基于鏈接反應(yīng)的磁納米粒子功能化及其應(yīng)用研究.pdf

1、磁納米粒子是已確認(rèn)的在粒徑小于20nm能展現(xiàn)出與尺寸相關(guān)的有趣的超順磁性納米材料。在過去的幾十年里，由于潛在的應(yīng)用價值，磁納米粒子吸引了廣泛的注意力，已經(jīng)成為研究熱點。由于低毒和能夠被外界磁場操縱，磁納米粒子已經(jīng)廣泛應(yīng)用于核磁共振成像，藥物靶標(biāo)，磁分離DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞，熱療和免疫分析的癌癥治療。本文致力于功能化的Fe2O3磁材料的設(shè)計與合成，對其性能、結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行表征，并致力于對其應(yīng)用的研究。努力實現(xiàn)磁材料、納米技術(shù)、生物電化學(xué)和

2、光譜化學(xué)的有機結(jié)合。本研究分為四個部分：
　　 第一章：緒論。介紹了磁納米復(fù)合材料的合成原理、特點以及應(yīng)用研究現(xiàn)狀?？偨Y(jié)了合成磁納米材料的方法、特點和生物催化傳感應(yīng)用，以及鏈接化學(xué)在磁納米材料功能化和修飾方面的應(yīng)用和研究意義。在此基礎(chǔ)上，提出了本論文的研究內(nèi)容及意義。
　　 第二章：基于鏈接反應(yīng)的磁納米粒子與多壁碳納米管納米管復(fù)合材料的制備、表征及應(yīng)用。報道了一個新穎的、方便的幾乎單分散的γ-Fe2O3納米粒子修飾多壁碳

3、納米管的方法和其在核磁共振成像(MRI)和藥物運輸中的潛在應(yīng)用。首先將羧酸活性的多壁碳納米管與炔基化物質(zhì)反應(yīng)合成炔基化多壁碳納米管，然后與疊氮基團(tuán)功能化的γ-Fe2O3納米粒子發(fā)生鏈接化學(xué)反應(yīng)。不同的表征方法證實形成γ-Fe2O3且成功結(jié)合到MWNTs上。實驗結(jié)果表明，γ-Fe2O3納米粒子可以賦予MWNTs以磁學(xué)性質(zhì)，在外界給定磁場下可以方便地操控運輸。對照實驗表明，γ-Fe2O3/MWNTs納米復(fù)合物可以作為增強MRI的顯影劑。為了

4、將該納米復(fù)合物用于藥物運輸，我們將溫度響應(yīng)的脂雙層DDAC包裹在γ-Fe2O3/MWNTs上，以酚紅作為藥物模擬分子。實驗結(jié)果表明γ-Fe2O3/MWNTs/DDAC納米復(fù)合物非常適合作為穩(wěn)定的小分子量藥物的封裝和釋放，表明了其為很好的藥物運輸納米系統(tǒng)。
　　 第三章：基于二茂鐵嫁接的磁納米粒子的磁轉(zhuǎn)換生物電催化系統(tǒng)研究?；阪溄踊瘜W(xué)反應(yīng)，把氧化還原基團(tuán)二茂鐵鏈接到磁納米粒子表面。首先合成疊氮基團(tuán)功能化的磁納米粒子，再在Cu(Ⅰ

5、)催化下，疊氮基團(tuán)功能化的磁納米粒子與乙炔基二茂鐵發(fā)生疊氮炔基1，3-耦極環(huán)加成(CuAAC)反應(yīng)。通過粉末X-射線衍射儀(XRD)，透射電子顯微鏡(TEM)，傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)和振動樣品磁強計(VSM)等方法對功能化的磁納米粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面形貌和元素組成進(jìn)行表征。實驗證明二茂鐵功能化的磁納米粒子兼有磁性和電化學(xué)性質(zhì)，其中電化學(xué)性質(zhì)取決于炔基二茂鐵，磁性則與炔基二茂鐵無關(guān)。Fe2O3納米粒子具有磁性，二茂鐵基團(tuán)具有電

6、催化活性，本文研究了通過交替外界磁場的位置，在葡萄糖氧化酶作用下的磁開關(guān)的生物電催化氧化葡萄糖系統(tǒng)。
　　 第四章：基于二茂鐵嫁接的磁納米粒子的磁、酶雙控生物電催化系統(tǒng)研究。在第三章實驗的基礎(chǔ)上，把含酰胺鍵的氧化還原基團(tuán)二茂鐵鏈接到磁納米粒子表面。首先合成疊氮基團(tuán)功能化的磁納米粒子；炔丙基銨鹽酸鹽與二茂鐵甲酸在HOBt、EDCl、NMM、CH2Cl2條件下發(fā)生羧基氨基縮合反應(yīng)制得有酰胺鍵的炔基化二茂鐵，再在Cu(Ⅰ)催化下，疊氮

7、基團(tuán)功能化的磁納米粒子與乙炔基二茂鐵發(fā)生疊氮炔基1，3耦極環(huán)加成(CuAAC)反應(yīng)。并通過粉末X-射線衍射儀(XRD)，透射電子顯微鏡(TEM)，傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)和振動樣品磁強計(VSM)等方法對功能化的磁納米粒子的結(jié)構(gòu)、表面形貌和元素組成進(jìn)行表征。實驗證明二茂鐵功能化的磁納米粒子兼有磁性和電化學(xué)性質(zhì)，其中電化學(xué)性質(zhì)取決于炔基二茂鐵，磁性則與炔基二茂鐵無關(guān)。沒有外界磁場作用時，生物催化功能活性受到抑制，也就觀察不到電化