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納米粒子范文1
摘要:磁性納米粒子因兼具磁學特性和納米材料獨特性能，被廣泛應用于各個領域。就磁性納米粒子的種類、特性、制備和表面修飾四個方面展開介紹，綜述了脂肪酶、漆酶、淀粉酶及其復合酶等生物酶固定化酶技術的最新研究動態，針對磁性納米粒子在固定化酶技術的研究應用現狀進行了總結，以期為磁性納米粒子固定化酶技術的應用研究提供參考。
關鍵詞:磁性納米粒子;脂肪酶;漆酶;淀粉酶;固定化
酶酶是具有生物催化功能的高分子物質，具有高效性、專一性、反應條件溫和、無污染等特點［1］，在食品加工、藥學和醫學等研究領域中有著巨大的應用潛力。然而，大多數酶是蛋白質，其活性易受溫度、pH等因素影響，且與底物產物的混合物不利于其回收，難以實現產物的分離純化和連續化生產［2］。20世紀60年代迅速發展起來的固定化酶技術很好的解決了這些問題，有效提高了酶的利用率，并實現了產業化發展。其中，酶的固定載體和技術研究一直是酶固定化研究的核心問題，重點是尋找新的載體，確保固定后的酶保持其催化活性、催化特性和穩定性，同時，可實現高負載量和復合酶鏈式反應［3］。近幾年，新型載體和技術有:交聯酶聚集體［4］、“點擊”化學技術［5］、多孔支持物［6］和以納米粒子為基礎的酶的固定化［7］等。納米粒子作為酶固定化的新型載體，具有良好的生物相容性、比表面積大、顆粒直徑小、較小的擴散限制、較高的載酶量及在溶液中穩定存在等優點［8］。粒子尺寸在1～1000nm范圍內的球狀或囊狀結構的粒子常被用于酶的固定化，用于酶固定化的納米載體材料可分為磁性納米載體和非磁性納米載體等［9］。本文綜述了磁性納米粒子的特性、制備方法及其在固定化酶技術研究領域的應用現狀，以期為促進磁性納米粒子固定化酶技術的應用研究提供參考。
1磁性納米粒子
納米材料［10，11］的粒徑尺寸為納米級，通常介于1～100nm之間。磁性納米粒子［12，13］作為當今最受關注的一類納米材料，其多功能磁性復合微球常被用于藥物釋放、生物大分子靶向分離等生物醫學和分離工程相關領域的研究。
1．1磁性納米粒子的特性
磁性納米粒子不僅具備表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應［14，15］4個基本普通納米粒子效應，同時還具有特殊的磁學性質:超順磁性、高矯頑力、低居里溫度與高磁化率等［16～19］。1．1．1超順磁性超順磁性是指磁性納米顆粒尺寸小于臨界尺寸時具有單疇結構，在較高溫度下表現為順磁性特點，但在外磁場作用下其順磁性磁化率比一般順磁材料大好幾十倍，稱為超順磁性。超順磁性即在有外加磁場時，材料表現為有磁性，當無外加磁場時，材料無磁性。故超順磁性的納米顆粒具有較好的分散性。
1．1．2高矯頑力
強磁物質(如:鐵磁體)一般在外加磁場減小為零時，其磁化強度不為零，剩余的磁化強度稱為剩磁。矯頑力是指使剩磁減至為零而添加的反向磁場。矯頑力與成分、晶體點陣和取向等因素無關，其主要影響因素為點陣缺陷，即偏離理想晶體結構的程度。
1．1．3低居里溫度
帶磁的磁性體會在某一溫度因熱失去磁性，這一溫度稱為居里溫度。居里溫度是物質磁性的重要參數，通常正比于交換積分，與間距和原子構型有關。納米微粒的磁性常因小尺寸效應和表面效應發生變化，故其居里溫度通常較低。
1．1．4高磁化率
磁化強度M與磁場強度H之比稱為磁化率，常用cm表示，即M=cmH。當cm＞0，為順磁質，當cm＜0，為抗磁質，其值一般都很小。
1．2磁性納米粒子種類
磁性納米粒子一般分為天然磁性納米粒子和人工合成磁性納米粒子。人工合成磁性納米粒子主要有:Fe、Co、Ni等［20］金屬納米粒子;Co3O4、Mn3O4等金屬氧化物和各種鐵氧化體納米粒子等［21，22］。鐵的氧化物能定期排出體外，對人體健康危害較小，具有良好的生理安全性，因此Fe3O4磁性納米粒子多被用于生物醫藥領域［23］。
1．3磁性納米粒子制備
1．3．1共沉淀法
共沉淀法［24］即向鐵鹽和亞鐵鹽混合液中，添加合適的沉淀劑，經加熱發生共沉淀，制得超微粒的方法。共沉淀法制備得到的粒子尺寸較小，然而，制備過程中因水解平衡反應復雜，粒子的成核過程和生長過程會受到影響，因此得到的粒子有較寬的尺寸分布?？偟膩碇v，該方法有較低的反應溫度、簡單的設備要求，且反應過程簡單易控制，是制備磁性納米粒子的主要方法。
1．3．2高溫分解法
高溫分解法［25］是以高沸點有機物為溶劑，有機金屬化合物為原料，經加熱分解來制得納米粒子的方法。利用高溫分解法制備的磁性納米粒子表面光滑，結晶度高，粒徑小且粒徑可控，粒徑分布均勻。但此方法反應條件(高溫高壓)苛刻，設備要求高，反應體系為有機相，且經過表面處理后的合成粒子才能被轉移到水相中。
1．3．3沉淀氧化法
沉淀氧化法即二價鐵鹽在氧化劑作用下，發生部分氧化制備磁性納米粒子的一種方法，常見的是以空氣作為氧化劑氧化Fe(OH)2，李乾峰等［26］用NaNO3、NaClO3、KMnO4替代傳統的空氣作為氧化劑氧化Fe(OH)2制備Fe3O4磁性納米粒子，研究了氧化劑、反應溫度、反應液pH等工藝條件對制備的Fe3O4磁性納米粒子粒徑及磁飽和強度的影響，結果表明:Fe3O4磁性粒子粒徑主要受氧化劑氧化能力和反應液pH的影響。與空氣氧化制備的Fe3O4磁性粒子比較，采用NaNO3和NaClO3為氧化劑制備的Fe3O4磁性粒子均為球形，粒子形態與pH無關，且粒徑大小相近時，有較高的比飽和磁化強度。
1．3．4溶膠凝膠法
溶膠凝膠法［27，28］是制備金屬氫氧化物及金屬氧化物超微粒的方法。被用于溶膠凝膠法中作為前驅物的化合物要具備易蒸餾、重結晶技術純化、可溶于普通有機溶劑、易水解等特性，金屬醇鹽作為前驅物被廣泛用于溶膠凝膠法制備納米氧化物材料。該方法具有反應物豐富、顆粒粒徑均一、高純度、粒徑小、過程易控制等優點。
1．4磁性納米粒子表面修飾
磁性納米粒子不僅具有納米粒子特性，同時還具有特殊的磁學性能，近年來被廣泛應用于生物分析等領域。但是，磁性納米粒子粒徑小、比表面積大、表面能高，為不穩定體系，易發生團聚，所以，需要對磁性納米粒子表面進行功能化，降低其表面能，改善磁性納米粒子的分散性及穩定性，同時使磁性納米粒子的磁響應強度、表面活性和生物相容性等特性得到改善和提高。
1．4．1有機小分子修飾
①表面活性劑。表面活性劑含有長鏈基團，可以形成空間位阻，一方面可控制粒子的形態和尺寸，另外，可改善粒子的表面性能，從而起到穩定磁性納米粒子的作用。油酸常被用來修飾Fe3O4，靳艷艷等［29］通過高溫熱解法得到油酸穩定的磁性納米粒子，以高碘酸鈉為氧化劑，氧化其表面的油酸，制備得到單分散羧基化Fe3O4磁性納米粒子，其粒徑為12nm，且粒徑均一，在水中有良好的分散性，XRD和VSM表征結果顯示，磁性納米粒子的磁強度和成分在氧化制備羧基過程中基本不受影響。張曉聞等［30］采用改進的溶劑熱法，以檸檬酸鈉為穩定劑，制備出羧基功能化的Fe3O4磁性粒子，該粒子具有超順磁性和高飽和磁化強度，磁響應性良好，可應用于磁性粒子偶聯或復合。
②硅烷化偶聯劑。硅烷化偶聯劑既有與磁性納米粒子結合的Si－OH，又含有－NH2、－COOH、－SH、－CHO等能與生物分子結合的官能團。常被用于磁性納米粒子表面修飾的硅烷化偶聯劑有3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3-巰丙基三乙氧基硅烷(MPTES)。付玉麗等［31］采用化學共沉淀法合成Fe3O4磁性粒子，通過APTES化學包裹得到有機硅表面修飾的Fe3O4磁性粒子，APTES-MNPs呈球形，粒徑約17nm，APTES-MNPs對剛果紅染料的吸附符合Langmuir等溫吸附模型，該粒子吸附性能好、易回收。
1．4．2有機高分子修飾
