磁性荧光双功能纳米材料的合成及其生物学应用

【摘要】： 近年来,超顺磁性纳米粒子由于具有特殊的磁导向性和优异的生物相容性,在生物领域的应用研究越来越引起人们的关注。在癌症／艾滋病等疾病的靶向治疗、生物分离、酶或蛋白质的固定、细胞筛选、核酸纯化以及生物传感、污水处理等方面都有研究报道。人们期待用一些具有特殊功能的其他纳米粒子和磁性粒子结合,赋予磁性粒子更多的功能,由于量子点(Quantum Dots, QD)具有独特的光学性质,在分子标记、生物成像、离子检测等方面具有非常广泛的用途,因此同时具有量子点优异的光学性能和超顺磁性纳米材料的高磁响应性的双功能纳米粒子,在生物靶向标记、细胞分离及筛选、疾病诊断和治疗方面具有潜在的重要应用价值。本文对这种具有Fe3O4纳米微球磁性和量子点荧光的双功能纳米材料的合成、表征及生物学应用进行了研究,结果如下： 1.以改进的化学共沉淀法制备出Fe3O4磁性微粒。通过透射电子显微镜可知其粒径大小为6 nm-12 nm,颗粒的分散性比较好；578 cm-1和3414 cm-1处的强烈红外吸收光谱和标准Fe3O4的特征吸收峰吻合。 2.合成了水溶性CdTe量子点。对其进行了荧光光谱分析,其最大发射波长为525nm,在紫外光照射下表现出绿色荧光。 3.采用改进的反相微乳液法合成二氧化硅包被的磁性荧光双功能纳米材料,通过电子显微镜观察其粒径大小为15 nm-20 nm,颗粒的分散性较好。红外光谱、能谱和荧光检测证明磁性微粒和量子点同时被包覆入二氧化硅壳内。 4.将磁性荧光双功能纳米材料用于固定葡萄糖氧化酶,探讨了葡萄糖氧化酶的最佳固定化条件,以葡萄糖为底物,研究了固定化酶的酶学性质和动力学参数。结果表明：固定化酶最适戊二醛浓度为5%,最适固定化时间为1 h,最适给酶量为2.5 mL,最适反应温度为21℃,最适反应pH值为5.5,固定化酶的Km值为1.7 mg/mL;当给酶量为2.0 mL,pH为6.0,反应温度为24℃时,固定化酶的酶活力最佳。 5.磁性微粒具有三价铁离子,能与周围原子相络合,构成一种简单的辣根过氧化物酶模拟酶,鉴于此,研究了其能否作为模拟酶代替辣根过氧化物酶参与反应,结果显示,由磁性微粒代替参与的酶促反应表现出很低的酶活,说明其不能作为模拟辣根过氧化物酶催化过氧化氢形成醌亚胺进行吸光测定。但是,这一结果排除了在可视化检测中双功能材料对过氧化氢分解的作用,使结果更加可信。 6.利用荧光显微镜分别对磁性荧光双功能纳米材料及固定化酶后的双功能纳米材料加入过氧化氢和葡萄糖前后的荧光图像变化进行比较。荧光图像表明：磁性颗粒和量子点是共存于二氧化硅壳内的,葡萄糖氧化酶与葡萄糖反应产生的过氧化氢对复合材料的荧光有淬灭作用,并且固定化酶能对荧光产生一定的保护作用,说明该双功能材料能同时实现富集和荧光检测葡萄糖。

【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1