自組裝法合成金磁微粒及其表征測定

1、自組裝法合成金磁微粒及其表征測定生物科學(xué) 2004級 黃泓軻指導(dǎo)老師 楊婉身 教 授摘要：本文利用化學(xué)共沉淀法合成磁性Fe3O4微粒，使用硅烷化試劑APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷）在乙醇分散的Fe3O4微粒表面進(jìn)行氨基化修飾，并通過酸堿滴定法測得氨基化Fe3O4微粒表面的氨基含量為0.15 mmol/g。采用Frens法合成了粒徑在20nm左右的納米級膠體金，進(jìn)一步利用Au-N鍵將金納米微粒組裝到Fe3O4微粒表面。可見光吸收光譜分析表明金磁微粒在520 nm550 nm處表現(xiàn)出由于Au存在而產(chǎn)生的特征吸收峰，同時(shí)原子吸收光譜分析也獲得了金磁微粒的Fe3O4:Au元素構(gòu)成比例為1:0.97

2、。關(guān)鍵字：金磁微粒 膠體金 氨基化 自組裝技術(shù)GoldMag Particles Synthesized through Self-assembly Technique and Their ExosyndromeHuang Hongke Biological Science, Grade 2004Directed by Yang Wanshen (Professor)Abstract: This article aimed to introduce a chemical-coprecipitation method to synthesize magnetic Fe3O4 microparti

3、cle. The Fe3O4 microparticle dissolving in alcohol was modified by amination by using silylating reagent APTES (3-amino-propyl-tris-exethyl-silicane).The content of amino group on the surface of Fe3O4 microparticle was 0.15 mmol/g determined through acid-base titration. Colloidal gold, synthesized b

4、y Frens method, whose particle diameter was about 20nm, could be further assembled on the surface of Fe3O4 microparticle linked by Au-N valence bond. The visible light absorption spectrum indicated that GoldMag Particles showed a characteristic absorption peak caused by the existence of Au between 5

5、20 nm550 nm. Meanwhile, atomic absorption spectrum analysis demonstrated that the ratio of GoldMag Particles was 1:0.97.Keywords: GoldMag Particles, colloidal gold, amination, self-assembly technique納米材料是指晶粒尺寸小于100 nm的單晶體或多晶體，由于晶粒細(xì)小，使其晶界上的原子數(shù)多于晶粒內(nèi)部的，即產(chǎn)生高濃度晶界，因而使納米材料有許多不同于一般粗晶材料的性能，如強(qiáng)度和硬度增大、低密度、低彈性模量

6、、高電阻、低熱導(dǎo)率等1-2。一般在1-100 nm 之間納米微粒具有三個(gè)共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)微粒尺寸在納米數(shù)量級1-100 nm；(2)存在大量的界面或自由界面或自由表面；(3)各納米微粒之間存在著或強(qiáng)或弱的相互作用。納米材料這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致了它具有如下四方面的效應(yīng)：表面效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)。由于納米微粒具有上述特殊效應(yīng)，使它在光學(xué)催化、化學(xué)活性等方面具有不同于普通材料的優(yōu)良性能，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。磁性納米復(fù)合微球是指通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ勾判越饘倩蚱溲趸镂⑶蚺c包覆材料結(jié)合起來形成具有一定磁性及特殊結(jié)構(gòu)的微球。磁性納米微粒除具有上述納米微粒所共有的效應(yīng)及性質(zhì)外，

7、還具有不同于常規(guī)磁性材料的特性。其原因是與磁相關(guān)的特征物理長度恰好處于納米量級，例如：磁單疇尺寸、交換作用長度以及電子平均自由程等大致處于1-100 nm 量級，當(dāng)磁性體的尺寸與這些特性物理長度相當(dāng)時(shí)，就會呈現(xiàn)反常的磁學(xué)性質(zhì)：超順磁性、高矯頑力、低居里溫度、高磁化率。目前，鐵氧磁性納米微粒由于其成本低廉，合成方便，磁響應(yīng)性明顯等諸多優(yōu)點(diǎn)，在磁性納米材料領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。磁性納米微粒由于其對多種生物分子良好的相容性以及靈敏的磁響應(yīng)性，已經(jīng)在細(xì)胞分選、固定化酶、靶向藥物、DNA的分離、核酸雜交等諸多領(lǐng)域展示了巨大潛力3-4。金磁微粒（GoldMag Particles)金磁性納米復(fù)合微粒又稱金磁性納米