①天然生物大分子。目前，多糖類聚合物和氨基酸類聚合物是用于修飾Fe3O4磁性納米粒子主要的天然生物大分子，利用天然生物大分子修飾的磁性納米粒子其生物相容性得到大大的改善，且賦予復合材料新的生物活性。李璇等［32］以乙酰丙酮鐵為鐵源，聚乙二醇為溶劑，采用高溫熱解法制備聚乙二醇修飾的超順磁性氧化鐵磁性粒子PEG-SPIONs，后將糖酐Dex水溶液與PEG-SPIONs混合搖床培養得到Dex修飾的Dex/PEG-SPIONs復合粒子，該復合粒子為單晶體結構且分散性較好，具有超順磁性，同時，Dex作為一種臨時的血漿替代品具有很好的生物安全性，故Dex/PEG-SPIONs在生物醫學等方面具有極好的應用前景。吳志超等［33］采用高錳酸鉀為氧化劑氧化油酸包被的Fe3O4磁性粒子，制得表面包被有壬二酸的新型羧基磁性納米粒子，該粒子表面羧基含量高且在水中具有良好的分散性，其水解后帶負電荷，可與蛋白質表面帶正電荷的氨基發生靜電相互作用，這一新型的羧基功能化的超順磁性納米粒子吸附牛血清蛋白對固定化細胞、蛋白藥物靶向載體和固定化酶載體的研究具有重要的指導意義。
②合成高分子。利用不同的化學方法可合成不同需要的高分子修飾物用來修飾磁性粒子。鄧嘯［34］選用聚多巴胺修飾磁性納米粒子，首先采用堿共沉淀法合成MNPs，多巴胺單體可在類似海水的堿性(pH8．5)條件下發生自聚合作用，因此，通過調控pH可在MNPs表面形成一層聚多巴胺層，獲得聚多巴胺修飾的磁性四氧化三鐵納米粒子(PD-MNPs)，該功能化磁性微球可有效的固定黑曲霉脂肪酶，固定化脂肪酶催化活性及穩定性較游離酶均有明顯提高。
1．4．3無機材料
用于Fe3O4磁性納米粒子表面修飾的無機材料主要是SiO2，制備SiO2修飾的磁性納米粒子的方法主要有:溶膠凝膠法、氣溶膠高溫分解法和反相微乳法。張慧勇［35］采用溶膠凝膠法制備Fe3O4/SiO2核殼結構復合納米粒子，并對不同Fe3O4制備方法(共沉淀法、還原沉淀法和水熱法)對應的Fe3O4/SiO2復合納米粒子進行性能比較。其步驟如下:首先采用檸檬酸鈉對納米粒子進行表面修飾，然后在醇和水的混合體系中，堿性條件下催化正硅酸乙酯水解，磁性納米顆粒表面被生成物包裹，制得的二氧化硅磁性復合微球具備小粒徑核殼結構。結果表明，利用水熱法制備Fe3O4粒子的分散效果最佳，包被效果較好，二氧化硅磁性復合微球在室溫下表現出良好的穩定性。馬麗等［36］采用溶膠凝膠法制備Fe3O4/SiO2復合納米粒子，用3-APTES對Fe3O4/SiO2復合粒子進行氨基修飾，并用于漆酶的固定化。固定化酶在熱穩定性、重復穩定性、pH穩定性方面均優于游離酶，同時，將固定化漆酶用于去除廢水中的2，4-二氯酚，反應12h，去除率最高為68.35%，該固定化酶重復使用12次后，對2，4-二氯酚的去除率可保持在52．85%。
2磁性納米粒子固定化酶技術的應用
通過共聚合表面修飾可將－NH2、－COOH、－OH、－CHO等多種功能基團賦予磁性納米粒子表面，實現其功能化，因而具有強的磁響應性能、高比表面活性和良好的生物相容性，磁性納米粒子已被廣泛應用于生物化學領域，如天然產物中生物活性物質的分離，有害化合物的降解等。固定化酶技術［37］，即將游離酶束縛或局限在固定載體內，酶的生物活性及其特有的催化反應保持不變，并可實現回收重復利用的一類技術。固定化酶與游離酶相比有穩定性好、不易失活、可重復使用等優點，磁性納米粒子作為固定化酶使用的固體材料，較其他固體材料具有獨特的優勢［38，39］:磁性納米粒子的超順磁性及強磁響應性能，可實現酶/底物及產物的快速分離，提高酶的使用效率;將酶固定于磁性納米粒子可提高其穩定性;而且磁性納米粒子巨大的比表面積可同時偶聯多種生物酶，因此將分離技術和生物酶磁偶聯用于多酶固定，可促進多酶鏈式反應的研究應用。
2．1磁性納米粒子在脂肪酶抑制劑篩選分離研究中的應用
Zhu等［40］采用共沉淀法制得Fe3O4磁性納米粒子，硅酸四乙酯(TEOS)、(APTMS)作為硅烷偶聯劑，－NH2/MNPs磁性粒子經二甲基甲酰胺(DMF)和10%丁二酸酐作用發生羧基功能化，獲得－COOH/MNPs磁性復合粒子，此復合粒子可很好的與脂肪酶共價結合，酶活抑制實驗表明，脂肪酶固定化酶(LMNPs)穩定性及活性較游離酶有明顯提高。利用脂肪酶復合磁性粒子(LMNPs)成功的從蓮葉提取液中分離出quercetin-3-O-β-D-arabinopyranosyl-(12)-β-D-galactopyranoside和quercetin-3-O-β-D-glucuronide兩種脂肪酶配體。Sahoo［41］采用溶劑熱法，聚乙烯亞胺(PEI)、乙醇胺(EA)、(EDBE)為氨基前體，制得PEI-Fe3O4、EA-Fe3O4、EDBE-Fe3O4氨基化磁性粒子，分別與戊二醛交聯劑作用，獲得GLU-PEI-Fe3O4、GLU-EA-Fe3O4、GLU-EDBE-Fe3O4，磁性粒子表面的戊二醛與脂肪酶發生相互作用，實現脂肪酶的固定化。其中，EDBE-Fe3O4酶活性最高，是同等游離酶活性的83．9%，此外，EDBE-Fe3O4具有較好的熱穩定性、儲藏穩定性和重復利用性，其反應動力學參數與游離酶一致。這為脂肪酶的固定化提供了技術支持，同時，實現了脂肪酶抑制劑的快速篩選分離，為研發新的治療肥胖的藥物提供母體化合物。
2．2磁性納米粒子在α-淀粉酶配體篩選分離研究中的應用
交聯酶聚集體(CLEAs)［42］是一種無載體固定化酶技術，是一種將基本純化的、高濃度的蛋白先沉淀后交聯形成不溶性的、穩定的固定化酶技術。較其他酶固定方法，該固定化方法不需要結晶、無需高純度的酶，該方法可用于大多數酶或蛋白交聯酶(蛋白)聚集體的制備，操作簡便，應用范圍廣;獲得的固定化酶活性高、穩定性好;無載體、單位體積活性大、空間效率高;Tudorache等［43］將氨基功能化的磁性納米粒子加入酶溶液，將磁性粒子與酶液混合液進行沉淀、交聯，制備了磁交聯酶聚集體(MCLEAs)。功能化的磁性粒子可減少酶內賴氨酸殘基數，提高酶聚集體的穩定性，同時賦予酶聚集體磁性以進行磁分離，提高酶的使用率。Liu等［44］通過合成α-淀粉酶磁交聯酶聚集體從山茱萸果實中提取分離出Querciturone，其α-淀粉酶抑制活性IC50達22．5μg/mL。
2．3磁性納米粒子在漆酶固定化研究中的應用
漆酶是一種對底物專一性要求較低且氧化還原能力較強的含銅多酚氧化酶，可氧化分解大部分有機污染物，如多環芳烴、多氯聯苯、芳氨及其衍生物、染料、色素、炸藥等［45］。漆酶主要分布在植物、菌類和微生物中。由于漆酶氧化分解有機物所需條件溫和、最終反應產物為水、無污染、來源豐富等優點，在環境保護、造紙業、生物傳感器等領域得到廣泛研究。然而，游離漆酶穩定性差，且重復利用率低，限制了其在工業中的應用。為克服游離漆酶的缺點，實現漆酶的工業化應用，漆酶固定化技術研究尤為重要，磁性納米粒子作為近年來酶固定化材料之一，成為漆酶固定化研究的熱點。歐陽科等［46］通過化學交聯法將漆酶固定在磁性石墨烯載體上，對固定化漆酶的酶學特性及其對雙酚A(BPA)的降解功能進行了考察。結果表明，經石墨烯固定后漆酶的耐酸性、耐熱性和穩定性有顯著提高，漆酶固定后其重復利用性得到改善，重復利用10次后，漆酶活性仍為最初活性的82．01%。固定化酶的米氏常數Km為5．38×10－4mol/L，較游離酶的大，說明固定化酶與底物的親和力比游離酶小，固定化漆酶對雙酚A具有良好的分解能力，水中BPA質量濃度為15mg/L時，經過18h反應，BPA的去除率能達到82．14%左右。Xia等［47］分別制備了氨基化四氧化三鐵漆酶固定化酶(Fe3O4-NH2-laccase)和氨基－聚乙烯亞胺四氧化三鐵漆酶固定化酶(Fe3O4-NH2-PEI-laccase)，并分別考察了它們的酶學活性和反應動力學參數。結果表明，兩種固定化酶較游離酶，酶活性、酶穩定性、酶利用率都明顯提高，且對酸的適應能力、熱穩定性、儲藏穩定性等都有提高;Fe3O4-NH2-PEI-Laccase較Fe3O4-NH2-Laccase有較高的吸附容量和酶活性，Fe3O4-NH2-PEI-Laccase可實現漆酶大量的固定化，更有希望實現漆酶的工業化。
2．4磁性納米粒子在多酶鏈式反應中的應用
磁性納米粒子巨大的比表面積可實現多種生物酶的同時偶聯，將分離技術和生物酶磁偶聯應用于多酶固定，促進多酶鏈式反應的研究應用。果汁生產中，顏色、澄清度、口感等是衡量果汁是否合格的重要指標。影響這些指標的因素主要有:細胞壁和細胞質中果膠膠態分散體、淀粉、纖維素和半纖維素等多糖。這些大分子的存在是造成果汁渾濁、口感差的主要原因，而淀粉酶、果膠酶和纖維素酶可以將這些生物大分子分解為小分子，能夠有效改善果汁外觀和品質。Sojitra等［48］通過共沉淀法合成Fe3O4磁性粒子，以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)為氨基源對Fe3O4氨基化修飾，以戊二醛為交聯劑，將功能化磁性粒子與酶混合液混合孵育，淀粉酶、果膠酶、纖維素酶分別與磁性粒子結合并固定，制得磁性復合酶納米生物催化劑。該磁性復合酶納米生物催化劑在熱穩定性、pH穩定性、重復利用性等酶學活性及反應動力學參數Km較游離酶都有明顯提高。利用該磁性復合酶納米生物催化劑分別進行葡萄、蘋果和梨果汁渾濁實驗，混合反應150min后，渾濁度分別降低為46%、41%和53%，結果表明，這一磁性復合酶納米生物催化劑可替代傳統果汁的生產方法應用于果汁的工業化生產中。
