日用化学工业(中英文) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (3): 358-366.doi: 10.3969/j.issn.2097-2806.2025.03.012
收稿日期:
2024-04-08
修回日期:
2025-03-06
出版日期:
2025-03-22
发布日期:
2025-04-01
基金资助:
Zihan Yang,Xin Liu,Xinru Li*(),Miao Li
Received:
2024-04-08
Revised:
2025-03-06
Online:
2025-03-22
Published:
2025-04-01
Contact:
*E-mail: xrli@xsyu.edu.cn.
摘要:
随着科技的发展,性能单一的纳米粒子已经不能满足人类的需求,研发多功能纳米粒子对社会的发展有着重大意义。目前研发出的双功能磁性荧光纳米颗粒融合了磁性与荧光性能,能够在实现荧光标记的同时通过外加磁场进行操控,满足高灵敏度及多选择性的任务需求。因此,磁性荧光双功能纳米粒子在生物医学、环境保护、新能源等领域有着广阔的应用前景。文章介绍了封装法、偶联法、高温裂解法等制备方法,并讨论了它们的优点和局限性;此外,根据结构的不同,将磁性荧光纳米粒子分为三类;总结了磁性荧光纳米粒子在纳米药物载体、生物的检测与分离、生物成像、食品安全检测、指纹检测等方面的最新研究进展;最后对双功能磁性荧光纳米粒子的合成、应用等方面进行了展望。
中图分类号:
杨子涵, 刘鑫, 李欣儒, 李苗. 磁性荧光纳米粒子的制备及应用研究进展[J]. 日用化学工业(中英文), 2025, 55(3): 358-366.
Zihan Yang, Xin Liu, Xinru Li, Miao Li. Progress in the preparation and application of magnetic fluorescent nanoparticles[J]. China Surfactant Detergent & Cosmetics, 2025, 55(3): 358-366.
[1] | 黄惠忠. 纳米材料分析[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003. |
[2] | 陈敬中. 现代晶体化学[M]. 北京: 科学出版社, 2016. |
[3] | 张丹宁, 李定云, 孙启壮, 等. 量子点的制备方法综述与展望[J]. 渤海大学学报(自然科学版), 2010, 31 (2): 104-111. |
[4] | Corr S A, Rakovich Y P, Gun’ko Y K. Multifunctional magnetic-fluorescent nanocomposites for biomedical applications[J]. Nanoscale Research Letters, 2008, 3: 87-104. |
[5] | 闫翠勤. 磁性荧光多功能复合微球的制备和应用[J]. 现代化工, 2015, 35 (9): 53-57. |
[6] | Ren X, Tong L, Chen X, et al. Fe@C@Gd2O3: Eu3+ magnetic-fluorescent composites: Facile synthesis, structure and properties[J]. Materials Chemistry and Physics, 2014, 143 (3): 939-945. |
[7] | Wu T, Pan H, Chen R, et al. Enhanced photoluminescence of Fe3O4@Y2O3:Eu3+ bifunctional nanoparticles by the Gd3+ co-doping[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016, 666: 507-512. |
[8] |
Kim J, Lee J E, Lee J, et al. Magnetic fluorescent delivery vehicle using uniform mesoporous silica spheres embedded with monodisperse magnetic and semiconductor nanocrystals[J]. Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (3): 688-689.
pmid: 16417336 |
[9] | Lu Y, Yin Y, Mayers B T, et al. Modifying the surface properties of superparamagnetic iron oxide nanoparticles through a sol-gel approach[J]. Nano Letters, 2002, 2 (3): 183-186. |
[10] | Levy L, Sahoo Y, Kim K S, et al. Nanochemistry: synthesis and characterization of multifunctional nanoclinics for biological applications[J]. Chemistry of Materials, 2002, 14 (9): 3715-3721. |
[11] | Moorthy M S, Oh Y, Bharathiraja S, et al. Synthesis of amine-polyglycidol functionalised Fe3O4@SiO2nanocomposites for magnetic hyperthermia, pH-responsive drug delivery, and bioimaging applications[J]. RSC Advances, 2016, 6 (111): 110444-110453. |
[12] |
Gaponik N, Radtchenko I L, Sukhorukov G B, et al. Luminescent polymer microcapsules addressable by a magnetic field[J]. Langmuir, 2004, 20 (4): 1449-1452.