8、復(fù)合微粒，是指表面包覆層含有金納米粒，內(nèi)核為磁性材料的復(fù)合納米微粒。根據(jù)結(jié)構(gòu)和組成的不同，金磁微?？梢苑譃楹藲ば秃徒M裝型兩種：在磁性粒子表面將Au3+還原為Au0,可得到核殼型金磁微粒；而先將磁性粒子進(jìn)行有機(jī)試劑的修飾，通過Au-S，Au-N等原子之間的相互作用將納米金微粒吸附在磁性顆球表面可形成組裝型的金磁微粒5。金納米微粒在生物化學(xué)上的應(yīng)用是近十幾年來的一個(gè)熱點(diǎn)。它無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、制備過程簡單，不僅能在水溶液中以膠體金的形態(tài)存在，亦可在非極性溶劑中形成納米金，具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)特性。金顆粒可以通過弱的相互作用與生物大分子結(jié)合，也可以通過化學(xué)鍵與生物大分子偶聯(lián)而不改變生物大分子的活性

9、。長期以來人們已知納米金可以與蛋白質(zhì)、酶、生物素等相結(jié)合6。Lewis等研究發(fā)現(xiàn)由于金納米微粒與氨基和巰基有很強(qiáng)的相互作用7，帶有游離氨基和巰基的氨基酸以及蛋白質(zhì)或酶等生物分子能夠直接組裝到金納米微粒的表面8，這種結(jié)合能力，主要?dú)w功于酶表面自由的氨基或半胱氨酸等殘基的巰基與金納米微粒的特異性結(jié)合能力。Kumar9等研究發(fā)現(xiàn)，金納米顆粒表面的AuCl4-和AuCl2-離子分別與RNH2反應(yīng)生成了Aun(AuCl4-)m(RNH3+)m與AunAuCl(RNH2)m兩種絡(luò)合物。金納米微粒的生物學(xué)應(yīng)用就是利用金納米微粒與酶游離氨基之間的這種相互作用，將二者組裝成具有催化功能的生物復(fù)合體。目前，金磁微

10、粒的制備主要采用反膠束法(Reverse Micelle)、自組裝技術(shù)(Self-assembly technique)、種子生長法(Seed-mediated growth)等方法。本文采用是通過自組裝技術(shù)進(jìn)行金磁微球的合成。自組裝技術(shù)是指分子及納米顆粒等結(jié)構(gòu)單元在沒有外來干涉的情況下，通過非共價(jià)鍵作用自發(fā)地締造成熱力學(xué)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、組織規(guī)則的聚集體的過程。自組裝技術(shù)具有設(shè)計(jì)靈活，操作簡單，能在超分子水平控制殼層的組成結(jié)構(gòu)和厚度等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前化學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)和生物學(xué)交叉領(lǐng)域一個(gè)令人矚目的技術(shù)，在組裝各種不同功能的復(fù)合納米微粒方面具有廣闊的應(yīng)用前景10。金磁微粒自組裝技術(shù)首先分別合成

11、磁性氧化物粒子和納米金粒子，由于納米顆粒具有大的比表面積，納米粒子往往具有高的表面活性。對于分散在中性水溶液中的Fe3O4納米顆粒，裸露在顆粒表面的Fe與O原子將更易于吸附水溶液中的OH-，H+離子，從而形成了一個(gè)富-OH功能團(tuán)的表面。例如采用硅烷化試劑在Fe3O4納米顆粒表面與-OH反應(yīng)則可形成一層氨基功能團(tuán)。然后通過Au-S, Au-N等原子之間的相互作用將納米金粒子吸附在磁性顆粒表面可形成組裝結(jié)構(gòu)的金磁微粒。崔亞麗等5采用3-巰丙基三乙氧基硅烷對磁性氧化物粒子進(jìn)行硅烷化修飾，在Fe3O4磁性微粒表面進(jìn)行修飾, 合成得到巰基末端功能化磁性微粒,，將經(jīng)硅烷化修飾形成的Fe3O4聚集體與納米金

