Fe3O4磁性复合纳米粒子的制备.docx
第二章Fe3O4磁性复合纳米粒子的制备、表征及修饰2.1 引言随着纳米材料技术的开展，碳、硅、银、铝等各种材料被应用于该领域当中。Fe3O4 磁性复合纳米粒子由于其具有很好的顺磁性.、大的比外表积制作方式简单等优势，常在 其外表修饰抗原抗体、适配体、多巴胺等化学物质，广泛应用在肿瘤检测与治疗、食品 平安检测等各个领域。同时，Fe3O4磁性复合纳米粒子不会通过皮肤吸收进入人体而对 造成伤害，可以平安的使用。本章首先采用溶剂热法对Fe3O4纳米粒子进行制备，然后 通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等对其形貌和外表功能基团进行表征，确定其成 功合成。同时，在纳米粒子外表修饰多巴胺，形成三维网状结构，通过氢键、静电和疏 水作用捕获黄曲霉毒素43；利用高效液相色谱法检测其吸附效率，用以验证外表增强 拉曼散射技术也能到达检测效果。2.2 试验材料与仪器221试验材料与试剂表2. 1实验试剂试验仪器与设备表2. 2试验仪器与设备2.3 实验方法磁性纳米粒子的制备按照Zheng等人28方法，采用溶剂热法制备Fe3O4磁性纳米粒子:常温下称取2.17 gFeCI3.6H2O,0.4g柠檬酸三钠以及2.4g醋酸钠加入洁净干燥的圆底烧瓶中，再以40mL 乙二醇溶解，置于50 c水浴中，磁子搅拌至完全溶解。完全溶解后转移至高压反响釜 中，200 C条件下反响10h。待上述产物冷却后，用乙醇清洗3次、离心，再以超纯水 清洗3次、离心。将其置于-18 °C冰箱预冷，后进行真空冷冻干燥。2.3.1 磁性纳米粒子样品的表征利用磁铁进行吸附，检测其别离效果和在溶液中的复溶性；采用扫描电子显微镜 (SEM)表征Fe3O4磁性纳米粒子、Fe3O4PDA的外表形貌；采用傅里叶变换红外光 谱(FTIR)表征样品结构，对其所含官能团进行定性分析。233偶联多巴胺44常温下称取40 mg制备的上述磁性纳米粒子加入洁净干燥的圆底烧瓶中，再加入 20 mL Tris-HCI缓冲液(10 mMz pH8.5),在超声条件下充分溶解。加入10mg多巴胺盐 酸盐，超声条件下充分溶解，重复上述操作四次(加入40mg多巴胺盐酸盐)，液体试 样置于摇床上振摇反响6 ho将上述产物用超纯水清洗4次、离心。将其置于-18 冰 箱预冷，后进行真空冷冻干燥。2.3.4 磁性复合纳米粒子(Fe3O4PDA)吸附黄曲霉毒素(AFB1)取10ug/mL (溶剂为乙为)的AFBllOOuL于离心管中，再加入19.9mL水,移液 器吸打混匀，用0.1 mol/L的氢氧化钠溶液调pH至7.4。首先,取上述溶液5 mL,加入 5 mg复合磁性纳米粒子，超声10 min,使之充分溶解，锡纸包裹离心管置于摇床上振荡 反响30min。取4.975 mL超纯水于另一个洁净的离心管中，加入5mg复合磁性纳米粒 子,超声使之充分溶解，再用0.1 mol/L的氢氧化钠溶液调pH至7.4,并加入10ug/mLAFBl 溶液25 uL,超声10 min,锡纸包裹离心管置于摇床上振荡反响30 min。再取19.9 mL乙 BS放入另一洁净离心管中,加入lOug/mLAFBl溶液lOOuL,混合均匀,超声10 min,锡 纸包裹离心管置于摇床上振荡反响30min。用磁铁吸附别离，将溶液分别转移至洁净离 心管(所有样液管做好标记)。对磁铁吸附的固体进行真空冷冻干燥，利用傅里叶近红外 光谱分析其化学结构；利用高效液相色谱仪(荧光检测器)对吸附前后液体样品进行分析， 通过色谱峰面积检测磁性复合纳米粒子对AFB1的吸附效率。