3展望
綜上所述，磁性納米粒子固定化酶技術已在生物醫藥、食品、環境保護等領域被廣泛應用，并取得了一些重要成就，但仍存在一些需要解決的問題，主要有以下幾個方面:①目前，關于磁性納米粒子固定化酶研究主要集中在脂肪酶和蛋白酶上，其他酶類研究甚少，且磁性納米粒子固定化酶方法具有局限性，只適用于一類酶或幾種酶的固定化;②功能化磁性粒子固定化酶通常存在固定化酶含量較高、而固定化酶活性較低的問題，解決這一問題，對于提高酶使用率、降低成本、實現工業化大規模操作至關重要;③目前，國內外學者對磁性粒子固定化酶條件優化研究較多，針對磁性粒子與酶作用機制研究較少，磁性粒子固定化酶作用機制有待進一步研究，為磁性粒子的改性和選擇提供了重要依據;④以磁性粒子固定化酶為催化劑進行催化反應的反應機制需深入研究，以實現磁性粒子固定化酶技術的廣泛應用?？傊?，磁性納米粒子固定化酶是一個正在蓬勃發展的研究領域，發展更為高效的方法制備磁性納米粒子固定化酶仍是有待深入研究和具有挑戰性的研究課題。
參考文獻
［1］柳海燕．生物酶在紙漿造紙中的應用［J］．黑龍江造紙，2016(1):18－23．
［2］楊光義，雷攀，杜士明，等．盾葉薯蕷中薯蕷總皂苷生物酶預處理法提取工藝研究［J］．中國藥業，2016(9):8－12．
［3］楊杰，張玉彬．固定化酶技術及其在醫藥上的應用新進展［J］．藥物生物技術，2013(4):553－556．
［4］農嘉儀，李敏英，葉劍威，等．交聯酶聚集體法制備單寧酶及固定化酶性質研究［J］．食品與機械，2012(1):154－158．
［5］楊奇志，劉佳．點擊化學在生物醫用高分子中的應用［J］．化學進展，2010(12):2377－2388．
［6］劉佳，楊啟華．介孔材料固定化酶的研究進展及其應用前景［J］．石油化工，2014(4):357－365．
［7］高啟禹，徐光翠，陳紅麗，等．納米材料固定化酶的研究進展［J］．生物技術通報，2013(6):23－27.
［9］辛寶娟．氧化鐵磁性納米粒子固定化酶［J］．化學進展，2010(4):593－602．
［10］張中太．納米材料及其技術的應用前景［J］．材料工程，2000(3):42－48．
［11］林鴻溢．納米材料與納米技術［J］．材料導報，1993，19(6):42－46．
［12］郭艷余．Fe3O4磁性納米粒子在生物醫學領域的應用［J］．現代生物醫學進展，2016(3):574－577．
納米粒子范文2
關鍵詞：納米粒子；化學制備方法；應用
大氣、各種微粒子粉塵、煙塵等各類塵埃物中都存在著大量的納米粒子，但是自然界中存在的納米粒子大多屬于有害污染物，無法對其進行直接利用。隨著社會的發展和時代的進步，通過人工制備的手段來利用各類有益的納米粒子已經成為重要研究方向。由于納米粒子具有奇特的化學性能、熱學性能、磁學性能、電學性能以及力學性能等，目前被世界各國的科學人員所關注與高度重視。
一、納米粒子的化學制備方法及應用
（一）氣相化學反應法及應用
利用氣相化學反應法來制備超微粒子，其具有活性與化學反應高、分散性好、粒徑小、純度高、粒子均勻等特點，適用于非金屬化合物、金屬化合物以及各類金屬納米粒子的制備。該方法包括氣固反應法、氣相合成法、氣相分解法，其中對于氣相合成法而言，其主要是指在高溫條件下，借助多種物質之間的氣相化學反應，有效合成相應的化合物；然后通過快速冷凝來制備出納米粒子，具有互換性與靈活性。利用激光誘導氣相法進行納米粒子的合成時，往往會出現反應原料問題，C2H4、SiH4等會吸收激光光子，其反應式為：2SiCI4（g）+C2H4（g）2SiC（s）+6H2（g），3SiH4（g）+4NH3（g）Si3H4（s）+12H2（g），其中得到的SiC（s）和Si3H4（s）都是納米粒子。值得注意的是，氣相合成法制備納米材料時，關鍵需要促進沉積速度的提升，以傳統真空蒸發為依據，利用激光和超聲波等加熱手段進行制備，這樣納米材料會具有很好的分散性與透明性，但是具有成本高與產量小的缺點。
另外，氣相分解法是對中間化合物進行預處理，通過加熱、蒸發和分解等來獲得納米粒子；而氣相熱分解的原料多是采用金屬氯化物與有機硅等，如Si（OH）4、Fe（CO）5等。氣相分解法在制備納米薄膜材料方面的使用最多，如禿涎躉物、硼化物、碳化物和金屬氧化物等功能與結構材料的制備，并且廣泛應用于太陽能利用、光學材料、表面裝飾、熱電材料和氣體傳感器等領域。
（二）濕化學法及應用
1.水熱合成法
該方法多是在高氣壓或100～350℃的環境下，讓有機化合物或無機化合物與水進行化合，然后控制物理過程與加速滲析反應，在此基礎上進行過濾、干燥與洗滌等，從而得到超細與高純的微粒子。一般可在不同的實驗環境下采用水熱合成法：①密閉動態：將加磁性轉子置于高壓釜內，密閉后將其放在電磁攪拌器上，動態環境下保溫會加快合成的速率；②密閉靜態：在高壓反應釜內放置沉淀物或金屬鹽溶液，密閉之后加恒溫，靜止情況下長期保溫。當前此方法在高壓高溫的水中溶解其他金屬或鋯鹽，會得到高質量的磁性氧化鐵、氧化鋁、氧化鋯納密粒子。
2.水解沉淀法
利用水解來使化合物生產相應的沉淀物，基本是利用水合物與氫氧化物，選用各類無機鹽作為水溶液的原料，以此來制備超微粒子。以無機鹽為依據來配制水合物，對其水解條件進行控制，合成單分散性的立方體或球狀的納米粒子，如水解三價鐵鹽溶液，獲得a―Fe2O3納米粒子等。此外，金屬醇鹽與水進行反應，可以生產水合物、氫氧化物和氧化物的沉淀，因此可以多種醇鹽為基礎，利用干燥、沉淀和水解等手段來制備氧化物陶瓷納米粒子。
3.共沉淀法
該方法主要是在溶液中混合各種陰離子，當特定的陽離子加以沉淀時，溶液中的其他離子也會陳定，從而達到原子級的混合。溶液中的pH值主要包括草酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物等，這些物質構成沉淀溶液時，其調節范圍相對靈活，金屬離子會隨pH值的升高而依次沉淀，形成混合沉淀物[3]。由于沉淀屬于分別發生，要想避免共沉淀方法出現分別沉淀的傾向，可以適當使沉淀劑濃度加以提高，然后導入金屬溶液，攪拌溶液，確保溶液中金屬離子全都符合沉淀的條件，保證沉淀的均勻性。當然沉淀物轉變為產物化合物時，往往需要進行加熱反應，這樣無法有效控制其構成的均勻性。
二、納米粒子的應用領域
由于納米粒子具有的宏觀量子催化效應與隧道效應、量子效應、界面與表面效應、小尺寸效應，因此其在增強增韌性能、性能、儲氫性能、磁性能、光學性能和催化性能等方面具有特殊的功能，在各個領域得到了廣泛的應用。通常納米粒子在生物醫學材料、增韌補強材料、隱身材料、光學材料、磁性材料、納米電子器件、催化劑。
（1）光學隱身材料方面：激光隱身、紅外隱身、微波隱身、光隱身等納米光學隱身材料。
（2）半導體方面：納米光敏材料、納米氣敏材料、納米濕敏材料、納米壓敏材料、納米溫敏材料等。
（3）生物材料方面：納米復合骨替代材料、納米復合牙齒替代材料等。
（4）磁性材料方面：納米磁制冷工質材料、納米微晶稀土永磁材料、納米微晶軟磁材料、納米磁記錄材料、納米巨磁電阻材料等。
（5）增強結構材料方面：納米焊接技術、納米顆粒助燒結材料、纖維增強材料、納米晶須、納米顆粒增強材料等。
三、結束語
納米材料和納米技術是當前最具發展前景的材料，已經成為材料領域的重要研究問題。通常納米粒子作為功能材料，可應用于生物學、聲學和光學等，而其作為結構材料，則可制備三維納米碳管、二維納米薄膜、一維鈉米晶須等。目前在社會快速發展的背景下，多是通過人工制備的手段來直接制備有益的各類納米歷史，而實際上人工制備所需的納米粒子十分困難。
參考文獻：
[1]高友志，王猛，顏范勇等.水凝膠/金屬納米粒子復合物的制備及其在催化反應中的應用[J].化學進展，2014（04）：626-637.