12、粒子相互作用, 制備得到組裝型金磁微粒。Caruntu等11用帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑修飾約10 nm的Fe3O4微粒并使其表面帶正電，再與23 nm表面帶負(fù)電的金膠體混合，通過金粒對氨基的強(qiáng)吸附力和靜電作用，得到金磁微粒。制得的金磁微粒的突出特點(diǎn)在于可以在外加磁場的作用下定向移動。微粒本身具有較高的磁響應(yīng)性, 提高磁響應(yīng)性最簡單的方法是制備大粒徑的金磁微粒。微粒粒徑增大, 其比表面積將降低, 蛋白質(zhì)、酶等物質(zhì)在其表面的吸附量將減少, 而且在實(shí)際操作應(yīng)用過程中易沉降, 而小粒徑的金磁微粒雖具有高的比表面, 但其磁分離需較高的外加磁場，因此，金磁微粒制備的目標(biāo)是獲得高磁響應(yīng)性、高比表面、低密度、單分散

13、的微粒。另外，由于鐵氧磁性納米微粒表面能較大，處于高度的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，它通過微粒之間的強(qiáng)磁偶極矩的相互作用，有相互聚集使系統(tǒng)自由能降低的趨勢。某些納米磁性微粒如Fe、Fe3O4 微粒在空氣中極易被氧化，導(dǎo)致微粒變性，而且磁性納米微粒表面的功能基團(tuán)少，功能單一。針對以上在合成金磁微球過程中出現(xiàn)的問題，本實(shí)驗(yàn)通過控制膠體金的粒徑和結(jié)合數(shù)量來制備適當(dāng)粒徑的的金磁微球，并且采用表面包覆制備納米復(fù)合微粒的方式來克服磁性納米微粒自身的缺點(diǎn)，通過硅烷化試劑APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷）對Fe3O4微粒表面進(jìn)行氨基化修飾，從而改進(jìn)、提高和增加磁性納米微粒的性能。1 實(shí)驗(yàn)材料1.1 實(shí)驗(yàn)藥品FeSO4

14、（AR 成都科龍化工試劑廠）、Fe2(SO4)3（AR 成都科龍化工試劑廠）、NaOH（AR 成都東金化學(xué)試劑有限公司）、檸檬酸三鈉（AR 重慶東方試劑廠）、HAuCl4（AR 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、APTES（AR AIDRICH）、95%無水乙醇（AR 成都科龍化工試劑廠）1.2 實(shí)驗(yàn)儀器電子天平BT-124S（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）、恒溫水浴鍋HH-64（金壇市富華儀器有限公司）、電動攪拌器RW 20DZM.n（Kika labortechnik）、超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)JY96-II（上海申源科學(xué)儀器有限公司）、真空干燥箱DZF-6090（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）、酸度電勢測

15、定儀PH-3V（南京桑力電子設(shè)備廠）、透射電子顯微鏡JEOL H600（日本電子公司）、振動樣品磁強(qiáng)計(jì)MPMS XL（美國Quantum Design公司）、可見光分光光度計(jì)UV-2000（上海尤尼柯儀器有限公司）、原子吸收分光光度計(jì)IRIS Advantag（美國Thermo Electro公司）2 實(shí)驗(yàn)方法2.1 制備水相分散的Fe3O4微粒（化學(xué)共沉淀法）將二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽溶液按一定比例混合，將堿性沉淀劑快速加入至上述鐵鹽混合溶液中，攪拌、反應(yīng)一段時(shí)間即得納米級Fe3O4粒子，總反應(yīng)式為：Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH- Fe3O4 + 4H2O理論摩爾比n (Fe2+)：n (

16、Fe3+)：n (OH-)=1：2：8稱取NaOH固體16.000 g，用總計(jì)100 mL蒸餾水充分溶解轉(zhuǎn)移至四頸瓶中，在63 水浴條件下不斷攪拌300 r/min，接入冷凝管封閉同時(shí)通入N2保護(hù)。稱取2.780 g FeSO4?7H2O，3.9988g Fe2(SO4)3?9 H2O，用56 mL蒸餾水充分溶解，緩慢將Fe2+，F(xiàn)e3+混合溶液注入四頸瓶中，轉(zhuǎn)速提高到450 r/min，恒溫水浴30 min，得Fe3O4黑色沉淀。待冷卻至室溫后，在外加磁場分離作用下，將所得沉淀用雙蒸水清洗6-8次，制得Fe3O4微粒進(jìn)一步超聲分散5 min，即得水相中分散的Fe3O4微粒。進(jìn)一步取5 mL樣

