功能化磁性纳米颗粒的应用

论文摘要

磁性纳米颗粒由于其自身较大的比表面积、相对较高的饱和磁矩以及表面易功能化等特点,被广泛应用于蛋白质或酶的固定,药物的靶向运输,细胞分离,医学成像等方面。本论文研究围绕将磁性二氧化硅纳米颗粒,模拟酶以及具有离子识别能力的受体相结合,建立新的分析方法,应用于实际样品的检测。论文共分五章。第一章为绪论,介绍了不断发展的纳米生物材料,着重介绍了二氧化硅和磁性纳米颗粒的合成及应用,并详细介绍了复合式磁性纳米颗粒在生物学和催化领域中的应用。在此基础上提出了本论文选题依据,研究目标和研究内容。第二章主要研究了氯化血红素磁性纳米颗粒的制备及其在过氧化氢测定中的应用。本章中首次将四氧化三铁二氧化硅纳米颗粒和模拟酶（氯化血红素）相结合,采用反相胶束法和St（o|¨）ber法相结合的方法,制备出磁性模拟酶复合纳米颗粒（Fe3O4-hemin/SiO2 Nps）,并以该纳米颗粒作为催化剂,催化过氧化氢氧化对羟基苯乙酸,生成强荧光物质——联-对羟基苯乙酸,从而建立了灵敏、可靠的检测痕量过氧化氢的荧光分析法。该方法灵敏度高（检测限可达7.3 nmol/L）,重现性好,且此模拟酶催化剂可重复多次使用。第三章报道了将磁性分离的优势和氯化血红素信号放大的功能相结合,建立了磁性模拟酶荧光免疫检测抗原的新方法。首先,由于磁性二氧化硅纳米颗粒较小的体积,可以负载较多的抗体,相当于荧光信号放大一次;其次,氯化血红素作为标记物催化过氧化氢氧化对羟基苯乙酸,又可进一步放大荧光信号,相当于荧光信号放大两次。该方法检测人IgG的检测限可达9.8 ng/mL。与其它免疫检测方法相比,本方法具有相对较低的检测限。将该方法用于血清中人IgG的测定也取得了满意的结果。第四章初步探讨了3-吡啶-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑在NH4OH-NH4Cl缓冲溶液（pH 11）中的光谱性质及其对金属离子的识别。可望与磁性纳米颗粒相结合,应用于污水中银离子的测定。第五章对下一步的研究工作提出了设想。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 生物纳米技术
• 1.2 纳米生物材料
• 1.3 二氧化硅作为纳米生物材料
• 1.3.1 二氧化硅纳米材料的特点
• 1.3.2 二氧化硅纳米材料的制备
• 1.3.3 二氧化硅纳米材料的应用
• 1.4 磁性纳米颗粒
• 1.4.1 磁性纳米颗粒的制备
• 1.4.2 复合式磁性纳米颗粒合成的主要途径
• 1.4.3 复合式磁性纳米颗粒在生物学中的应用
• 1.4.4 复合式磁性纳米颗粒在催化领域的应用
• 1.5 小分子的离子识别
• 1.6 本论文选题依据、研究目标和研究内容
• 参考文献
• 第二章 氯化血红素磁性纳米颗粒的制备及其在过氧化氢测定中的应用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 3O₄/SiO₂ Nps）的合成'>2.2.2 四氧化三铁二氧化硅纳米颗粒（Fe₃O₄/SiO₂Nps）的合成
• 3O₄ Nps）的合成'>2.2.2.1 四氧化三铁纳米颗粒（Fe₃O₄Nps）的合成
• 3O₄/SiO₂ Nps纳米颗粒的合成'>2.2.2.2 Fe₃O₄/SiO₂Nps纳米颗粒的合成
• 3O₄-hemin/SiO₂ Nps）的合成'>2.2.3 磁性模拟酶复合纳米颗粒（Fe₃O₄-hemin/SiO₂Nps）的合成
• 2.2.3.1 氯化血红素功能化硅烷前体的合成
• 3O₄-hemin/SiO₂ Nps复合纳米颗粒的合成'>2.2.3.2 Fe₃O₄-hemin/SiO₂Nps复合纳米颗粒的合成
• 2.2.4 米氏常数的测定
• 2.2.5 过氧化氢的测定
• 2.3 结果讨论