[2]朱霞萍，彭道鋒.四氧化三鐵/二氧化硅復合磁性納米粒子的制備與表征[J].精細石油化工，2010（04）：57-60.
納米粒子范文3
【關鍵詞】納米粒子，制備，殼聚糖
一.殼聚糖的應用。殼聚糖由于具有抗菌性、生物相容性、可生物降解性、低免疫原性、低毒性等特點，被廣泛應用于醫藥、化工、紡織、印染和造紙等領域。
1.1食品工業
（1）抗菌劑。殼聚糖及其衍生物有較強的抗菌活性。通過中和細胞質中帶電粒子，可以使微生物代謝發生紊亂，或抑制微生物DNA的復制，從而阻止細胞的分裂；對革蘭氏陽性菌和陰性菌等細菌都有較好的抑制效果。
（2）保鮮劑。殼聚糖膜可以阻礙大氣中O2的滲入和瓜果呼吸產生CO2的逸出，但可使乙烯氣體逸出，減少了瓜果中的氧氣和乙烯氣體的含量，從而可抑制好氧性微生物的生長且能延遲瓜果成熟時間。
（3）抗氧化劑。殼聚糖與肉類的血紅蛋白釋放出來的金屬離子鰲合形成鰲合物，從而抑制金屬離子的催化活性，抑制氧化作用的形成。
（4）果汁的澄清劑。果汁中含有大量的果膠、纖維素和多聚糖等物質，長期存放期間會使果汁逐漸渾濁。利用殼聚糖吸附上述物質經過絮凝后，澄清后的果汁有利于長期存放。
1.2紡織印染業
（1）纖維。將精制的殼聚糖制成透明溶液，然后織成粘膠纖維，可制成具有離子交換性能的織物。
（2）防皺整理劑。殼聚糖與纖維素有良好的吸附性和相溶性，殼聚糖的羥基和部分氨基與纖維的羥基可以形成眾多的分子間氫鍵，能使其更加牢固起仿皺效果，可用于制作特殊用途的布料。
（3）紡織整理劑。利用殼聚糖用作上漿料，使難上漿材質易于染色，使之對染料具有強親和力，從而達到良好的染色效果。
1.3水處理方面的應用
結垢是水處理過程中經常遇到的問題，羧甲基殼聚糖憑借其良好的絮凝、吸附、抗菌作用可用作吸附劑、絮凝劑及分離膜等材料，用于染料廢水的脫色、飲用水的凈化、重金屬離子的回收等，特別是廣泛應用于污水處理等領域。利用水溶性殼聚糖的阻垢性相對較高的性質，在將其作為正交試驗樣品后。該實驗表明，羧甲基殼聚糖中的氨基、羥基、羧基等基團與成垢金屬離子有很強的螯合能力，從而阻止了垢的形成，減少了水垢的生成。而且從試驗結果可以看出，在一定范圍內羧甲基殼聚糖對鈣離子有比較好的容忍度，阻垢劑用量為18mg·L-1，pH值范圍在6.8～7.4之間，鈣離子量480mg·L-1，阻垢率能夠達到87%?？梢姡燃谆鶜ぞ厶强稍谒幚碇衅鸬胶芎玫淖饔?。
1.3.1抗菌肽的性質及應用介紹
抗菌肽原指昆蟲體內經誘導而產生的一類分子量在4K左右，具有抗菌活性的堿性多肽物質。最初，人們在研究北美天蠶的免疫機制時，發現其滯育蛹經外界刺激誘導后，其血淋巴中產生了具有抑菌作用的多肽物質，這類抗菌多肽被命名為天蠶素（Cecropins）。后來，從其他昆蟲以及兩棲類動物、哺乳動物中，也分離到結構相似的抗菌多肽。迄今為止，在不同動物組織中已發現了很多具有抗菌作用的蛋白質和多肽，已有70多種抗菌多肽的結構已經被測定，抗菌肽的概念得到了極大的擴展。目前已知的是，抗菌肽主要是通過作用于細菌的細胞膜而起作用的，在此基礎上，提出了多種抗菌肽與細胞膜作用的模型。不同抗菌肽的作用機制是否一樣，還有待進一步研究。而且經研究發現抗菌肽除具有抗菌、殺菌作用，對病毒、真菌、寄生蟲等其他病原微生物具有較強的抑制作用，還能與宿主體內某些陽離子蛋白、溶菌酶或抗生素協同作用，增強其抗菌效應，使之能更加好的發揮效果。另外，抗菌肽生物學活性比較穩定，在高離子強度和酸、堿環境中甚至于100℃加熱10 min時仍具有殺菌抑菌效果。實驗用抗菌肽可耐高溫（150℃以上），同時，由于抗菌肽本身是來源于養殖動物自身的一種小蛋白，動物體對其的排異反應很低，而且殺菌作用發揮到一定的程度之后，動物體內的很多蛋白酶就可以把抗菌肽降解了，檢測不到殘留物質，對環境沒有任何污染，是一種無毒、無害、綠色環保的產品。另外，抗菌肽還具有不易出現耐藥性突變、分子量小、熱穩定性好、水溶性好、作用迅速等特點。
1.3.2抗菌肽的應用前景
以抗菌肽為原材料來開發新型的抗生素和抗腫瘤藥很有發展前景，它在殺死細菌及腫瘤細胞的同時又不對機體產生其它毒副作用，也無耐藥性等問題。而且抗菌肽因其分子量小、熱穩定性好、無免疫原性等特點又為轉基因肽領域提供了廣闊的空間，利用分子生物學及基因工程手段進行人工合成抗菌肽基因能改善動植物的生物學特性。但就其大規模的開發應用還有一系列的問題：天然形成的抗菌肽極其有限且成本昂貴，而化學合成同樣面臨比較高的成本的問題，利用先進的基因工程手段亦有些困難，主要是存在于合成的抗菌肽基因是否能表達出來以及表達量多少的問題，綜上所述也就是來源的問題；其次經過基因工程改造過的抗菌肽或多或少會在其空間結構上發生變化，而這些變化所帶來的效應是無法估計的，是否有生物活性成為了至關重要的問題；最后要涉及的就是應用的問題，直到目前為止，國內外對抗菌肽的研究大多停留在理論研究及摸索階段，要真正投入市場并形成規模還需進一步對其藥理、藥動藥代及毒理方面研究以解決安全性問題。
抗菌肽與殼聚糖之間的相互作用部分的削弱了殼聚糖與TPP的相互作用。
參考文獻：
納米粒子范文4
【摘要】
目的：研究聚集和表面分子吸附對磁性納米粒子交流磁化率的影響，為發展基于磁性納米粒子磁化率測量的生物傳感方法提供依據。方法：用透射電子顯微鏡及振動樣品磁強計分別對磁性納米粒子的磁核粒徑、磁性特征進行測量，利用實驗室自建的交流磁化率測量裝置，對在不同聚集狀態和表面吸附抗原、抗體等生物分子后磁性納米粒子的交流磁化率譜進行測量。結果：透射電子顯微鏡測量表明，實驗所用氧化鐵納米粒子平均磁核直徑10 nm，但是由于溶液中粒子之間的磁偶極相互作用而以聚集體的形式存在，表現出較大的水動力尺寸及其分布。振動樣品磁強計測量表明，氧化鐵納米粒子的飽和磁化強度為61.43 emu·g-1。交流磁化率譜測量表明，隨著氧化鐵納米粒子在溶液中水動力尺寸的增加，即聚集體尺寸的增加，磁化率譜中對應的磁動力學特征頻率減小，與理論預示一致。當緩沖溶液中磁性納米粒子表面吸附IgG以及進一步結合羊抗人IgG后，磁動力學特征頻率逐漸降低，這與表面吸附導致的水動力尺寸逐漸增加的結果是一致的。結論：溶液中磁性納米粒子的聚集狀態和生物分子吸附對其交流磁化率譜有較大的影響，主要表現為粒子的水動力尺寸增加所導致的磁動力特征頻率發生移動?；诖判约{米粒子的磁動力特征頻率的變化，可望發展成為一種研究磁性納米粒子表面生物分子相互作用的生物傳感方法。
【關鍵詞】 磁性納米粒子； 交流磁化率； 聚集； 表面吸附； 生物傳感
［Abstract］ Objective:To investigate the effect of aggregation and surface molecular adsorption on AC susceptibility of magnetic nanoparticles，which will provide a basis for biosensing based on AC magnetic susceptibility measurement.Methods:Using transmission electron microscopy and vibrating sample magnetometer， the magnetic nanoparticles magnetic core size，magnetic characteristics were measured respectively.Using selfbuilt AC susceptibility measuring device，magnetic nanoparticles，with different aggregation states and surface adsorption of antigen，antibody and other biomolecules，susceptibility spectra were measured.Results:TEM study showed that the magnetic nanoparticles have a magnetic core size of about 10 nm.Because the magnetic dipole interaction between nanoparticles，the particles exist in the form of aggregates and show a larger hydrodynamic size distribution.VSM measurement showed that the saturation magnetization(Ms) was about 61.43 emu·g-1.AC magnetic susceptibility spectrum measurement showed that with the hydrodynamic size increases of nanoparticles in the solution，that was， the size increase of the aggregates，the characteristic frequency decreases of the AC magnetic susceptibility spectra，which was consistent with the theory.The study also indicated that when magnetic nanoparticles adsorbed IgG and subsequently conjugated goat anti human IgG，the magnetodynamic characteristic frequency gradually decreased，which was consistent with the result of the increase in hydrodynamic size.Conclusions:The magnetic nanoparticle aggregation and surface biological molecule adsorption in solution affect strongly AC magnetic susceptibility spectrum，i.e.，change the magnetodynamic characteristic frequency，resulting from the increase of nanoparticles hydrodynamic size.Based on the magnetic nanoparticles magnetodynamic characteristic frequency changes， so，it is expected to develop into a biological detection method to sense biological molecule interactions on the surface of magnetic nanoparticles.