17、品放入真空干燥箱中干燥，干燥后稱量，進(jìn)一步計(jì)算Fe3O4固型物含量。最后調(diào)整濃度為5 g/L的Fe3O4微粒膠體溶液。2.2 Fe3O4納米微粒的表面氨基修飾由于采用化學(xué)共沉淀法制得的水相分散Fe3O4納米微粒，其顆粒具有大的比表面積，裸露在顆粒表面的Fe與O原子將更易于吸附水溶液中的OH-、H+離子，從而形成了富含-OH功能團(tuán)的表面12。此外，又由于硅烷偶聯(lián)劑的硅氧鍵與-OH間很容易發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)。因此可以通過APTES在Fe3O4納米微粒表面形成一層氨基化功能團(tuán)13?；贜H2-具有與Au0共價(jià)結(jié)合的能力，對Fe3O4納米微粒進(jìn)行表面氨基修飾有利于下一步反應(yīng)進(jìn)行。量取上步制得的5 g/L F

18、e3O4納米微粒的乙醇溶液20 mL，加1 mL蒸餾水充分混合，再用95%乙醇定容至100 mL，然后超聲分散5 min。所得溶液滴加0.4 mLAPTES，室溫下攪拌7 h。反應(yīng)結(jié)束后得到淺棕色帶細(xì)微顆粒的懸濁液，產(chǎn)物即為氨基化修飾后的Fe3O4納米微粒。由于可能會有部分微粒表面包覆氨基不完全，產(chǎn)物需滴加乙醇溶解的0.1 mol/LHNO3溶液清洗4 h以去除游離Fe3O4納米微粒。清洗結(jié)束后然后在外加磁場作用下分離沉淀，用乙醇清洗4-6次，最后用乙醇溶液配置Fe3O4納米微粒濃度為1 g/L。2.3 膠體金的合成膠體金是HAuC14在還原劑存在下，被還原而析出納米尺度的金顆粒，形成帶負(fù)電的

19、疏水膠溶液。膠體金顆粒由一個(gè)基礎(chǔ)金核Au0及包圍在外的雙離子層構(gòu)成，緊連在金核表面的是內(nèi)層負(fù)離子（AuC1）2，外層離子層H+則分散在膠體間溶液中，由于靜電作用而成為穩(wěn)定的膠體狀態(tài)。膠體金顆粒的基礎(chǔ)金核并非是理想的圓球核，較小的膠體金顆?；臼菆A球形的，較大的膠體金顆粒（一般指大于30 nm以上的）多呈橢圓形。在電子顯微鏡下可觀察膠體金的顆粒形態(tài)。膠體金顆粒大小多在1100 nm，呈紅色，但不同大小的膠體呈色有一定的差別。最小的膠體金（25 nm）是橙黃色的，中等大小的膠體金（1020 nm）是酒紅色的，較大顆粒的膠體金（3080 nm）則是紫紅色的。根據(jù)這一特點(diǎn)，用肉眼觀察膠體金的顏色可粗略

20、估計(jì)金顆粒的大小。膠體金在可見光范圍內(nèi)有一個(gè)單一光吸收峰，這個(gè)光吸收峰的波長（max）在510550 nm范圍內(nèi)，隨膠體金顆粒大小而變化，大顆粒膠體金的max偏向長波長，反之，小顆粒膠體金的max則偏于短波長。為了滿足后續(xù)組裝的需要，我們合成的Au溶膠的膠體顆粒應(yīng)具有盡可能小的尺寸。因?yàn)槭紫扔捎诳臻g位阻的原因，尺寸更小的Au顆粒更容易與Fe3O4表面的NH2-進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)；其次，F(xiàn)e3O4表面如果結(jié)合的Au顆粒如果質(zhì)量更大，將會對后續(xù)的應(yīng)用帶來諸多不利，比如復(fù)合微粒磁響應(yīng)性下降，分散性下降易團(tuán)聚等等。參照Frens報(bào)道的經(jīng)典合成方法14,以下實(shí)驗(yàn)研究合成尺寸較小的納米金顆粒的檸檬酸三鈉水溶液用

