一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑及其制備方法。本發明充分結合了常溫固相球磨法、等離子體技術和共沉淀方法。首先，在常溫常壓下，不添加任何試劑，以一定球磨速度，制備具有電化學活性的氮邊緣功能化石墨烯。其次，采用等離子體技術，對功能化石墨烯材料進行羧基化修飾。最后，通過共沉淀方法在羧基化石墨烯材料上修飾了磁性納米材料。通過透射電子顯微鏡和原子力顯微鏡分析發現，所得功能化石墨烯材料呈片層結構，其厚度約為1nm，沉積的磁納米粒子均勻覆蓋在石墨烯片上，粒徑約為15nm。將該復合納米材料以酰胺化方法修飾上葡萄糖氧化酶，旋涂在ITO玻璃電極上，最終制得了具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑。
【專利說明】一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于新型造影劑的研發領域，具體涉及一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]磁納米粒子改性氮邊緣功能化石墨烯是一種新型石墨烯復合材料，其具有良好的電化學催化性能和磁學性能，因此有望成為兼具傳感功能的新型磁共振成像造影劑。磁/石墨烯復合納米材料因其制備方法簡單，成本低廉等已被廣泛應用于多個領域，如磁共振成像、電磁屏蔽干擾、超級電容器、生物傳感器等。
[0003]目前，磁/石墨烯復合納米材料的制備方法主要有共沉淀法，原位合成法和自組裝法。其產物往往具有易團聚，結晶度差，粒子尺寸分布范圍寬，導電性和熱穩定性差等缺點。

【發明內容】

[0004]為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑:
本發明采用的技術解決方案是:
一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑，所述的新型磁共振造影劑由功能化石墨烯材料和磁性納米粒子組成，所述的功能化石墨烯材料呈片層結構，厚度為1-2 nm，所述的磁性納米粒子均勻覆蓋在功能化石墨烯片上，粒徑為10-20 nm。
[0005]本發明還提供了一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法:
所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑，所述的具有電化學傳感功能的
新型磁共振造影劑中的石墨烯與磁納米粒子重量比為3:1-1:3。
[0006]一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟:
(1)將重量比為1:20-1:40的石墨粉和殼聚糖固體加入到球磨罐體之中，以500轉/分的球磨速度球磨10-12小時，得到功能化石墨烯材料；
(2)將功能化石墨烯材料放入等離子體儀器中，以羧酸蒸汽對該功能化石墨烯材料進行羧基化修飾； (3)將羧基化修飾后的功能化石墨烯材料IOmg超聲分散到20ml的水中，再在水中加入含二價鐵離子，三價鐵離子的磁性納米粒子，然后通氮除氧，在80攝氏度的高溫下攪拌混合12小時后，加入3mol/L氫氧化鈉或者氨水堿性溶液2.5_3ml攪拌2_3小時，得到磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料；
(4)將0.10-1.0Oml制得的磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料旋涂在ITO玻璃電極上，將涂抹了磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料的ITO玻璃電極浸泡在葡萄糖氧化酶溶液中5-12小時，最終制得了所述的具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑。
[0007]所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)加入的的磁性納米粒子和石墨烯的重量比為1:1 一5:1。
[0008]所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于:所述的磁性納米粒子為磁性四氧化三鐵納米顆粒。
[0009]所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中的葡萄糖氧化酶溶液溶度為l_5mg/ml。
[0010]本發明的有益效果是:本發明提供了一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑及其制備方法，通過固相球磨法球磨石墨粉和殼聚糖固體制備了氮邊緣功能化石墨烯材料，該技術無需高溫高壓，簡便環保。通過等離子體法對羧基化石墨烯材料進一步羧基化修飾，進一步保證了其在共沉淀反應中，磁性納米顆粒均勻覆蓋在石墨烯上。然后采用共沉淀方法合成了磁/氮邊緣功能化石墨烯復合納米材料。所得復合材料水溶性好，穩定性高，性能優異。制得的型磁共振造影劑靈敏度高，檢測范圍廣，其檢測范圍為0-35 mM，靈敏度為高達2.7--A/mM/cm2。本方法可以常壓下獲得磁性納米粒子改性功能化石墨烯，整個過程未使用任何有毒有害化學試劑，簡便環保。所制備的磁性納米粒子改性功能化石墨烯葡萄糖生物傳感器，電化學靈敏度高，檢測范圍廣，充分利用了磁納米材料和石墨烯兩者的優勢，是具有電化學傳感功能一種新型的磁共振成像造影劑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實例制得的磁性納米粒子改性氮邊緣功能`化石墨烯的透射電子顯微鏡圖(TEM)。
[0012]圖2為本發明實例制得的磁性納米粒子改性氮邊緣功能化石墨烯的XPS分析譜圖。
[0013]圖3為本發明實例制得的磁性納米粒子改性氮邊緣功能化石墨烯葡萄糖檢測的計時-電流圖(1-T)。