pmid: 15803733 |
[13] |
Corr S A, O’Byrne A, Gun’ko Y K, et al. Magnetic-fluorescent nanocomposites for biomedical multitasking[J]. Chemical Communications, 2006 (43): 4474-4476.
pmid: 17283789 |
[14] |
张帅, 黄燕萍, 赵国敏, 等. 基于层层自组装技术的复合聚电解质及其应用研究进展[J]. 材料工程, 2020, 48 (12): 12-23.
doi: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000763 |
[15] | Kim B S, Qiu J M, Wang J P, et al. Magnetomicelles: composite nanostructures from magnetic nanoparticles and cross-linked amphiphilic block copolymers[J]. Nano Letters, 2005, 5 (10): 1987-1991. |
[16] | Kim B S, Taton T A. Multicomponent nanoparticles via self-assembly with cross-linked block copolymer surfactants[J]. Langmuir, 2007, 23 (4): 2198-2202. |
[17] |
Jang M, Yoon Y I, Kwon Y S, et al. Trastuzumab-conjugated liposome-coated fluorescent magnetic nanoparticles to target breast cancer[J]. Korean Journal of Radiology, 2014, 15 (4): 411-422.
doi: 10.3348/kjr.2014.15.4.411 pmid: 25053899 |
[18] | Marcelo G A, Lodeiro C, Capelo J L, et al. Magnetic, fluorescent and hybrid nanoparticles: From synthesis to application in biosystems[J]. Materials Science and Engineering: C, 2020, 106: 110104. |
[19] |
Yi D K, Selvan S T, Lee S S, et al. Silica-coated nanocomposites of magnetic nanoparticles and quantum dots[J]. Journal of the American Chemical Society, 2005, 127 (14): 4990-4991.
pmid: 15810812 |
[20] |
Zhao W, Gu J, Zhang L, et al. Fabrication of uniform magnetic nanocomposite spheres with a magnetic core/mesoporous silica shell structure[J]. Journal of the American Chemical Society, 2005, 127 (25): 8916-8917.
pmid: 15969545 |
[21] | 王钦雯, 王雯君, 唐爱民. 分步原位复合法制备 Fe2O3/CdS/纳米纤维素光磁双功能纳复合材料[J]. 造纸科学与技术, 2022, 41 (6): 1-7. |
[22] | 王胜男, 庄虹, 刘勇健. 层层自组装法制备碳包覆的Fe3O4碳量子点磁性荧光双功能材料[J]. 化工新型材料, 2018, 46 (4): 59-62. |
[23] | 莫品军. 偶联法制备磁性荧光双功能纳米粒子及其应用[D]. 杭州: 浙江大学, 2020. |
[24] | 秦群, 郭琳, 郑弦, 等. 系统素多肽激素适配体功能化磁性纳米量子点的构建及特性研究[J]. 桂林理工大学学报, 2016, 36 (2): 326-332. |
[25] | 张文莉, 石晓花, 邱琳. Fe3O4@SiO2@An磁性纳米荧光粒子的制备及对锌离子的识别[J]. 光谱实验室, 2012, 29 (1): 404-409. |
[26] | Decher G, Hong J D. Buildup of ultrathin multilayer films by a self‐assembly process: II. Consecutive adsorption of anionic and cationic bipolar amphiphiles and polyelectrolytes on charged surfaces[J]. Berichte der Bunsengesellschaft fur Physikalische Chemie, 1991, 95 (11): 1430-1434. |
[27] | Peng H, Cui B, Li L, et al. A simple approach for the synthesis of bifunctional Fe3O4@Gd2O3: Eu3+ core-shell nanocomposites[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2012, 531: 30-33. |
[28] | 李永敏, 沈茂. 基于叶酸受体介导的磁性荧光靶向纳米探针的制备及其性能研究[J]. 当代化工, 2015, 44 (3): 454-457, 460. |
[29] | 陈顺, 张俊俊, 唐琪, 等. 磁性荧光纳米材料的制备与性能[J]. 化学学报, 2013, 71 (3): 417. |
[30] |
Gu H, Zheng R, Zhang X X, et al. Facile one-pot synthesis of bifunctional heterodimers of nanoparticles: a conjugate of quantum dot and magnetic nanoparticles[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126 (18): 5664-5665.
pmid: 15125648 |
[31] |
Gao J, Gu H, Xu B. Multifunctional magnetic nanoparticles: design, synthesis, and biomedical applications[J]. Accounts of Chemical Research, 2009, 42 (8): 1097-1107.