21、量，在97水浴415 r/min攪拌15 min，還原0.1%HAuCl4 25 mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：表1 不同檸檬酸三鈉反應(yīng)量制備的膠體金特征Table 1 characters of colloidal gold prepared by different dose of trisodium citrate1%檸檬酸三鈉(ml)外觀呈色max（nm）膠體金粒徑（nm）25紫色538608020紫紅524456015紅色520204510橙紅51815205無色/由以上數(shù)據(jù)可知，還原0.1%HAuCl4制備膠體金顆粒，使HAuCl4與檸檬酸三鈉濃度比例為25:1時(shí)，還原制得的Au納米顆粒粒徑

22、最小，大致在15-20 nm左右。取25 mL0.1%的HAuCl4水溶液于四頸瓶中在450 r/min 97 條件下攪拌預(yù)熱5分鐘后, 迅速加入1%檸檬酸三鈉水溶液10 mL，反應(yīng)15 min, 室溫冷卻回流15 min，可制得粒徑約為1520 nm的膠體金，外觀呈橙紅色。置于棕色瓶中4 保存?zhèn)溆谩?.4 表面氨基修飾的Fe3O4納米微粒與Au納米微粒的組裝根據(jù)Kumar9等人的研究結(jié)論，金納米顆粒表面的AuCl4-和AuCl2-離子分別與RNH2反應(yīng)生成了Aun(AuCl4-)m(RNH3+)m與AunAuCl(RNH2)m兩種絡(luò)合物。以HAuC14還原得到的Au0原子即符合與RNH2直接

23、配位結(jié)合的條件。 圖1 組裝法制備金磁微粒原理示意圖Figure 1 block diagram of self-assembly technique 取1 g/L氨基修飾的Fe3O4納米微粒的乙醇溶液25 mL，室溫下150 r/min攪拌中迅速加入25 mL膠體金溶液，混合溶液由開始的棕色逐漸變淡，攪拌反應(yīng)過夜后即可得淺棕色的金磁性復(fù)合微粒。然后用乙醇溶解的0.1 mol/LHNO3溶液浸泡微粒4 h以除去剩余Fe3O4，再用雙蒸水清洗微粒4-5次至中性，所得樣品用水定容到1 g/L保存。3 結(jié)果與分析3.1 金磁微粒形態(tài)和外觀 圖2 水相分散Fe3O4、氨基化Fe3O4、膠體金、金磁微粒

24、外觀Figure 2 different appearances of Fe3O4 dissolving in water,Fe3O4 modified by amination, colloidal gold and GoldMag ParticlesA為化學(xué)共沉淀法合成水相分散的Fe3O4微粒，經(jīng)過超聲分散后保存，外觀呈現(xiàn)黑色膠體；B為乙醇中分散的氨基化Fe3O4微粒，外觀與水相分散的Fe3O4微粒無差別；C為納米金膠，采用Frens法用檸檬酸三鈉還原HAuCl4制得Au納米顆粒粒徑在20 nm45 nm，膠體呈現(xiàn)紅色；D為組裝法制得的金磁微粒外觀為紅棕色，略有沉淀。將合成的金磁微粒外部添

25、加磁場，可見微粒具有明顯的磁響應(yīng)性。 (a) (d) 圖3 水相分散Fe3O4(a)和組裝法合成的金磁微粒(d)在外加磁場下的運(yùn)動Figure 3 different responsibility under external magnetic field of Fe3O4 dissolving in water (a) and GoldMag Particles (d)3.2 氨基化Fe3O4納米微粒表面的氨基含量采用酸堿滴定法測定，取20 mL樣品，加入0.1 mol/LHCl，在35 的水浴中200 r/min振蕩4 h，然后用0.05 mol/LNaOH滴定（酚酞指示劑）測得5 g/L

26、氨基化Fe3O4納米微粒的氨基含量為0.15 mmol/g3.3 可見光吸收光譜分析根據(jù)膠體金在520 nm前后有共振吸收峰的光學(xué)性質(zhì)，我們可以使用紫外吸收光譜研究金磁微粒的光學(xué)性質(zhì)，如下圖所示，分別為組裝合成法制備的金磁微粒和膠體金的特征吸收曲線。 圖4 膠體金（C）、組裝法合成的金磁微粒（D）在400nm700nm的可見光吸收光譜Figure 4 The visible light absorption spectrum between 400nm700nm of colloidal gold (C) and GoldMag Particles (D)由圖4可見，組裝法制得的金磁微粒的光學(xué)

