多功能二氧化硅納米顆粒的制備、表征及其在生物分離分析中的應(yīng)用.pdf

1、靈敏即時(shí)地檢測細(xì)菌、病毒等病原體無疑對臨床具有重要的意義，但是目前的檢測手段在檢測低濃度的病原體時(shí)，通常需要先進(jìn)行培養(yǎng)、PCR擴(kuò)增等，并且樣品中其它雜質(zhì)會干擾或抑制目標(biāo)微生物信號。將目標(biāo)病原體從樣品中分離出來，可以起到預(yù)濃縮及降低干擾的作用。磁性納米粒子具有納米粒子一般的特性外還具有超順磁性，在外磁場作用下，固液相的分離十分簡單，可省去離心、過濾等繁雜的操作，并可在外磁場作用下定位，具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)有方法制備的磁性納米粒子基本為

2、油溶性且難于官能化，使得其在生物分離分析方面的應(yīng)用受到嚴(yán)重的限制。用SiO2微球包裹的納米磁性不但保留了磁性粒子原有的特性，而且改善了其分散性，同時(shí)也為進(jìn)一步的功能化提供了很好的載體，這樣的一種磁場可控的體系，將在細(xì)菌分離檢測方面具有潛在的應(yīng)用前景。在這種體系中繼續(xù)摻雜熒光物質(zhì)，形成一種可控?zé)晒怏w系，這樣不僅可控而且可監(jiān)測，這樣對于研究許多生物機(jī)理問題有很大幫助。本論文采用了不同的方法制備了具有生物靶向、熒光以及超順磁三重功能的SiO2

3、納米顆粒，并將之應(yīng)用于致病菌溶藻弧菌的磁性分離檢測。本論文共分為四章。 論文的第一章為緒論，先概述了納米材料的定義及其特性，然后簡單介紹了幾種常見與生物分析化學(xué)相關(guān)的納米材料以及它們的應(yīng)用，包括金納米顆粒，量子點(diǎn)，高分子聚合物納米顆粒和SiO2納米顆粒。最后重點(diǎn)論述了SiO2納米顆粒及其復(fù)合材料的制備技術(shù)，以及在生物分析化學(xué)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在綜述的基礎(chǔ)上，提出了本論文的研究設(shè)想。 論文的第二章以反相膠束法制備介孔SiO2

4、微球，并應(yīng)用SEM、TEM、氮?dú)馕降榷喾N現(xiàn)代分析手段對所制備的納米微球進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地考察了體系中乙醇/水比例，氨水的用量，CATB的用量，溫度和攪拌速度這五個條件對所制備的介孔SiO2微球的粒徑、均一性及分散性的影響。此外，通過樣品的TEM表征以及氮?dú)馕?脫附曲線，證明了制備的SiO2微球?yàn)榻榭撞牧希覙悠返谋缺砻娣e為952.4m2/g，平均的孔徑為2.0nm。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了合成的最優(yōu)條件，為制備均一單分散且具有可控粒徑的

5、介孔SiO2微球提供方法指導(dǎo)，也為下一步制備SiO2基多功能復(fù)合材料提供基礎(chǔ)。本章還采用將熒光團(tuán)修飾的硅烷前驅(qū)體與TEOS共水解的方法制備了粒徑約為400nm的熒光介孔SiO2微球。 論文的第三章本章分別應(yīng)用水熱法和熱解法制備了超順磁性Fe3O4和MnFe2O4納米粒子，并應(yīng)用SEM、TEM、XRD、SQUID等方法對所制備的磁性納米粒子的表征，獲得了所制備的磁性納米粒子的性狀特征參數(shù)。結(jié)合第二章的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，針對性地選擇適當(dāng)?shù)陌?/p>

6、埋方法制備了具有核殼型結(jié)構(gòu)磁性SiO2復(fù)合納米顆粒，包括：應(yīng)用St(o)ber法對由水熱法制備的大粒徑的磁性Fe3O4納米粒子進(jìn)行包埋，成功制備了以100nm的Fe3O4納米粒子為核、20nm的SiO2為殼的核殼型復(fù)合納米顆粒；應(yīng)用反相膠束法對由熱解法制備的磁性MnFe2O4納米粒子進(jìn)行了包埋。利用CTAB對油溶性MnFe2O4納米粒子進(jìn)行了改性，通過改變實(shí)驗(yàn)條件成功制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的MnFe2O4@SiO2復(fù)合納米顆粒以及納米棒，并

7、提出了相應(yīng)的原理；應(yīng)用微乳液法對由熱解法制備的磁性MnFe2O4納米粒子進(jìn)行包埋，制備了具有核殼型結(jié)構(gòu)、形貌良好、均一性和分散性良好的磁性MnFe2O4@SiO2復(fù)合納米顆粒。 論文的第四章以本論文第三章的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為參考，采用微乳液法制備兩種同時(shí)包埋有超順磁性納米粒子和熒光探針的核殼型SiO2復(fù)合納米顆粒NP—1和NP-2，其中NP—1以CdTeQDs為熒光探針，NP-2以有機(jī)熒光染料分子FITC為熒光探針。選用具有超順磁性、熒