磁性Fe3O4纳米粒子在农学领域应用研究进展

磁性Fe3O4纳米粒子由于体积小、比表面积大、具有表面效应和超顺磁性等优良特性在农学相关领域得到了广泛的应用。综述了磁性Fe3O4纳米粒子在磁性固相萃取、食品工业、控释农药、农药增效及光催化降解等农学相关领域的应用,比较了磁性Fe3O4纳米粒子不同制备方法的优缺点,探讨了磁性Fe3O4纳米粒子在应用中存在的挑战和未来的发展趋势。     

糖基化磁性纳米粒子的制备及其对凝集素的富集分离

为了构建简单高效的病原微生物分离纯化方法,首先制备了双金属磁性纳米粒子Au-Fe3O4,然后在Au组份的表面修饰了可特异性结合凝集素及病原微生物的的乳糖基(Lac),获得了糖基化磁性纳米粒子Lac-Au-Fe3O4,并进一步研究了Lac-Au-Fe3O4与蓖麻凝集素(RCA120)之间的反应及其对RCA120分离效率的影响,结果表明:1)Au-Fe3O4纳米粒子尺寸均一(8+14 nm),呈哑铃状,Au和Fe3O4组份分别位于哑铃的两端;2)Lac-Au-Fe3O4具有良好的水溶性和磁学性质,在30 min之内可特异性地与RCA120充分结合;3)在外加磁场作用下,Lac-Au-Fe3O4对水溶液中RCA120的分离效率约为70％,可有效分离微量样品(1 nmol/L).通过本实验,笔者对糖基化磁性纳米粒子的制备及其与凝集素的反应有了较为深入的了解,为进一步发展简单、快速的病原微生物分离方法奠定了基础.     

基于磁性纳米粒子的免疫分析方法在食品安全检测中的研究进展简

基于磁性纳米粒子的免疫分析方法是一种集高效与高灵敏度于一身的分析技术,经过近几十年的发展,目前已在多个领域得到应用.概述磁性纳米粒子的制备、结构及修饰等方面的研究,同时简述了基于磁性纳米粒子免疫分析方法的发展过程,并对该技术在农兽药残留、生物毒素及违禁添加物检测方面的应用进行综述.同时,根据该技术目前存在的问题,探讨基于磁性纳米粒子免疫分析方法的发展方向,预测随着该技术的进一步完善和发展,其在食品安全检测领域定能得到更好更广泛的应用.     

磁性纳米粒子的合成及应用研究进展

磁性纳米结构是近年来化学、材料及生物领域交叉性研究热点,在催化、生物技术、磁共振成像、数据存储和环境修复等方面应用非常广泛。随着合成、检测技术的发展,对磁性纳米粒子的尺寸和形貌控制日趋完善。在设计带有特定活性点、配体、酶、手性催化剂、药物以及其它复杂客体的多功能磁性纳米体系及其组装结构的基础上,通过合成、包裹和功能化新技术的发展和完善,磁性粒子在各个领域的大规模、经济的应用已经实现。对磁性纳米结构的合成技术和方法进行了讨论,并对其在不同领域内的应用进行了阐述。     

磁性纳米颗粒在DNA分离纯化中的应用

为了解磁性纳米颗粒在DNA分离纯化中的应用,采用文献综述和归纳总结的方法,阐述了1997—2021年以铁氧化物为核心的磁性纳米材料的研究进展,同时比较了材料结构和表面相关活性官能团的修饰对DNA提取效率的影响。结果表明：1）应用磁性纳米颗粒的固相萃取有着安全无毒、操作简单、可重复使用、能够实现自动化与高通量操作等多种优势,提取DNA效率相比于商业化试剂盒也有优势。2）目前磁性纳米材料已有比较全面的研究。磁性纳米颗粒的尺寸、孔径大小、磁化强度及引入的活性官能团不同等性质均对DNA的提取效率有影响,改变这些性质研发新型且高效的功能化磁性纳米颗粒或改变磁性纳米材料的制备方法、所提取DNA的形态性质、溶液的pH或盐浓度等试验条件,以提高DNA与材料的解吸率,不断优化磁性分离过程,提高DNA分离效率和质量。3）发展高通量商业化的核酸提取程序,是磁性固相萃取可观的发展前景。4）磁性纳米颗粒除了在核酸提取中的应用,在其他生物医学应用中也有着广泛的研究。以上结果均表明磁性纳米材料有着极强的研究发展前景。     