doi: 10.1021/ar9000026 pmid: 19476332 |
[32] | Zanella M, Falqui A, Kudera S, et al. Growth of colloidal nanoparticles of group Ⅱ-Ⅵ and Ⅳ-Ⅵ semiconductors on top of magnetic iron-platinum nanocrystals[J]. Journal of Materials Chemistry, 2008, 18 (36): 4311-4317. |
[33] | 闫君. 磁性纳米粒子与荧光量子点复合颗粒制备与性能的研究[D]. 济南: 济南大学, 2015. |
[34] | Selvan S T, Patra P K, Ang C Y, et al. Synthesis of silica‐coated semiconductor and magnetic quantum dots and their use in the imaging of live cells[J]. Angewandte Chemie, 2007, 119 (14): 2500-2504. |
[35] | Tao K, Zhou H, Dou H, et al. Direct deposition of fluorescent emission-tunable CdSe on magnetite nanocrystals[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2009, 113 (20): 8762-8766. |
[36] | 周慧睿, 陶可, 孙康. 荧光磁性纳米复合颗粒的制备及展望[J]. 化学进展, 2011, 23 (6): 1100-1107. |
[37] | 孟繁宗, 焦志峰, 翟玉春. 荧光磁性微球Fe3O4@PHEMA-Eu的制备、表征及其载药性研究[J]. 稀土, 2010, 31 (1): 1-6. |
[38] | 刘一丹, 左显维, 韩根亮, 等. 磁性荧光免疫纳米探针的制备及检测应用[J]. 西北师范大学学报(自然科学版), 2023, 59 (5): 75-82. |
[39] | 马娅, 史俊杰, 马丽娜, 等. 磁性荧光纳米探针在重金属离子检测和分离中的应用[J]. 云南化工, 2018, 45 (10): 154-155. |
[40] | 韩月东, 崔大祥, 宦怡, 等. 荧光磁性纳米粒子与PSA单链抗体复合探针对前列腺癌的靶向显像和治疗[J]. 中国肿瘤生物治疗杂志, 2008 (5): 406-411. |
[41] | 赵爽, 张少芳, 穆晓宇. 纳米药物的研究进展[J]. 天津药学, 2020, 32 (2): 57-61. |
[42] | 陆海玲. 磁性荧光聚合物载药微球的制备及应用[D]. 广州: 广东药科大学, 2016. |
[43] | Shi D, Cho H S, Chen Y, et al. Fluorescent polystyrene-Fe3O4 composite nanospheres for in vivo imaging and hyperthermia[J]. Advanced Materials, 2009, 21 (21): 2170-2173. |
[44] | Molday R S, Yen S P S, Rembaum A. Application of magnetic microspheres in labelling and separation of cells[J]. Nature, 1977, 268 (5619): 437-438. |
[45] | Chu M, Song X, Cheng D, et al. Preparation of quantum dot-coated magnetic polystyrene nanospheres for cancer cell labelling and separation[J]. Nanotechnology, 2006, 17 (13): 3268. |
[46] | 沈剑敏. 多功能磁性荧光纳米药载的合成、表征及应用[D]. 兰州: 兰州大学, 2012. |
[47] |
Bertorelle F, Wilhelm C, Roger J, et al. Fluorescence-modified superparamagnetic nanoparticles: intracellular uptake and use in cellular imaging[J]. Langmuir, 2006, 22 (12): 5385-5391.
pmid: 16732667 |
[48] | 褚建祎, 陈莹. 功能化磁性荧光复合纳米粒子的制备及其作为双功能造影剂的应用[J]. 锦州医科大学学报, 2018, 39 (3): 10-13, 114. |
[49] |
Gao Q, Luo D, Bai M, et al. Rapid determination of estrogens in milk samples based on magnetite nanoparticles/polypyrrole magnetic solid-phase extraction coupled with liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59: 8543-8549.
