本發明屬于納米材料制備領域，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：

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，熒光量子產率高，毒性低以及生物相容性好等優點，使得其在生物熒光成像領域有非常好的應用前景。目前對硅納米粒子的研究主要集中在其合成條件的簡化以及單模態生物熒光成像領域。

目前mn²⁺摻雜的硅納米粒子的制備主要在高溫，強還原劑的條件下進行。tilley,r.d.(j.phys.chem.lett,2015,6,1573-1576)以四氯化硅(sicl4)作為硅源，在無水無氧的條件下使用強還原劑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，在無水無氧高達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還原劑存在下進行，增加了對實驗設備的要求以及實驗的危險性。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述存在的問題，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，在常溫常壓下進行合成。合成過程簡單，反應條件溫和，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成像能力。

本發明的技術方案：

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，用鹽酸調節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，透析時間10-12h。

本發明的有益效果是：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。合成過程簡單，反應條件溫和，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成像能力。

附圖說明

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

圖4為實施例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。

具體實施方式

實施例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，用鹽酸調節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，對應硅的(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-可見吸收譜圖及熒光發射(em＝512nm)譜圖，圖中表明：合成的納米粒子在330-390nm有吸收峰，最佳發射波長為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的磁共振成像：

水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子在小鼠體內的磁共振成像實驗，方法如下：將水溶性mn²⁺功能化的硅納米粒子(25μmolmn²⁺perkg)通過尾靜脈注入小鼠體內，在1.2t的磁共振成像系統上分別測試注射前和注射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與實施例1類同。

實施例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與實施例1類同。