多功能纳米基因载体的制备与分析

本文通过反向微乳聚合等化学方法,成功制备出一种集磁性、荧光于一体的SiO_2纳米粒子,并以多聚赖氨酸(PLL)对其表面进行修饰,修饰后的纳米粒子能够有效地与DNA结合和分离,并保护DNA免受DNaseI的降解。该纳米基因载体能够介导外源DNA转化至植物细胞当中,为纳米基因载体在转基因植物的研究中及应用打下了基础。     

硅磁微球的制备及其在植物核酸分离纯化中的应用

本文采用改进的共沉淀方法制备Fe₃O₄纳米粒子，并利用表面活性剂柠檬酸对其表面改性；然后利用溶胶凝胶法，催化TEOS水解和缩合反应，使SiO₂包裹在Fe3O4纳米粒子表面，成功制备出了Fe₃O₄@SiO₂复合纳米粒子。结果表明，Fe₃O₄@SiO₂复合纳米粒子粒径在200-400 nm之间，粒径均匀，具有超顺磁性，磁响应时间在10-20 s，半沉降时间在20 min。根据高盐吸附低盐洗脱原理，建立了一种以磁性微球为载体的核酸快速提取和纯化方法。在白桦基因组DNA提取中，OD260/OD280均在1.8左右，OD260/OD230均在2.0以上，提取的质量和浓度比传统方法要好。在白桦RNA提取过程中，OD260/OD280和OD260/OD230均在2.0以上，提取的RNA浓度要比传统方法更高。磁珠法与传统方法比较时，核酸提取纯化效果上更佳，提取速度快、安全、成本低，具有很高的推广价值。     

磁珠分离法快速提取大肠杆菌质粒DNA

以单分散羧基功能化纳米磁性粒子为固相载体,PEG/NaCl为结合液,对大肠杆菌(Escherichia coli)裂解液中的质粒DNA进行了纯化研究.结果表明:PEG8000质量分数7.5％,NaCl浓度1.25 mol/L,磁珠用量0.9 mg时,在室温下,从1.5 mL大肠杆菌菌液中提取到的质粒DNA量为8.3μg...     

磁性氧化石墨烯的制备及其对沙门氏菌荧光探针的猝灭机理

为探讨磁性氧化石墨烯(Fe3O4/GO)对荧光的猝灭作用,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对化学共沉淀法制备的Fe3O4/GO和氧化石墨烯(GO)的结构进行对比表征,发现Fe3O4磁性纳米粒子负载在GO的表面,表明成功合成了Fe3O4/GO.以Fe3O4...     

磁性纳米Fe3O4对黄鲫蛋白抗菌肽的富集作用

[目的]以磁性Fe_3O_4粒子为基粒,采用溶胶-凝胶法在基粒表面键合二氧化硅,将基粒制成改性磁性纳米Fe_3O_4用于吸附黄鲫蛋白抗菌肽中的活性肽,从而达到对黄鲫蛋白肽中有效抗菌组分的快速分离富集。[方法]黄鲫蛋白肽经改性磁性纳米Fe_3O_4吸附后,测定抑菌率、肽含量、蛋白质含量和氨基酸含量指标,再结合透射电镜分析和高效液相分析结果,比较黄鲫蛋白肽在吸附前后的变化。[结果]透射电镜结果显示,改性磁性纳米Fe_3O_4吸附黄鲫蛋白抗菌肽,可在粒子表面形成"冕层"。经改性磁性纳米Fe_3O_4吸附后,黄鲫蛋白抗菌肽液对大肠杆菌的抑菌作用显著降低,其中黄鲫蛋白肽中的肽含量、蛋白质含量分别由吸附前的7.249 mg和416.221μg降低至6.297 mg和346.183μg,而吸附后肽液中氨基酸含量则略有提高。高效液相分析结果表明,黄鲫蛋白肽经改性磁性纳米Fe_3O_4吸附后主要分离峰的保留时间和峰面积均发生改变。[结论]改性磁性纳米Fe_3O_4能有效吸附黄鲫蛋白肽中的抗菌肽,实现对抗菌组分的分离富集作用。     