［Key words］ magnetic nanoparticles; AC magnetic susceptibility; aggregation; surface adsorption; biosensing
磁性納米粒子在細胞磁分離［1］、磁靶向藥物輸運［2］、生物傳感［3-4］、磁共振成像(MRI)［5-6］及磁感應腫瘤熱療［7-10］等生物醫學方面的應用已得到了廣泛和深入的研究。其中，基于磁性納米粒子豐富的磁學特性進行生物傳感方法的設計和應用是一個重要和快速發展的領域［11］。利用抗體等特異性生物分子探針修飾磁性納米粒子構建磁標簽，并對靶分子(或細胞)進行識別和標記，然后利用對磁標簽敏感的技術進行測量，即可實現對磁標簽所標記的生物結合事件進行檢測和傳感。這些磁敏感技術包括MRI［12］、超導量子干涉儀(SQUID)［13］以及基于其他磁學效應或特性(如各向異性磁阻抗等［14］)的磁場傳感器。發展這樣的生物檢測和傳感平臺已經成為目前研究的熱點，并且它們在靈敏性、特異性、定量性和檢測速度上已經展示出許多優勢，但是它們需要對傳感元件(敏感部位)進行復雜的材料和結構設計，是一種基底上的(substratebased)檢測方法。這里我們將探索一種新的無基底(substratefree)的傳感方法，它能夠傳感溶液中的包含磁標簽的生物分子結合事件。磁化率是描述物質磁化性質的重要物理量。根據物質結構的電子理論可以證明，物質的磁化率與其微觀結構有十分密切的關系。因此，測定物質磁化率，可以獲得物質微觀結構的許多信息。隨著磁性納米粒子在生物傳感及生物醫學方面的應用，基于其磁動力特征的研究也越來越廣泛。
1 材料和方法
1.1 材料與試劑
γFe2O3納米粒子及2，3二巰基丁二酸(DMSA)修飾的γFe2O3納米粒子(DMSA@γFe2O3)由江蘇省生物材料與器件重點實驗室王春雨同學根據我們研究組先前報道［15-16］的方法制備得到。硼酸鹽緩沖溶液由19.07 mg·ml-1四硼酸鈉溶液和19.07 mg·ml-1硼酸溶液按4∶1比例混合而成，pH=9.0。IgG及羊抗人(goat anti human，GAH)IgG購自南京凱基生物科技發展有限公司，使用時濃度稀釋為1 mg·ml-1。實驗用水為超純水(艾科普超純水機提供)。
1.2 方法
1.2.1 表征測量
磁性納米粒子磁核尺寸測量使用透射電子顯微鏡(TEM)(南京大學分析測試中心，儀器型號為JEM200CX)；水動力尺寸測量使用光子相關光譜儀(PCS)(東南大學生物電子學國家重點實驗室，儀器型號為N4 Plus)；磁性測量使用振動樣品磁強計(VSM)(東南大學生物電子學國家重點實驗室，儀器型號為Lake Shore 7400)；磁化率測量采用實驗室自建的交流磁化率測量儀，所用鎖相放大器為美國斯坦福研究系統的雙通道數字鎖相放大器SR830（圖1）。
圖1中所用線圈組合中原線圈的匝數為75匝，副線圈的匝數為48匝。原線圈的規格是Φ20 mm×100 mm，每個副線圈的規格是Φ10 mm×15 mm。樣品放置在線圈組合裝置的副線圈的正中央。所采用的激發信號是由鎖相放大器的正弦(SINE OUT)端提供的，通過鎖相放大器上的雙通道(CH1、CH2)輸出來到檢測信號。
1.2.2 基于磁性納米粒子交流磁化率測量進行生物傳感的理論與方法
溶液中磁性納米粒子的交流磁化率χ包含兩部分：實部磁化率χ′和虛部磁化率χ″［17］，χ=χ′+i χ″德拜理論對磁性納米粒子交流磁化率的頻率依賴關系可以描述為：χ(ω)=χ0/(1+iωτ)，其中χ0為直流磁化率。實部磁化率χ′和虛部磁化率χ″可以表示為：χ′=χ0/1+(ωτ)2，χ″=χ0ωτ/1+(ωτ)2其中，τ是納米粒子在溶液中的弛豫時間，ω=2πf為角頻率， f為圓頻率。當ωτ=1時，磁化率的虛部部分出現一個最大值。χ″～ω譜的峰值頻率ωchar=1/τ，為溶液中納米粒子磁弛豫過程的特征頻率。
分散在溶液中的磁性納米粒子磁化后，一般通過兩種機制進行弛豫：Brownian弛豫和Néel弛豫。一般來說，有效弛豫取決于兩種弛豫機制的結合。但是，依賴于使用的磁性納米粒子的尺寸，其中一種機制將起支配作用。
當磁性納米粒子具有較大尺寸或在溶液中存在聚集體時，Brownian弛豫是支配的機制［18］。這種情況下，Brownian弛豫時間為：τB=4πr3η/κBT這里，r為納米粒子的水動力半徑，η為溶液的粘滯系數，κB為波爾茲曼常數，T為溶液的絕對溫度?？梢夿rownian弛豫時間τB與r3成正比，對應的Brownian弛豫特征頻率ωB=1/τB，與r3成反比。這樣，一旦靶分子(如抗原)被結合到磁標簽(抗體標記的磁性納米粒子)上，增加的水動力半徑將導致Brownian弛豫特征頻率以r3關系減小，并且靶分子越大，ωB減小越多。同樣溶液中磁性納米粒子的聚集也會導致ωB減小。
在交流磁化率的測量實驗中，常用的方法是認為鎖相放大器的兩個通道上的輸出電壓就是磁性液體交流磁化率的實部磁化率和虛部磁化率［19］。即：V=V′+i×V″，χ=χ′+i×χ″
V′=χ′，V″=χ″
2 結果
2.1 γFe2O3納米粒子的TEM表征
圖2顯示：氧化鐵納米粒子磁核接近球形，平均尺寸為10 nm；DMSA修飾后的氧化鐵納米粒子表示了同樣的結果。這說明表面修飾沒有改變磁性納米粒子的磁核尺寸。我們注意到，有機小分子DMSA由于在電鏡下襯度低，因此，觀察不到粒子表面修飾層的存在。
2.2 磁性測量
圖3顯示：表面修飾DMSA后，氧化鐵納米粒子的飽和磁化強度為53.53 emu·g-1(a)，與修飾之前的值61.43 emu·g-1(b)相比略有降低，這是由于樣品中非磁性有機分子的存在，使得單位質量樣品的磁化強度有所降低［20］。γFe2O3與DMSA@γFe2O3磁性納米粒子的矯頑力分別為0.25O e和0.14O e，表明樣品接近超順磁性。理論上，具有10 nm磁核尺寸的磁性氧化鐵納米粒子已經達到超順磁尺寸，具有零矯頑力［21］。樣品中微小矯頑力的存在可能是由于粒子間聚集體的存在。
2.3 聚集和表面分子吸附對磁性納米粒子水動力尺寸的影響
見表1、2。表1 γFe2O3及解膠前、后DMSA@γFe2O3納米粒子在水溶液中(pH=7)的水動力平均直徑（D）（略）
表2 DMSA@γFe2O3納米粒子在pH 9.0硼酸鹽緩沖溶液及依次加入IgG和GAH IgG后的水動力平均直徑（略）
溶液中納米粒子水動力尺寸是指包括表面有機物殼層和水化層在內的總的尺寸，一般大于納米粒子核尺寸。用光子相關光譜儀(PCS)測量了γFe2O3與DMSA@γFe2O3磁性納米粒子在水溶液中的水動力平均直徑（D），結果如表1所示?？梢钥吹?，表面修飾前γFe2O3納米粒子的水動力平均直徑為92 nm，遠大于TEM所測得的平均磁核尺寸(10 nm)。解膠前DMSA@γFe2O3磁性納米粒子的水動力直徑為110 nm，大于γFe2O3納米粒子的水動力直徑(92 nm)，這一方面是由于聚集效應，另一方面還歸于表面DMSA修飾層的貢獻。解膠后，DMSA@γFe2O3納米粒子的水動力平均直徑減小為75 nm。
DMSA@γFe2O3磁性納米粒子在硼酸鹽緩沖溶液以及依次加入IgG和GAH IgG后，磁性納米粒子的水動力直徑發生了變化。從表2可以看到，DMSA@γFe2O3磁性納米粒子在硼酸鹽緩沖溶液中平均水動力直徑為78 nm，略大于水溶液中的水動力尺寸(75 nm)。當在含有DMSA@γFe2O3磁性納米粒子的硼酸鹽緩沖溶液中加入IgG后，磁性納米粒子的水動力直徑變為88 nm，進一步加入GAH IgG后，磁性納米粒子的水動力直徑繼續增加，變為136 nm。
2.4 聚集和表面分子吸附對磁性納米粒子交流磁化率的影響
見圖4。
圖4表示了γFe2O3及解膠前后DMSA@γFe2O3磁性納米粒子在水溶液中的交流磁化率譜，實線表示對實驗數據的理論擬合。由圖4可知，3種不同的磁性納米粒子交流磁化率的虛部依次在142 Hz(a)、119 Hz(b)以及160 Hz(c)處出現一峰值，即Brownian弛豫特征頻率先減小再增加。這與表1所示相同條件下水動力尺寸先增加再減小一致，符合理論預示結果。
