脫鐵鐵蛋白生物模板法制備合成鐵鈷、銅鎳納米材料.pdf

1、本課題主要研究了以脫鐵鐵蛋白作為生物模板,以硝酸鈷和硫酸亞鐵銨作為原材料,再利用硼氫化鈉作為還原劑,合成蛋白質(zhì)包覆的鐵鈷納米材料的過程。并運(yùn)用了多種不同的分析手段對(duì)制備獲得的樣品進(jìn)行了分析表征,確定了反應(yīng)溶液的溫度、濃度、緩沖溶液的PH值等反應(yīng)條件,分析表征了納米顆粒的外觀形貌、顆粒尺寸、組成元素的相對(duì)含量、物理化學(xué)性能以及納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)。采用這種方法合成的納米顆粒是具有蛋白質(zhì)包覆的、顆粒直徑為5-7nm左右的鐵鈷納米顆粒。同時(shí),還

2、研究了采用生物模板法,以乙酸銅和硝酸鎳作為原材料合成銅鎳納米顆粒,并通過分析表征,證明了銅鎳納米顆粒的粒徑約為6nm,同時(shí)也說明了采用生物模板法合成二元金屬納米材料的可行性,為二元金屬納米材料的合成提供了一定的參考依據(jù)。
　　 以透射電子顯微鏡作為分析手段,對(duì)制備的鐵鈷納米顆粒進(jìn)行試驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)樣品中分布有許多顆粒直徑在5-7nm左右,且均勻分布,具有高度的分散性,無明顯團(tuán)聚體的黑色納米顆粒。觀察經(jīng)乙酸雙氧鈾染色的純脫鐵鐵蛋白,

3、發(fā)現(xiàn)有直徑為8-9nm左右的白色斑點(diǎn),這是由于蛋白質(zhì)分子被染色后,顏色變深,而蛋白質(zhì)空腔沒有發(fā)生顏色變化所形成的。觀察經(jīng)乙酸雙氧鈾染色后的鐵鈷樣品,發(fā)現(xiàn)在蛋白質(zhì)分子內(nèi)有一個(gè)明顯的黑色顆粒,這就是我們合成的鐵鈷納米顆粒,說明納米顆粒是在蛋白質(zhì)空腔內(nèi)形成。觀察鐵鈷樣品選區(qū)在微米級(jí)區(qū)域的EDS能譜,能譜中有明顯的Fe和Co的能譜峰,這表明TEM照片中觀察到的黑色納米顆粒是金屬Fe和Co,而且從峰值的高度可以粗略的估算出Fe和Co的相對(duì)含量,再

4、結(jié)合實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù),可以得出兩者是按照3∶1的比例進(jìn)行組合的。通過對(duì)樣品進(jìn)行選區(qū)電子衍射分析表征,多次對(duì)不同的樣品作選區(qū)電子衍射實(shí)驗(yàn),均未能找到明顯的電子衍射花樣,查詢相關(guān)資料,初步估計(jì)是以無定形態(tài)存在,所以對(duì)于鐵鈷樣品的存在形式和晶格結(jié)構(gòu)還有待更進(jìn)一步的研究和分析。
　　 對(duì)于銅鎳樣品我們也做了同樣的分析表征,發(fā)現(xiàn)有顆粒粒徑約為6nm的,均勻分布的銅鎳納米顆粒;再進(jìn)行EDS分析時(shí),由于采用了Cu網(wǎng),導(dǎo)致樣品中Cu元素的峰值被覆

5、蓋,只能觀察到Ni元素的峰值,計(jì)劃準(zhǔn)備采用C網(wǎng)對(duì)銅鎳樣品進(jìn)一步分析;對(duì)銅鎳樣品選區(qū)電子衍射分析,發(fā)現(xiàn)在衍射花樣的同心圓環(huán)上呈現(xiàn)斑點(diǎn)狀的亮斑,這與晶體結(jié)構(gòu)的電子衍射圖樣相類似,說明制備的Cu-Ni納米顆粒屬于晶體結(jié)構(gòu)。
　　 通過對(duì)鐵鈷樣品溶液進(jìn)行紫外可見光光譜分析,從譜線上可以看出,反應(yīng)前在610nm左右處具有一個(gè)明顯的Fe2+、Co2+的典型特征吸收峰,而反應(yīng)后這個(gè)吸收峰明顯的變?nèi)趿?這說明Fe2+、Co2+被還原劑NaBH4

6、給消耗掉變?yōu)镕e、Co金屬原子;另外在280nm左右的位置還有一個(gè)明顯的脫鐵鐵蛋白的特征吸收峰,而且這個(gè)峰值的位置和高度在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化,這說明脫鐵鐵蛋白在制備樣品的過程中,只是起到了一個(gè)約束顆粒成長(zhǎng)的載體模板的作用。
　　 總之,通過生物模板法控制合成的二元金屬鐵鈷、銅鎳納米材料,不僅具有顆粒直徑小、顆粒粒徑分布均勻等特點(diǎn),而且合成的納米粒子包覆在脫鐵鐵蛋白的空腔內(nèi),具有良好的生物相容性,在生物醫(yī)學(xué)上作為靶向藥物載體,