基于氧化铁纳米材料特性的生物分离和生物检测

氧化铁纳米粒子是一种新型的磁功能材料,被广泛应用于生物、材料以及环境等众多领域.本文介绍了超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法,比较了各种方法的优缺点;评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离及生物检测中的应用,对多功能复合磁性氧化铁纳米粒子的构建, 在生物医学领域中的应用具有的指导意义.     

基于磁性氧化铁纳米粒的诊断治疗药物

诊断治疗药物作为一种新兴的治疗策略,展现出良好的应用前景。基于磁性氧化铁纳米粒的诊断治疗药物利用纳米技术将纳米粒与治疗性药物同时装载于纳米粒上,该纳米系统一般由三部分组成:磁性纳米粒核心、包覆层及功能区域。该系统可以用于影像诊断、实时监测药物输送、进行药效评价,并有望用于个体化医疗。本文介绍了磁性氧化铁纳米粒的合成、表面修饰、功能化及其生物医学应用等,重点介绍了磁性氧化铁纳米粒的表面修饰及功能化,经过表面修饰及功能化后,可制得多模式化、多功能化的诊断治疗药物,并对纳米诊断治疗药物在应用于个体化医疗所面临的挑战进行了初步的分析讨论。     

基于磁性分子印迹聚合物的电化学传感器的研究进展

分子印迹聚合物与磁性纳米材料结合,制备成磁性分子印迹纳米敏感膜,这样做不仅可以发挥分子印迹聚合材料的优势,而且磁性纳米粒子可有效提高电化学传感器的灵敏度、稳定性以及生物相容性等。近年来将磁性分子印迹纳米敏感膜应用于电化学传感器制备成的磁性分子印迹电化学传感器得到了较快的发展。本文就近5年来磁性分子印迹电化学传感器敏感膜所用的磁性材料、敏感膜制备方法以及磁性分子印迹电化学传感器在环境、食品以及临床方面的应用进行了综述总结。     

肿瘤靶向PEI包覆磁性纳米凝胶的光化学制备及表征

以聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine, PEI)为预聚体, H2O2为抽氢剂, 采用光化学方法制备了PEI包覆的磁性纳米凝胶(PEI-Fe3O4), 在PEI-Fe3O4表面共价偶联具有肿瘤靶向作用的叶酸分子(Folate, FA), 制备得到肿瘤靶向PEI包覆磁性纳米凝胶(FA-PEI- Fe3O4). 采用多种手段对PEI-Fe3O4及FA-PEI-Fe3O4进行了表征. 结果表明, FA-PEI-Fe3O4平均粒径为140 nm, 形状规则, 具有超顺磁性, 磁含量达到22.4%, 饱和磁化强度达65.6 A·m2·kg-1, 磁性纳米凝胶较高的磁响应性能和具有肿瘤靶向作用的叶酸分子的修饰, 为其作为潜在的肿瘤靶向载体奠定了基础.     

超高真空下纳米石墨烯磁性及调控

纳米石墨烯在磁学上的优异表现开始获得了更多的关注和研究。由于不饱和电子的存在,磁性纳米石墨烯的湿法化学法合成难度提高,借助超高真空下的表面催化,可以精确地实现将设计好的前驱体分子向磁性纳米石墨烯转变。相较于过渡金属的磁性,纳米石墨烯拥有更高的自旋波刚度、更弱的自旋-轨道耦合作用、更为精细的耦合作用、更长的自旋寿命,使其在自旋电子器件以及基础研究领域拥有很高的研究潜力。由于不饱和电子的存在,提高了湿法化学法合成出磁性纳米石墨烯的难度。近年来,借助超高真空下的表面催化,可以精确地实现将设计好的前驱体分子制备成磁性纳米石墨烯。进一步地,可以利用通过针尖操纵以及将磁性纳米石墨烯进行连接形成二聚体或者磁性链来进行磁性调控和研究。本综述结合近几年超高真空下纳米石墨烯的磁性研究,介绍了纳米石墨磁性的产生和利用超高真空扫描隧道显微技术对其结构和磁性的表征,以及在此基础上对纳米石墨烯磁性的磁序调控。     

