驟3)得到的溶液，得到純凈的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子溶液，凍干，備用。

所述步驟1)中n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷與抗壞血酸鈉的摩爾比為1：0.070-0.098。

所述步驟2)中乙二胺四乙酸錳鈉鹽與1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和0.5035gn-羥基丁二酰亞胺的摩爾比為0.25-0.75:1:2.5。

所述步驟1)中n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷與步驟2)中的乙二胺四乙酸錳鈉鹽的摩爾比為1:0.25-0.75。

所述步驟4)中透析袋的分子截留量為1000da，每隔3-4h換一次水，共換3-4次水，透析時(shí)間10-12h。

本發(fā)明的有益效果是：以水為溶劑，在常溫常壓下合成水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子。合成過(guò)程簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，合成的硅納米粒子具有較低的毒性及良好的生物相容性，并具有熒光和磁共振雙模態(tài)成像能力。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的tem。

圖2為實(shí)施例1合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的hrtem。

圖3為實(shí)施例1合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的紫外-可見(jiàn)吸收譜圖及熒光發(fā)射(em＝512nm)譜圖。

圖4為實(shí)施例1合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的室溫及365nm紫外燈箱中的圖片。

圖5為實(shí)施例1合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的小鼠磁共振成像圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種在常溫常壓下以水為溶劑合成水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

1)將1mln-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到5ml水中，磁力攪拌5min，得到水解液，將3ml新鮮配制的0.1mol/l的抗壞血酸鈉溶液加入到水解液中，磁力攪拌25min，得到硅納米粒子儲(chǔ)備液；

2)將0.6610g乙二胺四乙酸錳鈉鹽加入到7ml水中，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷與乙二胺四乙酸錳鈉鹽的摩爾比為1:0.5，磁力攪拌3min，使乙二胺四乙酸錳鈉鹽充分溶解，用鹽酸調(diào)節(jié)ph值為5.0，然后加入0.3350g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)和0.5035gn-羥基丁二酰亞胺(nhs)，磁力攪拌30min，得到活化的乙二胺四乙酸錳鈉溶液；

3)將1)中得到的溶液加入到2)中，常溫常壓下反應(yīng)12h，得到水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子；

4)采用分子截留量為1000da的透析袋透析上述溶液，每隔4h換一次水，共換3次水，透析12h，得到純凈的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子溶液，凍干，備用。

圖1為合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的tem，圖中表明：合成的納米粒子分散均勻，粒徑均一，平均粒徑大約為5.1nm。

圖2為合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的hrtem，圖中表明：合成的納米粒子晶格條紋清晰，晶形良好，晶格間距為0.32nm，對(duì)應(yīng)硅的(111)晶面。

圖3為合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的紫外-可見(jiàn)吸收譜圖及熒光發(fā)射(em＝512nm)譜圖，圖中表明：合成的納米粒子在330-390nm有吸收峰，最佳發(fā)射波長(zhǎng)為512nm。

圖4為合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的室溫及365nm紫外燈箱中的圖片，圖中表明：合成的納米粒子為澄清透明的均一溶液，在紫外燈照射下發(fā)出綠色熒光。

制得的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子在小鼠體內(nèi)的磁共振成像：

水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子在小鼠體內(nèi)的磁共振成像實(shí)驗(yàn)，方法如下：將水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子(25μmolmn²⁺perkg)通過(guò)尾靜脈注入小鼠體內(nèi)，在1.2t的磁共振成像系統(tǒng)上分別測(cè)試注射前和注射30min后小鼠的磁共振成像圖。

圖5為合成的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子在小鼠體內(nèi)的磁共振成像圖，圖中表明：合成的納米粒子具有很好的磁共振成像能力，主要集中在小鼠的肝，腎部位，可以用于小鼠的磁共振成像。

實(shí)施例2：

一種在常溫常壓下以水為溶劑合成水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的制備方法，制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：步驟2)中n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷與乙二胺四乙酸錳鈉鹽的摩爾比為1:0.25，乙二胺四乙酸錳鈉鹽的加入量為0.3305g，制得純凈的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子溶液。

制得的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的檢測(cè)與實(shí)施例1類同。

實(shí)施例3：

一種在常溫常壓下以水為溶劑合成水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的制備方法，制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：步驟2)中n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷與乙二胺四乙酸錳鈉鹽的摩爾比為1:0.75，乙二胺四乙酸錳鈉鹽的加入量為0.9915g，制得純凈的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子溶液。

制得的水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子的檢測(cè)與實(shí)施例1類同。