基于氧化鋁模板的超順磁柔性纖毛系統(tǒng)的制備與性能研究.pdf

1、靜態(tài)的仿生物纖毛系統(tǒng)在超順?biāo)砻妗⒊掣叫员砻嬉约皞鞲衅鞯确矫嬗泻芎玫膽?yīng)用前景。如果這些靜態(tài)的纖毛與磁性材料結(jié)合，就可以通過磁場控制這些纖毛的運(yùn)動(dòng)。本文通過自下而上的組裝工藝，將改性后帶負(fù)電的超順磁性γ-Fe2O3納米顆粒和帶正電的陽離子聚電解質(zhì)聚合物在氧化鋁模板的孔洞中組裝成具有超順磁性的γ-Fe2O3納米線陣列。這種規(guī)則的超順磁性陣列可以在磁場中被迅速磁化，去掉磁場后又能迅速退磁；如果在這種陣列表面包裹一層特定功能性官能團(tuán)，這種非接

2、觸式且磁場可控的特性有望極大提高生物傳感器的靈敏度。
　　本文采用傳統(tǒng)的二次氧化法和改進(jìn)的硬質(zhì)氧化法制備出不同孔徑的多孔氧化鋁模板。采用傳統(tǒng)的二次氧化法，在氧化電壓為50 V條件下制備出孔徑為90 nm，孔間距為125 nm的氧化鋁模板。在采用改進(jìn)的硬質(zhì)氧化法制備模板的過程中，可以通過改變升壓速率和目標(biāo)電壓來調(diào)節(jié)氧化鋁模板的孔徑。當(dāng)升壓速率為10 V/min時(shí)，制備的氧化鋁模板的孔徑為90～110 nm；當(dāng)升壓速率為2.5 V/m

3、in時(shí)，氧化鋁模板的孔徑為160～190 nm。
　　通過共沉淀法制備了γ-Fe2O3納米顆粒，利用XRD、VSM、TEM等測試手段對制備的顆粒樣品進(jìn)行表征，結(jié)果表明，該樣品具有超順磁性，顆粒的粒徑均一，多分散性小。通過聚丙烯酸對其表面改性后，DLS測試結(jié)果表明，其包裹層的厚度約7 nm，且包裹后的顆粒在弱堿性的水基環(huán)境和高濃度鹽環(huán)境中都具有優(yōu)良的膠體穩(wěn)定性。
　　采用浸泡的方法將顆粒和聚電解質(zhì)聚合物灌注到氧化鋁模板的孔洞中

4、，在外加磁場作用下，通過透析實(shí)現(xiàn)組裝。在制備過程中，通過調(diào)節(jié)顆粒和陽離子聚電解質(zhì)聚合物的濃度、氧化鋁模板的孔徑、電荷比 Z值等研究組裝情況。結(jié)果表明，當(dāng)顆粒的濃度越大，氧化鋁模板的孔洞越大，電荷比值 Z越小時(shí)，顆粒和陽離子聚電解質(zhì)聚合物越容易在氧化鋁模板的孔洞中實(shí)現(xiàn)組裝。在對組裝后的模板進(jìn)行腐蝕的過程中發(fā)現(xiàn)，0.05 wt％ NaOH溶液會(huì)對纖毛結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞；而采用0.3 M的H3PO4溶液腐蝕，其破壞性較小，可以得到完全解離的纖毛