磁性分子印迹聚合物的制备及对食品中氯霉素残留的检测

将磁性分离技术和表面分子印迹技术相结合,首先通过化学改性的方式在Fe₃O₄磁性纳米粒子表面接枝双键,以氯霉素(chloramphenicol,CAP)为模板分子、甲基丙烯酸(methacrylic acid,MAA)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate,EDGMA)为交联剂、偶氮二异丁腈(azobisisobutyronitrile,AIBN)为引发剂,采用悬浮聚合法合成CAP的磁性分子印迹聚合物微球(magnetic molecularly imprinted polymer,MMIP),以及对应的非印迹微球(magnetic molecularly non-imprinted polymer,MNIP)。在表征试验中,用傅里叶变换红外光谱仪对每一步合成的产物进行红外光谱检测,用扫描电子显微镜对MMIP和MNIP的微观形态进行观察,用振动磁强计测定磁性纳米粒子和MMIP的饱和磁强度。对MMIP和MNIP的吸附性能进行研究,将MMIP作为固相萃取剂应用于实际样品检测,进行方法学考查。试验结果表明,合成的磁性分子印迹聚合物微球直径400~700 nm,分散性较好,在溶剂中可在外加磁场作用下快速分离。MMIP的最大表观吸附容量可达29.18 mg·g^-1,具有良好的选择识别性能。MMIP作为固相萃取剂在对实际样品进行检测时回收率(86.30%~94.21%)、精密度(RSD≤1.53%)、稳定性(RSD≤1.87%)均良好,且具有较低的检测限(3.0 μg·kg^-1)。将MMIP作为固相萃取剂用于食品中残留氯霉素的分离检测具有良好的效果。     

超小氧化石墨烯-氧化铁纳米粒子复合材料的可控制备及磁共振成像研究

利用超小氧化石墨烯(UGO)作为载体,一步法合成水溶性的超顺磁性氧化铁纳米粒子(UGO-SPIO)。然后利用BSA修饰UGOSPIO,形成具有良好生理稳定性和生物相容性的磁性复合材料(UGO-SPIO@BSA)。普鲁士蓝染色试验及磁共振成像试验显示,UGOSPIO@BSA能很好的标记细胞,而且复合物具有良好的MR成像能力。     

一种离子型磁性液体的制备与性质

采用了一种新方法制备出了经ZnCl2表面调制处理的γ-Fe2O3磁性纳米微粗,并用这种微粒合成了稳定的磁性液体.利用透射电子显微镜(TEM)对该微粒进行了形态观察与粒径分析,并与未经表面调制处理的γ-Fe2O3纳米微粒进行了对比研究.利用粘度计测量了磁性液体的粘度.利用振动样品磁强计(VSM)对调制处理过的及未调制处理的纳米微粒和磁性液体的磁化性质进行了表征.实验结果表明,经ZnCl2表面调制处理过的微粒近似球形,粒径比γ-Fe2O3纳米微粒大,比饱和磁化强度比γ-Fe2O3纳米微粒小.粘度随质量分数的增大呈现非单调变化.该制备磁性液体的方法与Massart法相比,减少了处理步骤,制备方法更为简洁.     

趋磁性木材的制备与多功能化修饰

受生物体磁场感应特征的启发而被开发利用的趋磁性木材是一种新型的功能性材料,当前对它的研究仍在起步阶段。文中系统地探讨了水热工艺参数,如反应的温度、时间和反应物的浓度对趋磁性木材结构和性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和磁学测量系统对趋磁性木材的表面形貌、晶体类型和磁性能进行了分析。结果发现,高的反应温度有利于在木材表面生成粒径更大的磁性粒子,从而得到具有更高饱和磁化强度的磁性木材。反应时间对趋磁性木材形成初期的形貌和磁性有重要影响,但当反应时间达到8 h时,木材上磁性粒子数量达到饱和状态。反应物浓度对生长在木材表面磁性粒子的纯度具有很重要的影响,合适的反应物浓度能够确保得到高纯度的磁性粒子。此外,在优化工艺的基础上对趋磁性木材进行疏水改性,可以得到同时具有抗紫外老化性能、超疏水性和磁性的多功能性木材,拓展了趋磁性木材的应用领域。     

