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近年来,纳米材料被广泛用于药物运输体系、生物传感、生物分离以及生物催化等生物医学领域。纳米材料的生物应用离不开其表面连接的各种生物分子,这些生物分子赋予纳米材料各种功能,纳米材料表面的功能化常常是其生物应用的第一步。氨基官能团(-NH2)是纳米材料表面功能化最常引入的一种基团。对氨基酸、蛋白质或其他生物分子中氨基的分析已有茚三酮比色法、紫外检测法以及荧光分析等方法,然而对纳米材料表面氨基的分析很少有研究报道。随着纳米材料的广泛应用,如何对纳米材料表面的官能团定量变得越来越重要,本论文系统地研究了纳米材料表面氨基的定量方法,主要内容和取得的成果如下:
1.采用荧光胺、邻苯二甲醛(OPA)对SiO2纳米粒子表面氨基进行了荧光定量分析,并对方法做了改进。实验选取了正丁胺、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)以及氨基葡聚糖三种不同的胺作为绘制标准曲线的标准胺,分析不同标准胺对荧光强度的影响。结果表明由于纳米粒子表面的多孔结构能产生一个有利于荧光的疏水环境,大分子胺中氨基的化学环境与纳米粒子表面氨基的环境类似,因此以大分子胺作为标准胺测得标准曲线,根据该标准曲线计算得到的纳米粒子表面氨基的数量比以小分子胺为标准胺得到的结果更接近纳米粒子表面氨基的实际数量。论文第一次系统研究了Tween-20、CTAB、SDS和Triton X-100四种表面活性剂对荧光检测方法灵敏度和稳定性的影响,结果表明四种表面活性剂都能提高OPA检测方法的荧光强度,以1％Tween-20的增强效果最明显。OPA检测方法与荧光胺方法测得的纳米粒子表面氨基的数量结果基本一致。
2.建立了一种新的异相荧光检测纳米材料表面氨基的方法。采用Fmoc-Cl与待测纳米粒子表面氨基反应,然后加入裂解试剂哌啶脱除与氨基偶联的Fmoc分子,通过测定脱除下来的Fmoc的荧光强度来计算得到纳米粒子表面氨基的数量。研究了裂解剂哌啶的浓度对Fmoc荧光的稳定性和灵敏度以及裂解过程所需时间的影响。结果表明Fmoc在含有高浓度的哌啶溶液中荧光强度较低且不稳定,降低哌啶浓度有利于改善这一现象,但反应所需的时间较之使用高浓度的哌啶有所增加。采用紫外测定法、茚三酮比色法以及元素分析法进行对比和验证,结果表明荧光检测方法对纳米粒子的测定结果与紫外测定法相比灵敏度显著提高,而且检测所用的样品用量明显减少；与元素分析法测定的结果相比得到,纳米粒子表面活性氨基官能团的数量要远远少于氨基官能团的总量。与均相测定方法相比,Fmoc异相荧光检测法适用于表面氨基难以直接测定的固相载体等。