27、性質(zhì)與20 nm左右的膠體金都有一定類似，在520 nm550 nm處出現(xiàn)了由于Au存在而產(chǎn)生的特征吸收峰。Mie散射理論指出，微球體對光散射及吸收受粒徑大小、粒子表面等離子體的導(dǎo)電電子密度影響15。因此相同條件下制備金溶膠吸收峰的變化可以來指示膠體金粒子的大小。不同的金磁微粒的特征吸收峰有差異，這是由于粒徑變大而產(chǎn)生的最大吸收波長紅移現(xiàn)象。這和我們已知的金磁微粒的合成原理吻合，同時(shí)由于Fe3O4本身具有吸收光的性質(zhì)，粒徑大，F(xiàn)e3O4相對含量較多的金磁微粒將表現(xiàn)出更高的吸光值。3.4 透射電子顯微鏡分析取少量金磁微粒溶液樣品鋪展在碳墨涂層的銅網(wǎng)上，干燥后利用透射電子顯微鏡進(jìn)行觀察，從圖5所示

28、的TEM結(jié)果可見：金磁微粒仍有一定的團(tuán)聚，但已能明顯分辨出外部包覆Au的結(jié)構(gòu)。金磁微粒粒徑普遍在50 nm左右，外形為球型。 (a) (b) (c)圖5 表面氨基化修飾Fe3O4（a）、膠體金（b）、組裝法合成的金磁微粒（c）TEM照片F(xiàn)igure 5 TEM photograph of Fe3O4 modified by amination(a), colloidal gold (b) and GoldMag Particles(c)由上圖可見，制得的金磁微粒粒徑在50 nm左右。組裝法合成的金磁微粒由于Fe3O4表面的Si-O層的相互交聯(lián)，有可能將包覆數(shù)個(gè)Fe3O4微粒，形成團(tuán)聚體，因此酸

29、處理后不影響納米磁球的結(jié)構(gòu)，后續(xù)組裝后復(fù)合微粒聚集明顯 圖6 金磁微粒酸處理反應(yīng)示意圖Figure 6 block diagram of GoldMag Particles handled with acid3.5 原子吸收光譜分析為進(jìn)一步驗(yàn)證電鏡照片中黑色微粒為包覆有Au 的Fe3O4納米微粒，分別采用王水溶解，進(jìn)行樣品的原子吸收光譜分析。下表所示意得到的組分結(jié)果：表2 原子吸收光譜對金磁微粒的組成分析Table 2 composition of GoldMag Particles analyzed by atomic absorption spectrum樣品溶液元素組分濃度10-6/mo

30、lL-1Fe3O4：Au組裝法制得Fe3O4/AuFe6111 : 0.97Au2033.6 磁學(xué)性質(zhì)分析利用振動樣品磁強(qiáng)計(jì)分別測量合成的金磁微粒與Fe3O4微粒的磁滯回線。Fe3O4微粒的飽和磁化強(qiáng)度為60 emu/g，組裝法合成的金磁微粒飽和磁化強(qiáng)度為63 emu/g。對比原子吸收光譜分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步說明單位Fe3O4微粒外層包覆Au會導(dǎo)致復(fù)合微粒磁化強(qiáng)度的降低，這一結(jié)論和其他磁性納米復(fù)合微粒的磁學(xué)性質(zhì)一致。 (a) ( b)圖7 Fe3O4微粒（a）、組裝法合成的金磁微粒（b）磁滯回線Figure 7 magnetic hysteresis loops of Fe3O4（a）and Go

31、ldMag Particles（b）4 結(jié)論本文采用組裝法制得金磁微粒，合成Fe3O4采用化學(xué)共沉淀法使用FeSO4?7H2O和Fe2(SO4)3?9 H2O減少了多余離子的干擾，以NaOH為沉淀劑環(huán)保穩(wěn)定，制備出水相分散的Fe3O4微粒。Fe3O4微粒表面進(jìn)行乙醇改性后，使用APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷）在乙醇分散Fe3O4微粒表面進(jìn)行氨基化修飾，并通過酸堿滴定法測得氨基化Fe3O4微粒表面氨基含量為0.15 mmol/g。同時(shí)采用Frens法按照25:1合成了粒徑在20 nm左右的納米級膠體金，進(jìn)一步利用Au-N鍵將金納米微粒組裝到Fe3O4微粒表面，得到組裝金磁微粒。在尋找最佳合成

