納米Fe3O4水基磁流體的制備及應(yīng)用于荷載DNA的研究.pdf

1、磁流體是一種人工合成的礦物材料，它是以天然或人工合成的金屬礦物或金屬礦物氧化物的納米磁性顆粒（Fe3O4、金屬Fe、Co、Ni）為磁核，經(jīng)表面改性劑修飾后，分散于載液中而形成的一種穩(wěn)定膠體體系。
　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，科學(xué)理論的創(chuàng)新，多學(xué)科之間的交叉協(xié)作日益頻繁和密切，并由此而產(chǎn)生許多細分學(xué)科領(lǐng)域，成為了科學(xué)界新的研究趨勢和研究熱點。在此背景下，磁流體在交叉學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域也取得了新的突破和進展，尤其是近二十年來，融合了高分子材

2、料科學(xué)、礦物材料科學(xué)、生物醫(yī)藥科學(xué)等科學(xué)理論，采用具有生物相容性好的表面改性劑制備出的水基磁流體作為藥物或DNA載體，成為了新的研究熱點。鑒于此，本文首次采用檸檬酸－聚乙烯亞胺體系作為納米Fe3O4磁性顆粒的雙層表面改性劑，成功地研制出一種新型的DNA載體—雙層改性納米Fe3O4水基磁流體，克服了單層改性磁流體DNA荷載能力差、體系不穩(wěn)定的缺點，并采用各種測試手段對其“核殼式”結(jié)構(gòu)及性能進行了表征。同時在此基礎(chǔ)上，利用瓊脂糖凝膠電泳法初

3、步探索了水基磁流體與DNA的靜電吸附能力。
　　本論文選用小分子化合物檸檬酸（C6H8O7）作為第一層表面改性劑，成功合成了檸檬酸改性Fe3O4水基磁流體，對合成時間、合成溫度、檸檬酸的濃度和用量等關(guān)鍵工藝條件進行了探討和優(yōu)化，研究表明合成時間30min，合成溫度75℃，檸檬酸與納米Fe3O4顆粒摩爾比為3:1時，合成效果最佳。其次，本論文直接合成了單層改性磁流體—聚乙烯亞胺改性Fe3O4水基磁流體，對合成時間、合成溫度、聚乙烯亞

4、胺的濃度和用量等關(guān)鍵工藝條件進行了探討和優(yōu)化，研究表明合成時間30min，合成溫度80℃，聚乙烯亞胺與納米Fe3O4顆粒摩爾比為4:1時，合成效果最佳。接著，本論文合成了檸檬酸－聚乙烯亞胺雙層改性Fe3O4水基磁流體，對合成時間、合成溫度、改性劑濃度和用量等關(guān)鍵工藝條件進行了探討和優(yōu)化，相比單層聚乙烯亞胺改性磁流體，雙層改性磁流體的聚乙烯亞胺吸附量從9％提高到24%，并且利用瓊脂糖凝膠電泳實驗以及紫外線凝膠成像儀成像檢測手段，驗證了雙層

5、改性磁流體較之單層改性顯著提高了荷載DNA的能力。
　　本文采用熱重－差熱分析(TG)、X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、光子相關(guān)光譜(PCS)等分析手段對以上三種改性顆粒的“核殼式”結(jié)構(gòu)進行了表征，采用傅立葉紅外光譜（FTIR）和Zeta電位分析對改性顆粒的表面物理化學(xué)特性進行了測試和分析，并構(gòu)建了雙層改性水基磁流體的分子吸附模型。運用德國科學(xué)家Strenger編制的勢能軟件“Interads”對改

6、性顆粒間的作用勢能進行演算，分析得出了檸檬酸-聚乙烯亞胺雙層改性納米顆粒水基磁流體的穩(wěn)定分散機理。
　　本論文的創(chuàng)新思路主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1、首次并成功研制出檸檬酸-聚乙烯亞胺雙層水基磁流體，很好的解決了單層改性條件下聚乙烯亞胺包裹量不夠、體系不穩(wěn)定的缺陷。
　　2、首次利用檸檬酸-聚乙烯亞胺雙層改性納米Fe3O4水基磁流體與DNA進行靜電吸附實驗，探索了其作為DNA載體的可行性，為以后的動物及臨床實驗打下