doi: 10.1021/jf201372r pmid: 21749040 |
[50] | Hu J, Jiang Y Z, Tang M, et al. Colorimetric-fluorescent-magnetic nanosphere-based multimodal assay platform for Salmonella detection[J]. Analytical Chemistry, 2018, 91 (1): 1178-1184. |
[51] | 赵文军. 利用荧光纳米粒子快速灵敏检测几种病原细菌研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2007. |
[52] | 魏铄蕴, 宫雪, 马丽英, 等. 新型纳米材料在潜指纹显现中的应用研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2019, 38 (9): 2855-2864. |
[53] | 刘娜. 磁性荧光双功能纳米粒子的制备及皮肤上指纹检测应用[D]. 西安: 陕西师范大学, 2012. |
[54] | 马丽, 陈帅, 姜夏冰, 等. 荧光显现指纹粉制备及显现效果研究[J]. 沈阳理工大学学报, 2022, 41 (5): 34-39, 46. |
[55] | 王元凤, 杨瑞琴, 王彦吉. 纳米材料显现潜在指纹的研究[J]. 中国人民公安大学学报(自然科学版), 2007 (2): 1-7. |
[56] | Lee J, Lee C W, Kim J M. A magnetically responsive polydiacetylene precursor for latent fingerprint analysis[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8 (9): 6245-6251. |
[57] | 于遨洋, 杨瑞琴, 王猛. 纳米La2(MoO4)3: Eu/Fe3O4磁性荧光粉末的制备及用于指纹显现的研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2018, 38 (1): 144-150. |
[58] | 王甜甜, 李亚鹏, 张鹏飞, 等. 磁性荧光纳米材料的合成[J]. 广东化工, 2020, 47 (11): 8-11. |
[1] | 石程,任真,张广良. 窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚在二氧化硅气凝胶改性中的应用性能[J]. 日用化学工业(中英文), 2025, 55(2): 170-175. |
[2] | 未然,燕永利,贺炳成,刘辉. 碳量子点在油气田开发中的多功能应用研究进展[J]. 日用化学工业(中英文), 2025, 55(2): 216-224. |
[3] | 高宇, 周业杰, 李元铭, 刘骑源, 刘雅迪, 范金石. 天然生物质材料的制备、性质与应用(Ⅸ)——易溶稳定的多功能天然多糖胶:葫芦巴胶[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(9): 1023-1029. |
[4] | 孙晓彤,周业杰,段亚彤,刘雅迪,张挺雨,范金石. 天然生物质材料的制备、性质与应用(Ⅷ)——高黏多用的天然半乳甘露聚糖胶:瓜尔胶[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(8): 895-902. |
[5] | 何美玲,范丽敏. 经皮应用水飞蓟提取物的抗衰老作用评价[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(8): 981-987. |
[6] | 周业杰, 刘雅迪, 赵以墨, 孙晓彤, 高宇, 范金石. 天然生物质材料的制备、性质与应用(Ⅶ)——支链异构阴离子多糖胶:黄芪胶[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(7): 767-776. |
[7] | 郎钰, 耿涛, 周婧洁, 孙晋源, 梁慧斌, 王春雨. 脂肪胺窄分布乙氧基化物的合成及其性能研究[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(6): 640-647. |
[8] | 杨许召, 袁康康, 吴龙焕, 牛彩奇, 张盈盈, 李亚坤, 王军. 表面活性剂在MOFs材料制备中的应用[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(5): 581-587. |
[9] | 侯仕达, 王志飞, 王亚魁, 李俊, 姜亚洁, 耿涛. 多阳离子位点季铵盐与AEC复配体系的应用性能研究[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(2): 131-138. |
[10] | 杲款款, 杨素珍, 韩婷婷, 李燕, 袁春颖, 毛欣宇. 王浆酸及其护肤功效的研究进展[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(2): 209-215. |
[11] | 刘雅迪, 郭凯越, 高阿秀, 周业杰, 范金石. 天然生物质材料的制备、性质与应用(Ⅻ)——多功能酸性植物杂多糖:果胶[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(12): 1414-1422. |
[12] | 赵以墨, 王嘉麟, 吴放, 熊海平, 薛鹏程, 范金石. 天然生物质材料的制备、性质与应用(Ⅺ)——高支化的高浓低黏植物多糖:阿拉伯胶[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(11): 1298-1306. |
[13] | 吕妮雅, 张燕爽, 韩桂梅, 范金石. 天然生物质材料的制备、性质与应用(Ⅹ)——高黏稳定的水溶性微生物多糖:黄原胶[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(10): 1172-1180. |
[14] | 朱春芳, 李俊彪, 谢珍茗. 多重乳液在护肤类化妆品上的应用[J]. 日用化学工业(中英文), 2024, 54(10): 1243-1250. |
[15] | 孙锦月, 何聪芬. 网络药理学研究现状及在化妆品领域应用展望[J]. 日用化学工业(中英文), 2023, 53(9): 1087-1093. |
|