32、條件的同時(shí)也對金磁微粒進(jìn)行了表征，包括外觀、可見光光譜分析、透射電鏡觀察、原子吸收光譜分析和磁學(xué)性質(zhì)分析。制得的金磁微粒性質(zhì)如下表：表3 組裝法合成金磁微粒性質(zhì)Table 3 characters of GoldMag Particles合成方法外觀特征吸收峰粒徑Fe3O4:Au飽和磁化強(qiáng)度組裝法紅棕色550 nm50 nm1 : 0.9763emu/g 金磁微粒除具有磁性納米微粒用于磁分離的特性外，同時(shí)其外包覆的金層具有金納米粒具有的生物快速固定化特點(diǎn)，在固定化酶、免疫測定、生物分離分類、DNA的分離等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。Crumbliss、Stonehuerner等研究了山癸過氧化

33、物酶、黃嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、碳脫水酶與金納米微粒的組裝以及合成的復(fù)合微粒的活性，他們證明酶分子和金納米微粒能夠緊密結(jié)合，并且保持相當(dāng)高的生物活性16-18。由于金磁微粒表面Au0與抗體中游離-NH2和半胱氨酸殘基-SH的作用、Au0與抗體之間表面疏水相互作用及靜電相互作用等可非常方便地將抗體固定在金磁微粒表面。作為抗體，金磁微粒同時(shí)具有磁響應(yīng)性，方便于分離提純以及產(chǎn)物富集。習(xí)東等19通過Au-S共價(jià)鍵,將巰基修飾的寡核苷酸結(jié)合在金磁納米顆粒上,制備納米級HBV DNA基因探針，所制備的金磁納米顆粒HBV DNA基因探針，可直接用于HBV DNA的檢測。崔亞麗，張連營等5對金磁微粒進(jìn)行人I

34、gG抗體固定化、質(zhì)量控制及其在免疫學(xué)檢測中的應(yīng)用開展研究。結(jié)果表明：組裝型金磁微粒符合免疫學(xué)檢測載體的質(zhì)量要求；將抗乙肝表面抗原單克隆抗體和抗白介素-8單克隆抗體分別固定于金磁微粒表面，采用雙抗體夾心法對乙肝表面抗原和白介素-8分別進(jìn)行定性和定量檢測，結(jié)果表明金磁微粒是一種較好的免疫學(xué)檢測載體。Saini.G等將所制備的金磁微粒用于磁共振造影，還對其進(jìn)行了細(xì)胞毒性方面的研究。Sebastien.G等利用粒徑分布較窄的-Fe2O3為種子，合成不同厚度的金包覆-Fe2O3Au，并在其表面標(biāo)記白蛋白，使成為磁靶向治療和磁流體熱療的理想載體。除此之外，金磁微粒因其表面的金具有與硫醇基形成Au-S的能力

35、，可以與含硫氨基酸緊密結(jié)合。Sun20發(fā)現(xiàn)金磁微粒對半胱氨酸的結(jié)合能為0.738 eV,而對蛋氨酸的結(jié)合能為0.712 eV，對半胱氨酸的結(jié)合力高于蛋氨酸，而且兩種氨基酸的結(jié)合能均處于范得華力和共價(jià)鍵能之間，因此在金磁微粒在磁性分離中可對蛋氨酸和半胱氨酸進(jìn)行有效的吸附與釋放；?；撬嶙鳛楹虬被岬囊粏T，經(jīng)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)不能與金磁微粒結(jié)合，金磁微粒對含硫氨基酸的特異結(jié)合能力將有待利用于在含硫氨基酸組分中分離出?；撬?。由此可見，本文所制得的金磁微粒具有很廣的應(yīng)用前景，符合生物應(yīng)用要求，在固定化酶、細(xì)胞分選、靶向藥物、DNA的分離、核酸雜交等諸多領(lǐng)域的具有一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，將作為一種新的生物材料，在前沿領(lǐng)

36、域發(fā)揮很大的優(yōu)勢。參考文獻(xiàn)1 張志琨，崔作林.納米技術(shù)與納米材料M，北京：國防工業(yè)出版社，2000，135-1422 楊劍，滕風(fēng)恩.納米材料綜述J.材料導(dǎo)報(bào)，1997，11(2)：6-103 Kim J，Lee JE，Lee J，et al.Magnetic fluorescent delivery vehicle using uniform mesoporous silica spheres embedded with monodisperse magnetic and semiconductor nanocrysta1J.Jam Chem Soe，2006，128：6884 Zhang H

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