三层核壳结构金磁纳米颗粒的制备方法
磁性材料是一种历史悠久的传统材料。研究表明当其尺寸进入纳米尺度后，所得磁性纳米材料将呈现出一些特殊的物理现象,如:矫顽力的变化、超顺磁性、居里温度的下降等。因为这些特性，磁性纳米颗粒作为纳米材料的重要组成部分，目前已成为材料、信息、生物、化学等领域的研究热点。由于磁性纳米颗粒具有分离速度快、效率高、操作简单、易实现功能化、易实现自动化及不影响分离物质的活性等优越的物理化学性质和生物相容性，目前已被广泛应用于细胞的分离分选，生物大分子的分离、纯化、检测，靶向诊断与治疗等诸多领域。但单纯的铁氧磁性纳米颗粒在空气中易被氧化、从而发生团聚，故要在其表面进行包覆，从而使其具备更好的生物相容性和稳定性。金具有良好的生物活性与低的荧光背景，是良好的包覆材料。目前制备金磁颗粒的方法主要包括:自组装法、微乳液法、湿化学法、激光辐射法、种子生长法、超声化学法、化学还原法等，根据颗粒的需求不同可采取相应的方案。目前制备金磁复合颗粒主要采用表面原位还原方案和自组装方案。
解决的技术问题:一般的磁性Fe3O4纳米颗粒易发生团聚、在空气中被氧化，不利于直接用于检测；而金具有良好的生物活性与低的荧光背景，是良好的包覆材料。目前已有关于制备金磁复合颗粒的研究。但是直接在磁性纳米颗粒表面包覆金，效果不是很好。考虑到Fe3O4OSiO2颗粒表面包覆的二氧化硅能使磁性Fe3O4纳米颗粒具有良好的分散性和生物相容性，并能提供稳定的羟基官能团(-0H)，易于进行氨基修饰，方便进一步组装吸附金纳米颗粒。因此本发明提供了一种三层核壳结构金磁纳米颗粒Fe3O4OSiO2OAu及其制备方法。技术方案如下：三层核壳结构金磁纳米颗粒的制备方法，包括下述步骤:首先制备氨基修饰的核壳结构Fe3O4OSiO2颗粒；同时以四羟甲基氯化磷还原氯金酸得到粒径较小的纳米金颗粒，其带负电易吸附于氨基修饰的Fe3O4OSiO2颗粒表面，并能作为种子进行下一步的金壳还原；接下来混合上述氨基修饰的Fe3O4OSiO2颗粒混悬液和纳米金混悬液并搅拌,从而得到组装型金磁复合颗粒Fe3O4IgSiO2Au ;最终以Fe3O4OSiO2颗粒表面吸附的以THPC还原的纳米金颗粒作为晶核，使用甲醛在其表面进行多步还原后得到一层完整的金壳，从而制备三层核壳结构金磁纳米颗粒Fe3O4OSiO2OAu。
a.制备氨基修饰的核壳结构Fe3O4OSiO2颗粒:取10 mL 2 mg/mL的Fe3O4OSiO2颗粒，磁分离后加入10 mL浓度为90% Vt的乙醇-水溶液，用浓度为95 % vt乙醇-水溶液定容至50 mL,加入400 μ L 3-氨丙基三乙氧基硅烷和600 μ L氨水，混合搅拌2小时，再用无水乙醇清洗3次，将上述颗粒磁分离后，加入30 mL浓度为0.1 M的盐酸处理I小时，以水清洗干净，保存待用；
b.以四羟甲基氯化磷还原氯金酸得到小粒径的纳米金颗粒:将浓度为I M的氢氧化钠溶液与水按体积比1:90混合均匀,加入浓度为0.8 μ M的四羟甲基氯化磷溶液,其中氢氧化钠溶液与四羟甲基氯化磷溶液的体积比为1:2，以800 r/min的速度搅拌10 min后，加入质量分数为1%的氯金酸溶液，其中氯金酸溶液与四羟甲基氯化磷的体积比为2:1，继续搅拌，反应10 min后静置，即得到小粒径的纳米金溶液，浓度为9.9 μΜ；
c.以1:3的体积比混合以上a中所述氨基修饰的2 mg/mL Fe3O4OSiO2颗粒混悬液和b中所述9.9 μ M纳米金混悬液,并以200 r/min的速度搅拌4 h,纳米金颗粒通过与氨基修饰的Fe3O4OSiO2颗粒的静电吸附作用和表面的氨基基团配位结合作用而得到组装型Fe3O4OSi02/Au金磁复合纳米颗粒；
d.制备三层核壳结构金磁纳米颗粒Fe3O4OSiO2OAu:先配制氯金酸缓冲液:将0.25 g碳酸钾溶于100 mL的水中振荡混匀，将质量分数为1%的氯金酸溶液与碳酸钾溶液按体积比1:50混合,振荡10 min ,避光保存；分三步还原得到三层核壳结构金磁纳米颗粒Fe3O4OSiO2OAu:1)第一次还原:将上述100 mL氯金酸缓冲液和10 mL步骤c所得组装型Fe3O4OSi02/Au金磁复合纳米颗粒混勻后倒入三颈烧瓶,保持水浴30 °C ,在200 r/min的搅拌条件下加入浓度为0.36 M的甲醛溶液，其中甲醛溶液与上述混合液的体积比为1:100，反应2 h后加入与前述相等浓度与体积的甲醛溶液，继续反应20 h，以无水乙醇清洗3次；2)第二次还原:将100 mL氯金酸缓冲液和上述经过一次还原的Fe3O4OSiO2OAu金磁复合纳米颗粒混匀后倒入三颈烧瓶，保持水浴30 °C，在200 r/min的搅拌条件下加入浓度为0.36M的甲醛溶液，其中甲醛溶液与上述混合液的体积比为1:100，反应5 h后再加入与前述相等浓度与体积的甲醛溶液，反应20 h，以无水乙醇清洗3次；3)第三次还原:将100 mL氯金酸缓冲液和上述经过两次还原的Fe3O4OSiO2OAu金磁复合纳米颗粒混匀后倒入三颈烧瓶，保持水浴30 °C，在200 r/min的搅拌条件下加入浓度为0.36 M的甲醛溶液，其中甲醛溶液与上述混合液的体积比为1:100，反应2 h，以无水乙醇清洗3次，即得到包覆有完整金壳的具有三层结构的金磁纳米颗粒Fe3O4OSiO2OAu。
本方案采用直接化学还原与组装吸附金颗粒的方案制备金磁颗粒，其不足在于无法形成一层明显的完整的金壳。本发明组合采用自组装技术，种子生长法与胶体还原化学法制备三层核壳结构的金磁纳米颗粒Fe3O4OSiO2IgAu,其表面可生成一层明显、完整、均匀的金壳。其中的金壳制备过程采用多步还原法，制备得到的颗粒粒径分布均匀、具有良好的分散性、稳定性、磁响应性与生物相容性。在制备过程中只使用了少量廉价的化学试剂(除必须的金前驱体外)，制备成本较低。