磁性納米材料的制備及其在酚類(lèi)化合物和三磷酸腺苷檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、磁性納米材料是20世紀(jì)70年代后逐漸產(chǎn)生、發(fā)展起來(lái)的新型納米材料,廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、磁性共振成像、催化、環(huán)境治理、生物分離以及生物傳感等諸多科學(xué)領(lǐng)域,被稱(chēng)為面向2l世紀(jì)的新型材料。磁性納米材料具有粒徑小、比表面積大、磁性性能優(yōu)良等不同于常規(guī)磁性材料的特性,因此得到眾多研究者的青睞。但是,相比其他的納米材料而言,磁性納米材料也有其自身的弱點(diǎn),更易被氧化或團(tuán)聚,因而磁性納米材料的表面修飾改性成為研究的熱點(diǎn)。表面修飾改性是指用化學(xué)、物理方法

2、對(duì)粒子表面進(jìn)行處理,有目的地改變粒子表面的物理化學(xué)性質(zhì)。比如表面電荷性質(zhì)、表面親水性、表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)吸附及反應(yīng)特性等等。
　　 Fe3O4是一種被廣泛研究的磁性材料,其化學(xué)及物理性能都極其穩(wěn)定,而且表面可以根據(jù)需要進(jìn)一步修飾改性。通常在磁性粒子表面包覆有機(jī)或無(wú)機(jī)物,主要是為了彌補(bǔ)其在抗氧化能力、抗腐蝕能力、生物相容性及在使用溶劑中的分散性、穩(wěn)定性等缺陷。此外,為了擁有特殊的使用功能,還可以通過(guò)表面改性賦予磁性納米粒子表面不同

3、的反應(yīng)性功能基團(tuán)(如-COOH、-NH2)。本論文的主要內(nèi)容如下:
　　 首先,通過(guò)化學(xué)沉淀法合成了分散性好的Fe3O4納米顆粒,通過(guò)振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)測(cè)定磁化強(qiáng)度為76.64emug-1,通過(guò)外加磁場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)快速分離。電子透射電鏡(TEM)結(jié)果顯示其粒徑分布均勻,平均粒徑為9.1nm。實(shí)驗(yàn)測(cè)得Fe3O4納米顆粒的等電點(diǎn)為6.3,通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑的pH值可以控制納米顆粒表面電荷密度。加入適量帶相反電荷的離子液體1-十六烷基-3

4、-甲基咪唑溴鹽(C16mimBr)可在磁性納米粒子表面形成混合半膠束,通過(guò)疏水和靜電作用實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境水樣中氯酚(2,4-二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚)的富集。實(shí)驗(yàn)考察了磁性納米粒子與C16mimBr的用量、吸附平衡時(shí)間、最大萃取體積、解析條件等實(shí)驗(yàn)條件。洗脫液用高效液相色譜在285nm檢測(cè),結(jié)果表明僅用40mgFe3O4NPs和24mgC16mimBr就能獲得滿(mǎn)意的回收率(74-90％)。
　　 其次,制備了以SiO2包覆的Fe

5、3O4納米顆粒為核,4-硝基酚(4-NP)為模板,甲基丙烯酸(MAA)為功能單體,二乙烯基苯作為聚合基質(zhì)的分子印跡聚合物(MIP)。制備的結(jié)構(gòu)如下:Fe3O4@SiO2@MIP。利用X射線(xiàn)衍射分析儀(XRD),紅外光譜儀(FTIR),電子透射電鏡(TEM),熱重分析儀(TAG),振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)和比表面積分析(BET)研究了聚合產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)考察了吸附平衡時(shí)間、最大吸附量、解析溶劑等實(shí)驗(yàn)條件。聚合產(chǎn)物粒徑分布在90-1

6、10nm,飽和磁化強(qiáng)度為47.08emug-1,最大吸附容量為263mgg-1。聚合物被用于快速選擇性富集環(huán)境水樣中的酚類(lèi),該方法被成功運(yùn)用于分析環(huán)境樣品并獲得了滿(mǎn)意的結(jié)果。
　　 第三,建立基于磁性納米微球表面的DNA雙鏈檢測(cè)三磷酸腺苷(ATP)的方法。通過(guò)先將與ATP適配體互補(bǔ)的寡核苷酸鏈固定到磁性微球表面,ATP的適配體鏈通過(guò)DNA鏈互補(bǔ)雜交到功能化的磁性微球上,由此建立了一個(gè)基于磁性分離分析的適配體檢測(cè)ATP的熒光傳感器

7、。通過(guò)在607nm處熒光強(qiáng)度的變化,調(diào)查嵌插到雙鏈DNA分子中的溴乙錠染料的最大濃度。樣品中不存在ATP時(shí),熒光強(qiáng)度恒定;當(dāng)樣品中含有ATP時(shí),ATP與適配體鏈特異性結(jié)合引起競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)導(dǎo)致DNA雙鏈解離,嵌插的EB減少,導(dǎo)致熒光信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生變化。實(shí)驗(yàn)考察了適配體對(duì)ATP、CTP(三磷酸胞苷)、GTP(三磷酸鳥(niǎo)苷)、UTP(三磷酸尿苷)的選擇性,結(jié)果表明.ATP適配體鏈與ATP特異識(shí)別。ATP檢測(cè)的線(xiàn)性范圍為5.50μM,檢測(cè)極限為0.49