基于磁性氧化铁纳米材料的生物检测及量子点制备

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随着纳米技术的不断发展,纳米尺寸的功能材料已经成为当前材料学一个越来越活跃的研究领域。纳米材料因其独特的理化性质,使其在生物分析检测中的应用也越来越广泛。氧化铁纳米粒子以及量子点作为新型的功能材料,被广泛应用于生物、材料以及环境等众多领域。本文在引言部分简要介绍了磁性氧化铁纳米粒子的制备方法,并从氧化铁纳米材料的特点出发详细评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离以及生物检测中的应用,对于多功能复合磁性氧化铁纳米粒子构建在生物医学领域中的应用具有指导意义。量子点具有激发光谱宽、发射光谱窄、量子产率高、光稳定性好等独特的光学性质,并且其波长可通过调控晶粒尺寸和组成来实现,如何进一步完善量子点的制备工艺,提高量子点质量及荧光性能,并最终更好地应用生物学领域,也将是我们努力实现的目标和方向。   本论文主要工作是研究了氧化铁纳米材料的类酶活性,同时利用纳米氧化铁特性对NO及葡萄糖生物分子进行了检测,最后研究了不同粒径量子点的有效控制合成及表面功能化,重点研究了合成量子点的光学、表面化学等特性。论文主要工作如下:   1. Fe3O4磁性纳米粒子具有过氧化物酶的某些特性,能够催化过氧化氢与其底物3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)发生显色反应。所需的Fe3O4具有颗粒均匀性,而且分散良好,用透射电镜观察了材料的形貌,用傅里叶红外光谱仪分析了Fe3O4纳米粒子的表面官能化情况。研究了TMB底物的显色反应机理,通过对不同粒径Fe3O4的综合分析,选择粒径大约为28nm的Fe3O4作为类酶催化剂,发现随着粒子浓度的增大,催化效率也随之增高。   2. 采用粒径均一,分散性好的Fe3O4纳米粒子,并使用多种方法对其进行相关表征,应用透射电镜TEM、振动样品磁强计研究了Fe3O4纳米粒子。利用Luminol-H2O2-Fe3O4化学发光分析法检测NO,并且利用外加磁场对Fe3O4进行分离。依照文献方法合成饱和NO溶液,先采用Griess法对其浓度进行测试,然后通过对H2O2浓度、Fe3O4浓度以及温度条件的优化,利用化学发光分析法选择最佳条件下进行NO浓度的检测,得到相关性很好的工作曲线。   3. 利用磁性纳米粒子的催化特性通过化学发光分析法对葡萄糖进行检测。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下发生氧化反应生成H2O2,生成的H2O2在Fe3O4磁性纳米粒子的催化作用下与鲁米诺发生反应,并产生化学发光信号。在优化的实验条件下,采用Luminol-H2O2-Fe3O4增强化学发光新体系检测低浓度葡萄糖也具有较好的响应特性,在2μmol/L~10mmol/L的葡萄糖浓度范围内,相关性都达到0.998以上。   4. 研究了在液体石蜡体系中CdSe量子点的成核与生长,采用酶标仪,动态光散射粒度仪,透射电镜,荧光倒置显微镜等仪器进行表征。结果表明合成的CdSe量子点具有依据不同的尺寸而获得不同颜色荧光的光学性能。同时,为了得到具有生物相容性的量子点,我们采用微乳液体系,合成分散性好、荧光量子产率高的SiO2包覆的核壳结构的CdSe@SiO2量子点。我们采用透射电镜、扫描显微镜等设备观察了所制备样品的形貌,用X射线光电子能谱仪研究了样品的结构,用荧光光谱仪测试了量子点的荧光效率。结果表明CdSe@ SiO2制备简单,具有良好的水溶性、稳定性以及较强的荧光强度
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