【摘 要】
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背景现代工业技术的迅猛发展,造成大量重金属离子扩散到空气中,比如（铅、镉、汞、铬、砷等）,并通过食物链富集在人体身上,从而对人体造成极大地危害。因此,如何有效地从体内去除重金属离子变得至关重要。介孔二氧化硅纳米颗粒（mesoporous silica nanoparticles,MSNs）由于具有较高的比表面积,孔径均一且可调,对重金属具有高亲和力以及高吸附能力等特点,因此,其在重金属离子捕获和去
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背景现代工业技术的迅猛发展,造成大量重金属离子扩散到空气中,比如（铅、镉、汞、铬、砷等）,并通过食物链富集在人体身上,从而对人体造成极大地危害。因此,如何有效地从体内去除重金属离子变得至关重要。介孔二氧化硅纳米颗粒（mesoporous silica nanoparticles,MSNs）由于具有较高的比表面积,孔径均一且可调,对重金属具有高亲和力以及高吸附能力等特点,因此,其在重金属离子捕获和去除方面有极大的应用潜能。但未修饰的介孔二氧化硅（MSNs）本身并没有活性位点,从而使其应用范围受限,这就需要先在MSNs表面进行活性基团的修饰,然后利用金属螯合剂对修饰了活性基团的MSNs进行表面改性,制备出复合介孔纳米材料,从而进一步增强其重金属吸附能力,为现有问题的解决提供研究方法。目的分别通过乙二胺四乙酸（EDTA）、谷胱甘肽（GSH）、谷氨酸（Glu）与介孔二氧化硅粒（MSNs）偶联,制备复合介孔纳米材料,考察其在p H 1.1和p H 7.4缓冲液条件下对Pb2+、Cd2+的去除效果,并通过MTT实验,对几种介孔纳米材料的生物相容性进行考察。方法采用溶胶凝胶模板法合成了介孔二氧化硅纳米颗粒,通过酰胺化反应,将EDTA、GSH、Glu分别与MSNs偶联,制备具有更好吸附能力的复合介孔纳米材料。复合材料利用现代分析仪器如傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）、热重/同步差热分析仪（TGA）、比表面积分析仪（BET）、小角度X射线衍射仪（XRD）以及粒径电位分析仪等对其进行表征。原子吸收分光光度法对所制备的复合介孔纳米材料分别在p H1.1和p H7.4缓冲液条件下对重金属吸附性能进行检测,并采用MTT法,使用Caco-2细胞系来检测介孔纳米材料的生物相容性。结果1.透射电镜结果显示,MSNs具有均一的粒径,指纹状的介孔结构,孔径约为7nm,粒径在100 nm左右。2.通过酰胺化反应得到的复合介孔纳米材料,体外吸附结果显示,不同重金属初始浓度、捕获剂的不同投入量以及不同p H环境下对重金属离子Pb2+、Cd2+的去除率都达到了85%以上。3.通过Langmuir模型和Freundlich模型对两种重金属离子Pb2+、Cd2+的吸附等温线进行拟合。结果显示吸附等温线拟合曲线与Freundlich模型相吻合,说明复合介孔材料对重金属离子Pb2+、Cd2+的吸附不受表面单分子层吸附的限制,属于多层吸附。4.为了评估所制备捕获剂的生物相容性,通过胃肠道细胞Caco-2细胞系进行了细胞毒性考察,以及进行大鼠红细胞溶血分析。结果显示:当加入不同浓度梯度的介孔纳米材料后,细胞存活率都达到了95%以上,甚至超过100%,溶血率均低于5%。结论制备的介孔纳米材料对重金属Pb2+、Cd2+都有显著去除效果,并且具有较好的生物相容性,为体内重金属离子的捕获提供理论和技术支撑。
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