• 3O₄-hemin/SiO₂复合纳米颗粒制备和表征'>2.3.1 Fe₃O₄-hemin/SiO₂复合纳米颗粒制备和表征
• 2.3.1.1 SEM表征
• 2.3.1.2 XRD表征
• 2.3.1.3 FTIR表征
• 2.3.1.4 SQUID表征
• 2.3.1.5 UV-Vis表征
• 2.3.2 过氧化氢测定方法的建立
• 2.3.2.1 反应体系的机理及荧光光谱特征
• 3O₄-hemin/SiO₂ Nps的催化活性'>2.3.2.2 Fe₃O₄-hemin/SiO₂Nps的催化活性
• 3O₄-hemin/SiO₂ Nps的热稳定性和循环使用性'>2.3.2.3 Fe₃O₄-hemin/SiO₂Nps的热稳定性和循环使用性
• 2.3.3 过氧化氢的测定
• 2.3.3.1 优化酸度和缓冲溶液
• 2.3.3.2 优化反应时间
• 2.3.3.3 优化试剂的用量
• 2.3.3.4 过氧化氢的定量分析
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 磁性模拟酶荧光免疫检测方法的建立及其在抗原测定中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3O₄ Nps）的合成'>3.2.2 磁性纳米颗粒（Fe₃O₄Nps）的合成
• 3O₄/SiO₂-NH₂ Nps）的合成'>3.2.3 表面氨基化的磁性二氧化硅纳米颗粒（Fe₃O₄/SiO₂-NH₂Nps）的合成
• 3O₄/SiO₂-NH₂Nps与羊抗人IgG抗体的偶联（Fe₃O₄/SiO₂-Ab Nps）'>3.2.4 Fe₃O₄/SiO₂-NH₂Nps与羊抗人IgG抗体的偶联（Fe₃O₄/SiO₂-Ab Nps）
• 3.2.5 hemin标记的羊抗人IgG抗体复合物（hemin-Ab）的合成
• 3.2.6 夹心型模拟酶荧光免疫分析法的建立
• 3.3 结果讨论
• 3O₄/SiO₂-NH₂ Nps）的合成'>3.3.1 表面氨基化的磁性二氧化硅纳米颗粒（Fe₃O₄/SiO₂-NH₂Nps）的合成
• 3O₄/SiO₂-NH₂ Nps的表征'>3.3.2 Fe₃O₄/SiO₂-NH₂Nps的表征
• 3O₄/SiO₂-NH₂ Nps表面氨基数目的测定'>3.3.3 Fe₃O₄/SiO₂-NH₂Nps表面氨基数目的测定
• 3.3.4 夹心型磁性模拟酶荧光免疫分析法的建立
• 3.3.4.1 免疫检测条件的优化
• 3.3.4.2 催化反应条件的优化
• 3.3.4.3 人IgG的定量分析
• 3.3.5 磁性模拟酶荧光免疫法测定人血清中的IgG
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 三唑巯基类化合物对银离子的识别传感
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 氨基巯基三唑受体的合成
• 4.2.3 光谱滴定与结合常数的测定
• 4.3 产物表征结果
• 4.3.1 质谱
• 4.3.2 红外分析
• 4.3.3 核磁共振氢谱
• 4.3.4 紫外-可见吸收光谱
• 4.3.5 荧光光谱
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 光谱分析
• 4.4.2 3-吡啶-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑（Py-AMTA）的吸收光谱对金属离子的响应
• +离子的响应'>4.4.3 Py-AMTA的荧光光谱对Ag⁺离子的响应
• +结合模式的探讨'>4.4.4 Py-AMTA与Ag⁺结合模式的探讨
• 4.5 结论
• 参考文献
• 附图
• 第五章 全文小结与未来工作展望
• 攻读硕士期间发表与交流的论文
• 致谢