磁性纳米氧化铁与小牛胸腺DNA相互作用研究

以微波辅助共沉淀法合成磁性纳米氧化铁(MNPs), 分别采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、拉曼光谱(Raman)及琼脂糖凝胶电泳(GE)研究其与小牛胸腺DNA (ct DNA)的相互作用. UV-vis显示出明显的增色效应, 这是由DNA分子受MNPs的干扰碱基外露而引起的|Raman研究表明DNA分子碱基、脱氧核糖以及磷酸骨架均受到MNPs一定程度的干扰|而GE证实了MNPs并未使DNA分子发生断裂、双链解开等本质性变化. 该研究对MNPs在生物医学领域的安全应用具有重要意义.     

磁应答型药物递送载体的设计与构建

复合磁性生物材料的发展和应用已引起生物医学领域的极大关注。磁性纳米粒子因其易功能化而具有靶向药物传递、可控药物释放及磁成像特性逐渐成为药物传递和新型诊疗领域最有前途的材料之一。基于磁性纳米粒子或掺杂的铁氧化物构建的远程触发磁性载药递送系统,有望实现在运输过程中携载药物不泄露的情况下,提高药物递送效率且对病灶周围的健康细胞无毒或低毒性。为构建理想的可控靶向磁性药物递送系统,多种材料或配体可以与磁性纳米粒子复合来构建更安全有效的磁性药物递送系统。一些生物分子、聚合物及天然产物等通过与磁性纳米粒子相结合,构建出可用于药物传递且具有独特性质的磁性复合新材料。迄今为止,具有磁场应答能力的磁性药物递送载体已经在远程控制药物释放领域得到了长足发展。本文总结了近年来磁性药物递送载体作为远程控制治疗体系在设计与构建上的研究进展。重点关注了磷脂分子、聚合物、多孔微纳米材料以及天然产物等与其构建的复合材料,并对当前磁性复合特定给药载体的优点、局限及发展前景等做了简要阐述。     

纳米粒子在药物传递中的应用

目前,利用纳米粒子传递药物并用于恶性肿瘤组织的靶向识别,进一步提高肿瘤的诊断和治疗水平是一个比较热点的领域,人们期望用制备容易、价格便宜、毒性小的纳米技术来提高肿瘤的治疗效率。然而,由近年的报道来看,所摄入的纳米粒子仅有约0.7%能够到达肿瘤部位,传递效率较低,这无疑加大了治疗应用的难度。本综述中,我们分析了造成纳米粒子靶向药物转运效率较低的原因,包括纳米粒子的转运途径,纳米粒子转运过程中所遇到的屏障,纳米粒子在体内的清除途径等;随后我们介绍了较早应用的聚合物纳米粒子、磁性氧化铁纳米粒子以及目前广泛研究的介孔二氧化硅纳米粒子在药物传递系统构建中的应用情况,还介绍了细胞膜仿生纳米粒子在药物传递系统中的应用;最后,对纳米粒子在药物传递中的研究进行总结和展望。我们希望通过对纳米粒子传递药物的系统研究,进一步促进纳米粒子在药物传递上的研究,加速纳米药物的临床应用。     