[0014]圖4為本發明實例制得的磁性納米粒子改性氮邊緣功能化石墨烯的磁滯曲線。【具體實施方式】
[0015]將重量比為1:30的石墨粉和殼聚糖固體加入到球磨罐體之中，以500轉/分的球磨速度球磨10-12小時，得到功能化石墨烯材料，然后再將得到的功能化石墨烯材料加入到PLASMA (等離子體)儀器中，然后在高溫下純乙酸蒸汽進入儀器后，電的作用裂解乙酸蒸汽將乙酸中的羧基打到石墨烯材料上，對該功能化石墨烯材料進行羧基化修飾。
[0016]我們通過實驗發現石墨粉和殼聚糖固體重量比在1:20 — I:40之間，產品性能差異不大。
[0017]將羧基化修飾后的功能化石墨烯材料IOmg超聲分散到20ml的水中，再在水中加入含二價鐵離子，三價鐵離子的磁性納米粒子，加入的磁性納米粒子和石墨烯的重量比為3:1，然后通氮除氧，在80度的高溫下攪拌混合12小時后，加入3mol/L氫氧化鈉或者氨水堿性溶液3ml攪拌2-3小時，得到磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料。
[0018]其中加入的磁性納米粒子和石墨烯的比例只影響造影劑的磁性強弱，影響造影劑的性能，對制備工藝沒有影響。
[0019]最后將0.50毫升制得的磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料旋涂在ITO玻璃電極上，將涂抹了磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料的ITO玻璃電極浸泡在溶度為4mg/ml葡萄糖氧化酶溶液中5-12小時，最終制得了所述的具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑。
[0020]將制得的具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑進行性能測試分析，采用的電解質為0.1M，pH=7.0的PBS緩沖溶液，符合實際生理條件的應用。
[0021]從圖1可以看出本發明所制備的磁納米顆粒均勻的分布在氮邊緣功能化石墨烯片層結構上。[0022]從圖2可以看出產物中主要含碳、氮、氧三種元素，含氮量為5.16%，吸電子元素氮的存在，能夠使得石墨烯碳碳共軛雙鍵上電子云部分向氮轉移，從而使得這些碳處于活化狀態，為電化學催化提高足夠的活性點。
[0023]從圖3可以看出制備的新型磁共振造影劑具有較好電化學傳感功能，其電化學檢測范圍比較寬，可檢測0-35 mM的葡萄糖，靈敏度為高達2.7μ A/mM/cm2。
[0024]從圖4可以看出產物具有良好的磁場響應能力，很容易在外加磁場作用下從溶液中分離，磁滯曲線表明該產物具有良好的超順磁性能。
[0025]可以得出所制備的磁性納米粒子改性功能化石墨烯葡萄糖生物傳感器，電化學靈敏度高，檢測范圍廣，充分利用了磁納米材料和石墨烯兩者的優勢，是具有電化學傳感功能一種新型的磁共振成像造影劑。
【權利要求】
1.一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑，其特征在于:所述的新型磁共振造影劑由功能化石墨烯材料和磁性納米粒子組成，所述的功能化石墨烯材料呈片層結構，厚度為l_2nm，所述的磁性納米粒子均勻覆蓋在功能化石墨烯片上，粒徑為10-20 nm。
2.根據權利要求1所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑，其特征在于:所述的具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑中的石墨烯與磁納米粒子重量比為3:1-1:3。
3.一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟: (1)將重量比為1:20-1:40的石墨粉和殼聚糖固體加入到球磨罐體之中，以500轉/分的球磨速度球磨10-12小時，得到功能化石墨烯材料； (2)將功能化石墨烯材料放入等離子體儀器中，以羧酸蒸汽對該功能化石墨烯材料進行羧基化修飾； (3)將羧基化修飾后的功能化石墨烯材料IOmg超聲分散到20ml的水中，再在水中加入含二價鐵離子，三價鐵離子的磁性納米粒子，然后通氮除氧，在80攝氏度的高溫下攪拌混合12小時后，加入3mol/L氫氧化鈉或者氨水堿性溶液2.5_3ml攪拌2_3小時，得到磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料； (4)將0.10-1.0Oml制得的磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料旋涂在ITO玻璃電極上，將涂抹了磁性納米粒子改性功能化石墨烯復合材料的ITO玻璃電極浸泡在葡萄糖氧化酶溶液中5-12小時，最終制得了所述的具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑。
4.根據權利要求3所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)加入的的磁性納米粒子和石墨烯的重量比為1:1 一5:1。
5.根據權利要求3所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于:所述的磁性納米粒子為磁性四氧化三鐵納米顆粒。
6.根據權利要求3所述的一種具有電化學傳感功能的新型磁共振造影劑的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中的葡萄糖氧化酶溶液溶度為l_5mg/ml。
【文檔編號】G01N27/26GK103736107SQ201410007558
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2014年1月8日
【發明者】張文晶, 李曉健, 劉勇, 戴黎明 申請人:溫州醫科大學