鐵基納米材料的制備及其與蛋白質(zhì)的相互作用性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料與蛋白質(zhì)之間的相互作用將影響到生物體對(duì)納米材料的各種生物反應(yīng)，這些反應(yīng)包括生物毒性、生物相容性、細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞攝取等多個(gè)方面。當(dāng)納米材料暴露在生理環(huán)境中，與蛋白質(zhì)的相互作用會(huì)在納米材料的表面形成一層“Protein Corona”，顯著改變生物體對(duì)納米材料的識(shí)別，使得納米材料的生物性質(zhì)不同于納米材料本身。因此，納米材料與蛋白質(zhì)的相互作用是一種很重要的生物學(xué)性質(zhì)，無(wú)論對(duì)于生物相容性研究或者是生物安全性研究，都需要認(rèn)識(shí)納米材料與蛋白

2、質(zhì)的相互作用性質(zhì)。在納米生物技術(shù)領(lǐng)域，納米材料在藥物載體、基因載體、蛋白質(zhì)分離純化以及生物傳感器等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域，納米材料與蛋白質(zhì)的相互作用將顯著影響納米材料的應(yīng)用前景和應(yīng)用性能，對(duì)于納米材料在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究同樣具有重要意義。
　　鐵氧化物在藥物載體、腫瘤熱療、磁共振成像以及蛋白質(zhì)分離等多個(gè)生物技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。為了進(jìn)一步擴(kuò)展這類材料在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，有必要研究鐵氧化物納米材料與蛋白質(zhì)分子

3、的相互作用性質(zhì)及其機(jī)理。基于以上思想，本論文研究了鐵氧體和α-Fe2O3兩種鐵氧化物納米材料與蛋白質(zhì)之間的相互作用性質(zhì)。主要內(nèi)容如下:
　　1.通過(guò)統(tǒng)一的水熱法制備了NiFe2O4，CoFe2O4，ZnFe2O4和Ni0.5Co0.5Fe2O4四種鐵氧體納米晶。先按化學(xué)計(jì)量比的要求配制混合溶液，然后用氨水使金屬離子共沉淀成氫氧化物混合溶膠。在190℃的水熱條件下反應(yīng)10小時(shí)，得到目標(biāo)產(chǎn)物。水熱制備的納米晶均為粒徑10納米左右的球形

4、顆粒。XRD分析表明晶型均為尖晶石結(jié)構(gòu)。EDX元素分析證實(shí)納米晶的元素組成與目標(biāo)產(chǎn)物的元素組成一致。納米晶的比表面積逼近理論比表面積，說(shuō)明納米晶的分散性非常好。
　　2.研究了鐵氧體納米晶與牛血清蛋白(BSA)和牛血紅蛋白之間的相互作用。Zeta電勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，BSA與四種納米晶之間的吸附都不符合靜電吸附的規(guī)律。而血紅蛋白與NiFe2O4，CoFe2O4和ZnFe2O4三種納米晶之間的吸附符合靜電吸附的規(guī)律，但與Ni0.5Co0.5

5、Fe2O4納米晶之間的吸附不能完全用靜電相互作用來(lái)解釋。通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射(DLS)研究還發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)吸附能夠?qū)е录{米晶團(tuán)聚。FTIR分析表明，蛋白質(zhì)的構(gòu)象由于納米晶和蛋白質(zhì)之間的相互作用而發(fā)生改變。
　　3.采用水熱法制備了不同形貌的α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)乙酸鈉的調(diào)節(jié)作用，成功制備了分級(jí)結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3微米球和α-Fe2O3的納米顆粒。通過(guò)水熱的方法還制備了Ti4+摻雜的α-Fe2O3納米顆粒。對(duì)所有的樣品進(jìn)行了N2吸附-

6、脫附分析，結(jié)果顯示，α-Fe2O3納米顆粒的比表面積大于分級(jí)結(jié)構(gòu)的微米球，而Ti4+摻雜對(duì)納米顆粒的比表面積的影響很小。
　　4.形貌會(huì)影響α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)的吸附行為。所有分級(jí)微米球結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3對(duì)BSA和牛血紅蛋白都沒(méi)有吸附能力。只有α-Fe2O3的納米顆粒才能吸附蛋白質(zhì)。Zeta電勢(shì)分析顯示這種吸附不符合靜電吸附的特點(diǎn)。Ti4+摻雜也是影響α-Fe2O3納米顆粒蛋白質(zhì)吸附行為的重要因素。摻雜的α-Fe2O3