基于明胶基质的氧化铁矿物的仿生矿化合成

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:AJGSUN
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磁铁矿作为生物材料在MRI造影成像,光热治疗,磁热治疗以及生物分离等方面被广泛应用。但是相比于生物矿化方式获得的磁铁矿而言,化学方法合成的磁铁矿由于在物理性质方面的缺陷从而导致其在生物领域方面的应用受到一定的限制。因此利用仿生矿化手段去获取磁铁矿矿物颗粒就显得非常必要。当前针对磁铁矿的仿生矿化方式主要分为三种且都是基于趋磁细菌体内磁小体的矿化过程展开,然而这三种仿生矿化手段将水环境作为反应介质,忽略了细菌体内细胞质环境所发挥的作用。为了探究基质环境对磁铁矿仿生矿化发生的影响,本文选择明胶水凝胶作为反应介质来模拟趋磁细菌体内矿化过程的发生,采用Fe2+和Fe3+离子浸泡方式,Fe2+和Fe3+离子混合方式以及Fe2+离子前驱体转化方式分别来进行研究。取得了如下主要结果:(1)在浸泡方式中,铁盐离子通过扩散的方式进入到明胶水凝胶中并为后期磁铁矿的结核生长提供了位点。实验结果表明,低浓度明胶水凝胶条件下更有利于离子扩散过程的发生,同时也有利于氧化铁颗粒的结晶生长。氧化铁颗粒的磁热效果跟循环浸泡次数的增加和浓度的降低呈现明显的正相关关系。另外,虽然这种仿生矿化方式能够获取具有良好磁热性能的氧化铁颗粒,但是所需的时间周期较长。(2)基于明胶基质的混合仿生矿化方式中可以获取主要物相成分为磁铁矿的氧化铁颗粒,但是其中掺杂有一些反应未完全的前驱体矿物。透射电子显微镜下的颗粒为球形且粒径大小约为20nm,这个粒径比之前明胶中反复浸泡方式获取的氧化铁颗粒(10nm)更大。磁性测试表明纳米颗粒表现为典型的超顺磁性质且磁铁矿纳米颗粒相比于水溶液中简单共沉淀方式合成的氧化铁颗粒展现出更优越的磁热性能。(3)通过转变氧化铁仿生矿化思路,在以Fe2+离子前驱体为主导的物相转化方式中,获取的氧化铁纳米颗粒粒径约为40nm并且表现出明显的类磁小体链状构造。颗粒的外表面包裹有明胶基质,可为后期颗粒在生物医学中的应用提供较为良好的生物相容性。
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