解膠后DMSA@γFe2O3磁性納米粒子在pH9.0的硼酸鹽緩沖溶液中(納米粒子濃度為0.6 mg·ml-1)以及依次加入IgG(終濃度為0.1 mg·ml-1)和GAH IgG(終濃度為0.1 mg·ml-1)后的交流磁化率隨頻率的變化關系見圖5。圖5表明，對應的Brownian弛豫特征頻率依次為150、140和100 Hz左右。這與表2所示相同條件下水動力尺寸逐漸增加一致，符合理論預示結果。 3 討論
本研究觀察了聚集和表面分子吸附對磁性納米粒子交流磁化率的影響，主要研究了Brownian弛豫特征頻率ωB與溶液中磁性納米粒子聚集和表面吸附的關系，以期通過磁化率測量來傳感磁性納米粒子聚集和表面分子吸附的事件。這里，ωB=κBT/4πr3η特征頻率ωB與溶液中磁性納米粒子的水動力學半徑成3次方反比關系。因此，溶液中磁性納米粒子的聚集和表面生物分子吸附主要通過對水動力尺寸的改變來影響其特征頻率。本研究同時采用光子相關光譜儀對溶液中磁性納米粒子的水動力尺寸進行測量來加以驗證。
TEM研究表明，γFe2O3及DMSA@γFe2O3磁性納米粒子的平均磁核直徑為10 nm，而用PCS測量得到的水動力平均直徑遠大于納米粒子的平均磁核尺寸，粒子表面的水化層不可能導致如此大的水動力尺寸，因此，納米粒子以一定尺寸分布的聚集體的形式存在于溶液中。一般來說，磁偶極相互作用和范德瓦爾茲力是導致這種聚集的原因［22］。通過合適的表面修飾(包括物理吸附和化學吸附)，在表面引入更多的電荷和有機分子阻擋層可以改善這種聚集。DMSA分子具有雙巰基和雙羧基結構，其化學吸附到γFe2O3納米粒子表面，使得在粒子表面上引入較多的羧基基團—COOH。通過解膠，即用堿來解離羧基上的氫，可以使粒子表面帶上更多的負電荷，從而通過粒子間的靜電排斥使納米粒子變得更分散，水動力尺寸得到降低。解膠前DMSA@γFe2O3磁性納米粒子的水動力直徑為110 nm，大于γFe2O3納米粒子的水動力直徑，這一方面是由于聚集效應，另一方面還歸于表面DMSA修飾層的貢獻。解膠后，DMSA@γFe2O3納米粒子的水動力平均直徑減小為75 nm，這與前述分析相一致。解膠后的DMSA@γFe2O3納米粒子由于具有更小的水動力尺寸和更高的表面電荷，使得其在水溶液中更加穩定，即使在離子強度較高的緩沖溶液(如pH=9.0硼酸鹽緩沖溶液和pH=6.0檸檬酸緩沖溶液)中也表現出很好的穩定性，這為進一步研究在緩沖溶液中粒子表面吸附抗原、抗體的結合事件提供了保證。
磁性納米粒子由于聚集以及表面生物分子吸附導致其水動力直徑的變化為交流磁化率的測量提供了前提，因為交流磁化率譜峰的特征頻率與粒子的水動力尺寸有3次方反比關系。通過對解膠后DMSA@γFe2O3(D=75 nm)，γFe2O3納米粒子(D=92 nm)及解膠前DMSA@γFe2O3(110 nm)磁性納米粒子交流磁化率的測量，得到交流磁化率譜峰的特征頻率依次出現在160 Hz、142 Hz及119 Hz處，表現出與理論一致的關系。為了進一步研究表面分子吸附對磁性納米粒子交流磁化率的影響，我們還測量了分散在pH 9.0的硼酸鹽緩沖溶液中的磁性納米粒子以及依次加入IgG和GAH IgG后的交流磁化率，其譜峰特征頻率依次出現在150、140及100 Hz左右，與對應的水動力直徑(78、88和136 nm)相對應，符合理論關系。這里，磁性納米粒子作為溶液中的磁敏感探針，能夠靈敏地反映其表面上生物分子吸附及特異性識別的事件，為發展新的生物傳感方法提供了思路。
這種傳感方法優點在于在交流磁化率的測量中不受游離的抗原及抗體等生物分子的影響，在檢測過程中不需要后續的分離和洗滌處理，磁化率測量設備易于搭建，成本低，因此該方法具有更強的實用性。另外一些可以預見的優勢是，該方法可以區分不同大小的生物分子在納米粒子表面的吸附，以及生物分子誘導的特異性磁性納米粒子聚集。
當所測磁性液體的粘滯系數及絕對溫度等因素不變時，磁化率譜特征頻率的變化只與磁性納米粒子的水動力尺寸及尺寸分布有關。窄的粒子尺寸分布能夠降低磁化率譜的寬度，從而可進一步增加檢測的靈敏度。因此，選擇單分散磁性納米粒子做為磁敏感探針，將有望大大提高此生物傳感方法的檢測精度。
參考文獻
［1］ WILSON R J，WEI H U，CHERYL WONG PO FU，et al.Formation and properties of magnetic chains for 100 nm nanoparticles used in separations of molecules and cells［J］.J Magn Magn Mater，2009，321(10):14521458.
［2］ NEUBERGER T，SCHPF B，HOFMANN H，et al.Superparamagnetic nanoparticles for biomedical applications:possibilities and limitations of a new drug delivery system［J］.J Magn Magn Mater，2005，293(1):483496.
［3］ WON J，KIM M，YI Y W，et al.A Magnetic nanoprobe technology for detecting molecular interactions in live cells［J］.Science，2005，309(1):121125.
［4］ NAM J M，STOEVA S I，MIRKIN C A.Biobarcode based DNA detection with PCRlikesensitivity［J］.J Am Chem Soc，2004，126(19):59325933.
［5］ SUN C，LEE J S H，ZHANG M.Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery［J］.Advanced Drug Delivery Reviews，2008，60(11):12521265.
［6］ 鮑軍平，吳小濤，王運濤.干細胞移植延緩椎間盤退變及磁共振示蹤研究［J］.東南大學學報:醫學版，2008，27(3):166170.
［7］ KULLER R，HERGT R， ZEISBERGER K，et al.Preparation of magnetic nanoparticles with large specific loss power for heating applications［J］.J Magn Magn Mater，2005，289：1316.
［8］ HOSONO T，TAKAHASHI H，FUJITA A，et al.Synthesis of magnetite nanoparticles for AC magnetic heating［J］.J Magn Magn Mater，2009，321(19):30193023.
［9］ ZEISBERGER M，DUTZ S，MULLER R，et al.Metallic cobalt nanoparticles for heating applications［J］.J Magn Magn Mater，2007，311(1):224227.
［10］ 顏士巖，張東生，顧寧，等.腫瘤熱療用Fe2O3納米磁性粒子的生物相容性研究［J］.東南大學學報:醫學版，2005，24(1):812.
［11］ HIRATA N，TANABE K， NARITA A，et al.Preparation and fluorescence properties of fluorophorelabeled avidinbiotin system immobilized on Fe3O4 nanoparticles through functional indolequinone linker［J］.Bioorganic & Medicinal Chemistry，2009，17(11):37753781.
［12］ PEREZ J M，O′LOUGHIN T，SIMEONE F J，et al.DNAbased magnetic nanoparticle assembly acts as magnetic relaxation nanoswitch allowing screening of DNA cleaving agnets［J］.J Am Chem Soc，2002，124(12):28562857.