金雀异黄素壳聚糖纳米粒子体外释放动力学研究

采用透析法考察不同介质p H值和离子浓度对金雀异黄素壳聚糖纳米粒子体外释放的影响,并采用零级动力学方程、一级动力学方程、Higuchi方程和双相动力学方程,对纳米粒子的体外释放动力学进行探讨。结果表明,该纳米粒子的体外释放与介质p H值和离子浓度有关,随着介质p H值增大,纳米粒子中药物释放量减少;随着介质中离子浓度的增大,纳米粒子的释药量相应增大。释药数据拟合显示,金雀异黄素对照品在含40%乙醇的磷酸盐缓冲液(PBS)中的体外释放符合零级动力学方程,呈线性释放,释放速率常数为0.122 min~(-1);而该纳米粒子在释放介质中的释药行为符合双相动力学方程,先快速释药,后缓慢释放,释放速率常数分别为0.110、0.032 min~(-1)。     

ZnO纳米粒子光催化降解失效农药草甘膦的研究

采用Zn(NO3)2·6H2O和CF3COONa为原料制备ZnO纳米材料,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)测定等技术对其进行表征.ZnO纳米粒子在波长为200～400 nm的紫外光范围内具有强吸收,以高压汞灯为光源,利用ZnO纳米催化剂对失效农药草甘膦(FGP)进行光降解实验.研究表明,在经900℃煅烧的ZnO纳米粒子浓度为0.5 g·-1,FGP试液初始pH=2.2的条件下,光催化降解90 min后FGP去除率达91.8％;光催化体系中,引入Fe3+有利于提升ZnO纳米粒子催化活性.光谱分析显示,经ZnO纳米粒子光催化,失效农药草甘膦基本降解.     

稻壳灰中的纳米SiO_2及其在混凝土中的应用

采用 SEM/TEM(SAD)技术,首次发现了稻壳灰中的纳米 SiO2粒子,并首次揭示了低温稻壳灰( L- RHA)的显微结构稻壳灰由纳米尺度的 SiO2粒子(～ 50 nm)疏松地粘聚而成.稻壳灰结构中除了以往报道过的微米尺度的蜂窝孔(～ 10 μ m)外,还含有大量由 SiO2粒子非紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙( <50 nm ).纳米尺度的 SiO2粒子和纳米尺度的大量孔隙使稻壳灰对混凝土具有强烈的增强改性作用.当低温稻壳灰替代水泥量为 10%～ 20%时,可提高高强混凝土抗压强度 10 Mpa以上.     

- F e 2O 3/N i 2O 3复合磁性纳米微粒及磁性液体的磁化特性

采用化学共沉淀法制备了γ-Fe2O3/Ni2O3复合磁性纳米微粒,并用Massart法合成了γ-Fe2O3/Ni2O3复合磁性微粒的磁性液体.用振动样品磁强计(VSM)测量了磁性微粒及不同体积分数的磁性液体的磁化曲线.结果表明,磁性液体的饱和磁化强度与磁性液体中微粒的体积分数v、微粒表面的非磁性层以及基液的磁性有关;不同体积分数的磁性液体的饱和磁化强度实际测量值与相应的理论值吻合较好.由此可判断:γ-Fe2O3/Ni2O3复合磁性微粒较其它单相纳米微粒更适于合成磁性液体.     

水甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3 复合微粒磁性液体的磁化性质

采用化学诱导相变法制备了γ-Fe2O3/Ni2O3 复合磁性纳米微粒,并用类似自形成离子型磁性液体的制备方 法合成了水甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3 磁性液体.用振动样品磁强计(VSM)测量了γ-Fe2O3/Ni2O3 复合磁性微粒、不 同比例水甘油基磁性液体的磁化性质.结果表明,相同体积分数的水甘油基γ-Fe2O3/Ni2O3 磁性液体,由于基液 的不同其饱和磁化强度也不同,纯水基磁性液体的约化饱和磁化强度与磁性纳米微粒的磁化强度吻合得比甘油基 磁性液体好.     

一种γ-Fe2O3 磁性液体的合成及其磁化性质研究

采用共沉淀-化学诱导相变法制备了γ-Fe2O3 磁性纳米微粒,并用Massart法合成了聚乙烯醇(PVA)体积 分数为0~1%的水基γ-Fe2O3 离子型磁性液体.利用振动样品磁强计(VSM)对磁性液体的磁化性质进行了研究, 结果表明:微粒体积分数相同的γ-Fe2O3 磁性液体,由于基液中PVA 体积分数不同,饱和磁化强度也不同;纯水 基的约化饱和磁化强度与纳米微粒的饱和磁化强度基本相同;含PVA的磁性液体其饱和磁化强度较纯水基磁性液 体的饱和磁化强度小,且随着PVA体积分数的增大而更为显著.