235数据分析采用 Origin2021(OriginLabCorporation, MA, USA)进行绘图。2.4 结果分析与讨论Fe3O4磁性纳米粒子的制备及表征利用溶剂热法制备的Fe3O4磁性纳米粒子如图2.1(a)(b)(c)所示。在磁铁的吸引下， 均匀分散在水中的Fe3O4磁性纳米粒子开始向磁铁周围富集，可以到达很好的别离效果。 当磁铁移开后，轻轻晃动离心管，四氧化三铁磁性纳米粒子又均匀的分散在溶剂中，可 见其优良的复溶性。图21磁铁吸附Fe3O4磁性纳米粒子磁性纳米粒子的扫描电子显微镜(SEM)结果如图2.2(a)所示，Fe3O4磁性纳米粒子成 功合成，颗粒大小较为均匀。取其中颗粒进行测量，最大粒径约为770 nm,最小粒径 约为301 nm,平均粒径为458nm,其粒径分布区间如图2.2 (b)所示，颗粒大小主要集中 在 300-500 nm 之间。Fe3O4磁性纳米粒子的傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果如图2.2(c)所示。1370 cm-1 和1625 cm-1处的光谱吸收是山柠檬酸中的O-C=O所形成的，可知其在四氧化三铁纳米 粒子外表沉积。由于柠檬酸具有较高的外表电荷，可以防止纳米粒子聚集，起到稳定的 作用，使纳米粒子能更好的分散在溶液中45。两次纳米粒子的红外光谱图相似，可见 其效果较好，可重复。2.4.1 制备Fe3O4PDA磁性复合纳米粒子(MNPs)在Fe3O4磁性纳米粒子外表偶联上聚多巴胺，使其形成三维立体网状结构，用以捕 获黄曲霉毒素。Fe3O4PDA的两次傅里叶红外光谱(FTIR)如图2.3(a)所示，两组MNPs 红外效果接近，纳米粒子上偶联多巴胺效果稳定。山图2.3(b)可知，纳米粒子偶联多巴 胺后在1350 cm-1、1500 cm-1和1600 cm-1附近出现光谱吸收,分别由C-NC C=N和 C=C所引起，可知偶联多巴胺获得成功46。扫描电子显微镜的图像如图2.3(c)(d)所示, 在Fe3O4磁性纳米粒子外表偶联上聚多巴胺后，仍保持较好的形态，未出现聚沉现象。 吸附黄曲霉毒素(AFB1)并计算吸附效率Fe3O4以Fe3O4PDA磁性复合纳米粒子吸附溶液中的黄曲霉毒素，并对吸附后的 磁性纳米粒子进行傅里叶红外光谱测定，其结果如图2.4所示。通过比照可知，其相较于Fe3O4PDA和Fe3O4有 许多新出现的光谱吸收峰，可见其能够对黄曲霉毒素进行吸附，并且能够通过磁铁吸附 进行别离。AFB多巴胺用制备的磁性复合纳米粒子吸附溶液中的黄曲霉毒素B1,利用高 效液相色谱仪测定吸附前后的色谱图，根据色谱峰面积计算出吸附效率。由图2.5©可知，吸附前后特征峰面积显著变化通过相应公式计算吸附效率: 先调pH再吸附：吸附前特征峰面积为1091708,吸附后特征色谱峰面积为2044乃。先吸附再调pH：吸附前特征峰面积为1091708,吸附后特征色谱峰面积为162366。 经过计算可知Fe3O4PDA磁性复合纳米粒子对AFB1的吸附效率在81%85%,与文献 中的结果一致。2.5 本章小结采用溶剂热法制备Fe3O4磁性纳米粒子，能够用磁铁进行吸附，并且能够很好的复 溶在水溶液中。同时，用扫描电子显微镜对Fe3O4> Fe3O4PDA进行表征，结果显示 其外表含有dC=O、C-N-C, C小和C式等官能团，使纳米粒子具有很好的复溶性，能够 捕获真菌毒素，其外表也能够修饰其他化学物质。同时，通过高效液相色谱法检测可知 其对黄曲霉毒素B1的吸附效率可达81%85%。