［13］ CHEMLA Y R，GROSSMAN H L，POON Y，et al. Ultrasensitive magnetic biosensor for homogeneous immunoassay［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2000，97(26):1426814272.
［14］ MILLER M M，PRINZ G A，CHENG S F，et al.Detection of a micronsized magnetic sphere using a ringshaped anisotropic magnetoresistancebased sensor:A model for a magnetoresistancebased biosensor［J］.Appl Phys Lett，2002，81(12):22112213.
［15］ SUN Y，MA M，ZHANG Y，et al.Synthesis of nanometersize maghemite particles from magnetite［J］.Colloids and Surfaces，2004，245(13):1519.
［16］ ZHANG S，BIAN Z P，GU C R，et al.Preparation of antihuman cardiac troponin I immunomagnetic nanoparticles and biological activity assays［J］.Colloids and Surfaces，2007，55(2):143148.
［17］ CONNOLLY J，PIERRE T G St.Proposed biosensors based on timedependent properties of magnetic fluids［J］.J Magn Magn Mater，2001，225(12):156160.
［18］ CHUNG S H，HOFFMANN A，BADER S.Biological sensors based on Brownian relaxation of magnetic nanoparticles［J］.Appl Phys Lett，2004，85(14):29712973.
［19］ GLOCKL G，HERGT R，ZEISBERGER M，et al.The effect of field parameters， nanoparticle properties and immobilization on the specific heating power in magnetic particle hyperthermia［J］.J Phys， 2006，18(38):S2935S2949.
［20］ CHEN Z P，ZHANG Y，ZHANG S，et al.Preparation and characterization of watersoluble monodisperse magnetic iron oxide nanoparticles via surface doubleexchange with DMSA［J］.Colloids and Surfaces，2008，316(13):210216.
納米粒子范文5
尿酸是核蛋白和核酸的代謝產物’人體內尿酸過量是許多疾病的征兆’如痛風、腎功能衰竭、心血管疾病等，故人體內尿酸的檢測在臨床診斷方面有著重要意義。目前,測定尿酸的方法主要有色譜法、分光光度法、熒光法、化學發光法、電化學法等。
電化學發光因其設備簡單、靈敏度高、適用范圍廣等特點而備受關注。但是目前利用電化學發光法測定尿酸的方法較少。近年來,通過將發光試劑固定在電極表面制備得到固相電化學發光傳感器’這樣既節約了昂貴的發光試劑，又提高了靈敏度,拓寬了電化學發光法在分析化學中的應用。溶膠-凝膠膜法和Nafon/MCNT是目前應用最多的固定化技術，但是溶膠-凝膠法制備的電化學發光傳感器穩定性較差。利用二氧化硅微球包埋聯吡啶釕，可以改善Si02溶膠-凝膠法固定聯吡啶釕傳感器的穩定性。殼聚糖分子中含有豐富的游離氨基和羥基,具有良好的吸附能力、導電能力和生物相容性,是電化學發光傳感器中較優良的材料。
本研究利用反相微乳液法制備得到殼聚糖-Ru(bpyg+-Si02復合納米粒子（CRuSNPs)，帶正電荷的CRuSNPs與帶負電荷的Nafion通過靜電作用自組裝固定于玻碳電極表面，制備了電化學發光傳感器。此傳感器具有良好的穩定性和重現性，用于尿酸的免標記檢測，結果令人滿意。與臨床上測定尿酸的方法相比’本方法簡單、試劑用樣量少、選擇性好。
2實驗部分
2.1儀器與試劑
MPI-E型電致化學發光分析系統（西安瑞邁電子科技有限公司），Zennium電化學工作站（德國Zah-ner公司），UV-1600PC紫外-可見分光光度計（中國上海美譜達儀器有限公司），F-4600熒光分光光度計(日本日立公司），RT5POWER電磁攪拌機（德國IKA公司），WF-300D超聲波清洗機（寧波海曙五方超聲設備有限公司），TDL-802B型離心機（上海安亭科學儀器廠），PT-RO10L實驗室超純水設備（上海品拓環保工程設備有限公司）。三電極系統:工作電極為裸玻碳電極或修飾電極,Pt絲為對電極,Ag/AgCl(飽和KCl溶液）為參比電極。
多壁碳納米管（MCNT,中國科學院成都有機化學有限公司，>7.5%,7?15nmX0.5?10pm.);殼聚糖（於呢=60000~120000g/mol，乙酷化度在40mol%)、三聯吡啶釘、Nafion117、正硅酸乙酉旨、TritonX-100、正己醇、環己烷均購于Sigma公司；尿酸（天津市華東試劑廠）；其余試劑均為分析純。
0.5%殼聚糖溶液由1%冰醋酸溶液配制而成。0.01mol^LRu(bpy)3+由0.1mol/LPBS溶液(pH7.4)配制而成。Nafion/MCNT的配制：準確稱取0.05g碳納米管分散于60mL2.2mol/LHNO3中，超聲30min后，室溫放置20h，然后用超純水洗至中性，在37°C烘箱中烘干。準確稱取純化后的碳納米管1.5mg于4mL離心管中，加人30|xL0.05%Nafion2.97mL無水乙醇搖勻。實驗用水為超純水。2.2CRuSNPs的制備
分別取7.5mL環己烷、1.8mLTrionX-100和正己醇混合，加人300^L超純水為分散相，攪拌0.5h后，依次加人50吣0.01moL/L三聯吡啶釕和150^L0.5%殼聚糖溶液形成穩定的油包水結構，并加人適量NaOH溶液，將體系調為中性，然后持續攪拌1h，依次加人90^L正硅酸乙酯、60^L氨水，再持續攪拌24h，反應完全后，加人6mL丙酮破乳，離心收集復合納米粒子，然后分別以乙醇、超純水超聲離心，吸取上清液得復合納米粒子，最終將其分散在NaAc-HAc緩沖溶液（pH5.0)中，2°C保存。
2.3電化學發光傳感器的制備
將玻碳電極（直徑2mm)在0.05pmA^Og拋光粉上打磨光亮，分別在HNOg(1:1，K/K)，乙醇（1:1，V/V)，超純水中超聲3min，干燥后。取10^LNafion/MCNT混合液滴加于干凈的玻碳電極表面，自然晾干。將修飾好的電極插人200^L均勻的CRuSNPs溶液中30min，CRuSNPs復合納米粒子通過靜電吸附隨時間逐漸自組裝于Nafion/MCNT電極表面，隨后用0.01mol/LPBS(pH7.4)沖洗電極，去除非特異性吸附的CRuSNPs納米粒子，隨后，用循環伏安技術將CRuSNPs/Nafion/MCNT電極在0.9?1.4V的電位窗口下掃描至穩定，除去電極表面多余的Ru(bpy)3；+，最終可制得電化學發光傳感器。圖1為電化學發光傳感器的原理圖。
2.4實驗方法
以CRuNPs/Nafion/MCNT/GCE修飾電極為工作電極，當電解池中的尿酸與修飾電極作用15min后，在~0.2?1.4V范圍內進行循環伏安掃描，掃描速率為100mV/s，介質為0.10mol/LPBS緩沖溶液(含50mmol/LTPA，pH7.4)，光電倍增管負高壓為800V，記錄電化學發光信號，通過電化學發光強度值對尿酸進行定量分析，所有實驗均在室溫下進行，所有電位值均相對于Ag/AgCl參比電極。
3結果與討論
3.1CRuSNPs的表征
對合成的CRuSNPs進行了TEM表征（圖2)，由圖2可知，所制備的納米顆粒的平均直徑為50nm且分散效果較好。CRuSNPs的紫外和熒光光譜圖見圖3。由圖3A可知，合成的CRuSNPs復合納米粒子與游離態的Ru(bpy)23+紫外吸收光譜形狀相同，可知CRuSNPs在水溶液中具有很好的分散性。由圖3B可知，在458nm激發波長下，游離態的Ru(bpy)〗+最大發射波長為596nm，而CRuSNPs的最大發射波長較Ru(bpy)]+藍移了17nm，這可能是因為CRuSNPs溶液中的SiO-基團與Ru(bpy)〗+之間的靜電吸附使得Ru(bpy)2/被束縛在SiO〗納米粒子內部，致使CRuSNPs在溶液中時，很少與周圍的水分子相互作用，顯示出熒光發射波長相對較短[18]。
3.2傳感器的電化學及電化學發光行為
實驗對不同電極表面進行了電化學及電化學發光行為進行研究。由不同電極在0.1mol/LPBS(pH7.4)中循環伏安圖（圖4A)可見，Nafion/MCNT修飾電極（曲線b)的電流強于裸玻碳電極(曲線a)，這是因為MCNT具有較強的導電性，說明Nafion/MCNT已修飾于玻碳電極上，而CRuSNPs/Nafion/MCNT修飾電極（曲線c)的電流強于Nafion/MCNT修飾電極（曲線b)，這是因為CRuSNPs納米粒子具有較大的比表面積，電子傳導能力增強，且由曲線c還可看出，在+1.1V處出現可逆的氧化還原峰，這正是Ru(bpy)3+的特征峰，說明CRuSNPs已成功修飾于Nafion/MCNT上。
