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《湖北师范学院》 2014年
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磁性介孔二氧化硅微球的制备及应用

郑杨  
【摘要】:磁性介孔纳米材料作为一种新型的复合功能材料,被广泛地应用于靶向药物、生物富集与分离、磁热疗、酶的固定化等领域。磁性介孔二氧化硅微球的制备无疑是该领域的研究热点之一,其不仅具有介孔氧化硅独特的生物亲和性和低毒性,还兼有磁性材料良好的磁响应性,加之巨大的比表面积,在应用中能有效地增大微球与反应物的接触机会,提高应用效率。 本论文的研究内容主要有介孔二氧化硅微球(Mesoporous SilicaMicrospheres,MSMs)的制备,磁性介孔二氧化硅微球(Magnetic MesoporousSilica Microspheres,M-MSMs)的制备及其对蛋白的吸附性能和酶的固定化方面的应用。 1、选择正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,无水乙醇为共溶剂,采用改进的Stober法,最后采用超声辅助萃取的方式除去模板剂,以一种简单、绿色的合成工艺制备出单分散性好的核壳结构的介孔二氧化硅微球(MSMs)。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等手段对微球进行表征,结果表明:MSMs的单分散性好,不仅具有有序的介孔结构,而且球体呈现出核壳形状;红外及热重分析结果表明模板剂已基本上去除。分别讨论了合成条件对微球的形貌及单分散性的影响,结果表明:模板剂的含量只影响MSMs微球的粒径大小和壳层厚度而对孔径大小并无影响,随着CTAB量的增大,微球粒径逐渐的减小;随着硅源和浓氨水用量的增加,或减小醇水体积比时,微球MSMs的粒径先增大后减小,单分散性逐渐地降低;温度降低,反应时间延长,微球的粒径逐渐增大,单分散性也越来越好。 2、采用两步法,先以1中的方法合成SiO2溶胶,再以碳包铁(Fe/C)为磁核,PVP为分散剂,无水乙醇为分散介质,成功的制备出磁性介孔二氧化硅微球(M-MSMs)。从透射电镜和扫描电镜的表征结果看出,介孔二氧化硅微球成功地将磁核嵌入其内部,微球大小约为500nm,呈现核壳结构,壳层有明显的介孔结构,孔径无明显变化,但介孔呈现出无序性,这可能是由于磁核的介入而导致的。磁性测试结果表明微球的磁响应性良好,之后对M-MSMs微球进行氨基功能化,红外表征其表面成功接上了胺基。研究了该微球经过戊二醛活化后对牛血清白蛋白(BSA)的吸附性能,结果表明,当BSA的初始浓度为1.2mg·mL-1时,其吸附量为116mg·g-1;最佳吸附pH为4.8,最佳吸附时间为1.0h,最佳吸附温度为35℃,此外研究表明微球对BSA的吸附能力随着NaCl的离子强度的增大而降低。 3、将以上制备的磁性介孔二氧化硅微球(M-MSMs)用于辣根过氧化物酶(HRP)的固定化研究,采用戊二醛交联吸附成功的制备了固定化辣根过氧化物酶(Magnetic Mesoporous Silica Microspheres Immobilized HorseradishPeroxidase,M-MSMs-HRP)。探讨了HRP的固定化条件如:反应时间、给酶量、pH值等对固定化酶的酶活性能的影响,研究结果表明:最佳的给酶量为0.08mg·mL-1,最佳的固定化时间为4.0h,最适pH为7.5时其相对酶活性达到了最大值。自由辣根过氧化物酶和固定化辣根过氧化物酶的米氏常数分别为1.5225mM和0.7251mM,比较M-MSMs-HRP和游离HRP,固定化的HRP对热、酸碱性、存储稳定性均有明显的提高。将M-MSMs-HRP用于苯酚物质的降解,结果表明:经载体M-MSMs固定化后的HRP对苯酚的去除率明显高于游离的HRP,磁响应性较强,在重复使用6次后,固定化酶的相对活力为35.71%,对苯酚的去除率为37.28%,可见磁性介孔二氧化硅微球固定化辣根过氧化物酶在降解低浓度的苯酚溶液具有一定的应用前景。
【学位授予单位】:湖北师范学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ127.2;TB383.4

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