论文摘要
纳米粒子具有明显不同于宏观物质的物理和化学性能,呈现出体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等等独特的性质。磁性纳米粒子作为一种新材料在近年来得到了充分的发展,表面包覆的磁性纳米粒子是当前材料科学领域研究的热点。合适的包覆材料能克服磁性纳米粒子易团聚、表面功能基团少等缺点,从而有效地改善磁性纳米粒子的物理化学性能,扩大粒子的应用范围。特别是表面包覆的磁性纳米粒子在生物医学领域中的应用,给功能材料的研发带来了新的发展方向,也为生物分离和检测方法提出了新的思路。本文对磁性纳米粒子进行了概述,介绍了其特点、类型、主要合成方法,阐述了磁性粒子在核酸分离、细胞分离、蛋白质提纯、病毒检测、靶向药物、基因治疗等领域的应用;系统地开展了磁性纳米粒子的制备、表征、分子生物学应用及粒子的细胞毒性等方面的研究工作。本文的主要研究内容及结果如下:首先采用化学共沉淀法制备了亲水性的超顺磁Fe3O4纳米粒子,利用正硅酸四乙酯（TEOS）在碱性条件下发生水解生成Si（OH）4,在Fe3O4磁性纳米粒子表面包覆氧化硅溶胶,形成氧化硅包裹的磁性纳米粒子。对包裹氧化硅前后粒子的物化特性进行了一系列的表征,包括应用透射电子显微镜（TEM）观察粒子形貌,测定粒径大小,利用X射线衍射确定粒子的晶体结构,利用磁滞回线分析粒子的顺磁性特性,用红外谱图确定粒子表面的功能基团等。结果表明,产物具有标准的尖晶石型Fe3O4结构,粒子粒度小、分布窄,包覆前粒径约10nm,包覆氧化硅后粒径约20nm,饱和磁化强度为11.67emu/g,具有很好的超顺磁性,良好的分散性和稳定性,能够满足分子生物学应用的需要。其次,利用氧化硅包裹的磁性纳米粒子建立了从大肠杆菌中提取质粒DNA的方法。基于DNA在高盐条件下吸附于氧化硅介质,低盐条件下脱附的原理,以氧化硅包裹的磁性纳米粒子为固相载体,考察了各影响因素如溶液组分浓度、pH值、温度、吸附和解吸附时间、粒子用量等对质粒DNA纯度和收率的影响。结果表明:当盐酸胍浓度为4mol/L,溶液C的pH值为4.5,整个操作在室温完成时,能够从1.5ml过夜培养的大肠杆菌LB培养液中纯化得到13μg的高纯度质粒DNA,整个过程不需接触酚、氯仿等有机试剂,在20min内完成,操作简便,无须分离柱,避免了离心和真空操作,重复性好。随后,将上述提纯的质粒DNA用于分子生物学下游操作,进行了限制酶切、转化E.coliDH5α感受态细胞再次抽提质粒、测序等检测,以评价基于氧化硅包裹的磁性纳米粒子的纯化方法。结果表明采用氧化硅包裹的磁性纳米粒子抽提得到的质粒DNA,完全达到了分子生物学常规实验的要求,本文建立的质粒DNA提取方法稳定可靠。最后,利用SRB法检测了自制的磁性纳米粒子对A549人肺癌肿瘤细胞的生长抑制作用,同时将用氧化硅包裹的磁性纳米粒子抽提的质粒DNA pGEX-4T-EGFP转化大肠杆菌,扩增后细菌培养液表达强烈荧光。结果表明:自制的磁性纳米粒子对A549人肺癌肿瘤细胞无抑制作用,对质粒DNA的生理活性无不良影响,具有良好的生物相容性。