由不同電極在50mmoL/LTPA(0.1moL/LPBS，pH7.4)中的電化學發光圖（圖4B)可知，裸電極（曲線a)和Nafion/MCNT修飾電極（曲線b)幾乎不發光，但將CRuSNPs納米粒子固定在Nafion/MCNT修飾電極上時，出現明顯的發光現象（曲線c)，這表明CRuSNPs已很好地固定在Nafion/MCNT電極表面，從而顯示出良好的電化學發光行為。
穩定性和重現性對于構建可重復使用的修飾電極至關重要。由CRuSNPs/Nafion/MCNT修飾電極連續掃描電化學發光圖（圖4C)可見，Nafion/MCNT與CRuSNPs混合膜修飾電極在連續掃描10圈的過程中，電化學發光信號非常穩定。
3.3尿酸在CRuSNPs/Nafion/MCNT修飾電極上的電化學發光行為
考察了尿酸在CRuSNPs/Nafion/MCNT修飾電極上的電化學發光行為。如圖5所示，當在0.10moVLPBS(含50mmoVLTPA，pH7.4)中加入1.0X10-7moVL尿酸時，電化學發光強度降低，證 明尿酸對CRuSNPs/Nafion/MCNT修飾電極上Ru(bpy)23+的電化學發光有抑制作用。眾所周知，對于Ru(bpy)2+-TPA電化學發光體系，Ru(bpy)〗+被電氧化為Ru(bpy)3+，而TPA被電氧化為TprA-+，從而形成TprA-自由基，Ru(bpy)33+和TprA-反應得到Ru(bpy)2+#，Ru(bpy)2+#從激發態返回至基態便產生電化學發光。尿酸對該電化學發光體系的猝滅原因可能是由于尿酸的加入，消耗了部分Ru(bpy)3/所致。
3.4實驗條件的選擇
CRuNPs中的羥基能與尿酸中的胺基形成氫鍵，故CRuNPs/Nafion/MCNT/GCE修飾電極與尿酸的作用時間及體系的pH值均對電化學發光強度有一定的影響。由圖6可知，隨著反應時間延長，電化學發光信號逐漸降低，到15min時發光強度趨于平穩，再繼續延長結合時間，響應信號幾乎不變。這表明15min時即可達到猝滅最大程度，因此選擇15min作為反應時間。實驗考察了1.0X10-7mol/L尿酸在pH5.8?8.0范圍內的電化學發光現象。結果表明，隨著pH值增大，抑制效果先增大后減小，當pH=7.4時，抑制效果最大。因此選擇pH7.4的緩沖溶液進行后續實驗。
3.5干擾實驗
在最佳實驗條件下，當尿酸濃度為1.0X10-7mol/L，相對誤差不超過±5%時，1000倍的K+，Na+，Fe2+，Zn2+，Ca2+，Mg2+，Cl-；500倍的葡萄糖、尿素、蔗糖；100倍的L-谷氨酸、L-賴氨酸、羥脯氨酸、抗壞血酸不干擾測定；50倍的草酸干擾測定，實驗采取加入Ca2+消除干擾。
3.6傳感器對尿酸的電化學發光響應
在優化實驗條件下，按實驗方法測定不同濃度尿酸電化學發光強度并繪制工作曲線（圖7)。電化學發光強度和尿酸濃度（1.0x10-10?1.0x10_5mol/L)的負對數呈良好的線性關系，線性方程為:1ECL=-709.52-202.
3.7傳感器的重現性和穩定性分析
用同一支傳感器對1.0X10-8mol/L尿酸連續測定11次，電化學發光強度相對偏差為2.9%，用同一批次的5支傳感器對1.0X10-8mol/L尿酸進行測定，電化學發光強度相對偏差為3.1%，說明此傳感器有較好的重現性。為考察傳感器的穩定性，使傳感器吸附1.0X10-8mo^L尿酸溶液后，置于4T下保存，定期測定電化學發光信號值。14天內，電化學發光強度幾乎不變，說明傳感器的穩定性較好。
3.8樣品測定
取3份新鮮尿液0.5mL于50mL容量瓶中，加人1.00mL0.01mol/LCaCl2以除去C2O〗，用高純水定容，再將該溶液稀釋1000倍，以此為分析樣品，按照實驗方法進行測定，同時，進行加標回收實驗，測定結果見表1。加標回收率為98.5%?103.5%，RSD為2.3%?3.1%，表明本方法可用于實際樣品的測定。
表1尿液樣品分析及回收率實驗
納米粒子范文6
關鍵詞 磁金納米粒子； 牛血清白蛋白； 結合常數； 熒光光譜
1 引 言
磁金納米粒子是兼有磁納米粒子和金納米粒子優點的復合納米材料，金包覆的磁納米粒子（Fe3O4/Au）在水相中分散良好，不易受酸堿腐蝕，在常溫下表現出良好的順磁性，并具有穩定的光學吸收特點，適用于傳感器、生物醫學等領域 ＼[1，2]。其金表面可以通過靜電作用直接與抗體、細胞以及DNA等生物活性分子連接，且有利于保持生物活性。Fe3O4/Au復合粒子的超順磁性也為樣品的分離、富集、固定等提供了方便，是一種理想的載體。
血清白蛋白是血漿中最豐富的蛋白質[3]。該蛋白質的表面具有多個親脂性的結合位點，可以與疏水性物質結合，如藥物，尤其是具有中性和負電荷親脂性的化合物[4]。蛋白質和藥物的相互作用大大影響藥物的生物活性，在藥物的藥代動力學和藥效學中起重要作用[5]。在藥物與白蛋白的結合中，非共價的分子間相互作用是主要的結合模式。為了研究非共價分子間相互作用，已經建立了一些方法以計算出結合常數，包括熒光光譜法[6]、毛細管電泳法[7]、色譜法[8]、表面等離子體共振（SPR）[9]、質譜（MS）[10]等。在這些方法中，熒光光譜法和電噴霧電離（ESI）質譜被廣泛應用于定量研究。
牛蒡子是植物牛蒡（Arctiin lappa L.）的果實，是一種中草藥，其主要活性成分是牛蒡子苷。牛蒡子具有疏散風熱，宣肺透疹，消腫解毒，抗胰腺癌等活性[11，12]。
本實驗首先合成了Fe3O4/Au納米粒子，并通過紫外吸收光譜和掃描電鏡對其進行表征。由于Fe3O4/Au納米粒子的超順磁性和生物相容性，將其作為牛血清白蛋白的載體。在外加磁場的作用下，Fe3O4/Au納米粒子白蛋白藥物復合物與游離藥物分離，使非共價結合的白蛋白和藥物均從樣品溶液中分離出來，消除了藥物測定時白蛋白的影響。白蛋白結合在Fe3O4/Au納米粒子上的量可通過熒光光譜測定在溶液中白蛋白的殘余量得到。與白蛋白結合的藥物量可以通過熒光光譜測定樣品溶液中游離藥物的濃度得到。分別測定白蛋白和藥物，使二者相互之間沒有干擾。基于藥物的濃度和白蛋白的量，通過Scatchard方程直接計算得到非共價復合物的結合常數和結合位點數。
References
1 Liu M L， Chen Q， Lai C L， Zhang Y Y， Deng J H， Li H T， Yao S Z. Biosens. Bioelectron.， 2013，
48： 75-81
2 Liu W Y， Zhang Y， Ge S G， Song X R， Huang J D， Yan M， Yu J H. Anal. Chim. Acta， 2013， 770： 132-139
3 Milena M， Anna K， Ewa S P， Marian W. J. Phys. Chem. B， 2013， 117： 15987-15993
4 Hammond T G， Regan S L， Meng X L， Maggs J L， Jenkins R E， Gerry Kenna J， Sathish J G， Williams D P， Kevin B. Toxicology， 2012， 290： 103-148
5 Sood N， Chaudhary D K， Singh A， Rathore G. Gene.， 2012， 511： 411-419
6 Bi S Y， Yan Y Y， Wang Y， Pang B， Wang T J. J. Lumin.， 2012， 132： 2355-2360
7 Jia Z G， Ramstad T， Zhong M. J. Pharm. Biomed. Anal.， 2002， 30： 405-413
8 Fitos I， Visy J， Simonyi M. J. Biochem. Biophy. Meth.， 2002， 54： 71-84
9 Liu X， Song D Q， Zhang Q L， Tian Y， Liu Z Y， Zhang H Q. Sens. Actuators B， 2006， 117： 188-195
10 Zhu M M， Rempel D L， Gross M L. J. Am. Soc. Mass Spectrom.， 2004， 15： 388-397
11 Yu B Y， Yan X P， Xiong J， Xin Q. Chem. Pharm. Bull.， 2003， 51： 421-424
12 Yu Z， Yokohira M， Takeuchi H， Saoo K， Yamakawa K. Cancer Lett.， 2005， 222： 145-151
13 Zhao X L， Cai Y Q， Wang T. Anal. Chem.， 2008， 80： 9091-9096
14 Ko S， Park T J， Kim H S. Biosens. Bioelectron.， 2009， 24： 2592-2597
15 Sun Y， Liu X， Song D Q， Tian Y， Bi S Y， Zhang H Q. Sens. Actuators B， 2007， 122： 469-474
16 Lyon L A， Musick M D， Natan M J. Anal. Chem.， 1998， 70： 5177-5183
17 Wang L Y， Sun Y， Wang J， Yu A M， Zhang H Q， Song D Q. J. Colloid Interface Sci.， 2010， 351： 393-398