肿瘤病理可视化纳米探针的研究进展※

癌症的发生和发展伴随着一系列复杂的分子病理学变化, 具有极大的个体差异性. 因此, 实现肿瘤的精准诊断, 尤其是分子病理学的诊断尤为重要. 在临床检测中, 传统影像学检查可以反映肿瘤的位置和解剖学结构, 却难以对其分子病理做出判定; 而病理活检虽然可以获取肿瘤的分子学特征, 但需通过创伤性手段获取样本, 且具有时空局限性. 相比之下, 借助于特异性探针成像的肿瘤分子影像学, 直接以肿瘤病理分子标志物作为成像对比度的来源, 旨在从分子层面对肿瘤进展中的病理学特征进行在体定量化分析, 在肿瘤的精准诊断中具备独特的优势. 近年来, 纳米材料由于优越的理化性质, 已经成为构建高灵敏肿瘤分子影像探针的重要信号载体之一. 基于此, 本综述从基本的纳米靶向探针, 到光、磁学智能响应型纳米探针, 系统总结归纳了基于纳米材料的分子影像技术对肿瘤病理在体可视化的研究进展, 并对未来临床环境中实施该纳米探针技术进行了展望.     

表面印迹制备牛血红蛋白分子印迹聚苯乙烯磁性纳米球

本工作将磁性纳米材料与分子印迹技术结合,以牛血红蛋白为模板分子,3-氨基苯硼酸为功能单体和交联剂,Fe3O4磁性纳米粒子为核,采用表面分子印迹技术,制备具有多层核。壳结构的蛋白质分子印迹聚苯乙烯磁性纳米球．用扫描透射电镜、X射线衍射仪、热重分析仪、磁强振动计研究了制备的蛋白质分子印迹磁性纳米球的表面形貌、粒径大小、多层结构和磁性能．吸附结合实验表明,表面为聚3-氨基苯硼酸分子印迹膜的磁性纳米球对模板蛋白牛血红蛋白具有动力学吸附速度快,特异性吸附选择性高的优点,同时具有在外加磁场下快速分离的特性,可应用于蛋白质分子的选择性分离和富集目标蛋白．     

纳米介孔氧化铁的制备*

纳米氧化铁的许多优异性能使其成为广泛的研究热点。本文介绍了纳米氧化铁的制备及其颗粒大小、形貌控制等方面的进展状况。综述了各种不同形态介孔氧化铁及含铁介孔纳米复合材料的研究进展,结合课题组的研究工作,重点评述了介孔氧化铁的制备进展,并对该领域的研究方向和需要解决的问题提出了自己的观点。     

烷基羧甲砜基氢氧化铁热脱羧和热分解法制备纳米氧化铁

十六烷基羧甲砜基氢氧化铁和丁基羧甲砜基氢氧化铁通过热脱羧方法,合成了纳米氧化铁颗粒。采用X射线衍射、红外光谱及透射电镜等手段对纳米氧化铁的合成过程和结构特征进行了表征。制备的纳米氧化铁具有8~18 nm的晶粒尺寸。羧甲砜基的热脱羧过程使得表面活性剂从纳米颗粒表面去除相对容易,特别是丁基羧甲砜基化合物。十六烷基羧甲砜基氢氧化铁制备纳米氧化铁颗粒存在脱羧有机分子还原Fe³⁺过程,而丁基羧甲砜基氢氧化铁通过热脱羧分解的方式合成纳米氧化铁颗粒。     

单分散磁性纳米颗粒的制备及生物高分子在其上的组装

磁性纳米颗粒因其潜在的生物医学应用价值而成为纳米生物材料领域研究的前沿。本文综述了单分散磁性纳米颗粒的制备方法以及生物高分子在磁性纳米颗粒上的组装的研究进展。     

靶向MPO的磁性纳米粒子的制备与表征

将表面含有大量氨基的树枝状分子聚酰胺-胺与油溶性的氧化铁纳米粒子(IONPs)进行配体交换,制备了水溶性氧化铁纳米粒子,将动脉粥样硬化斑块中髓过氧化物酶(MPO)的靶向分子5-羟色胺(5-HT)接枝到以树枝状分子为载体的体系上,最后得到树枝状分子包覆IONPs纳米粒子-g-PEG-g-5-羟色胺(5-HTPEG-G3.0@IONPs),可以作为一种靶向动脉粥样硬化斑块的核磁造影成像剂.通过测试产物的红外光谱(FTIR),证明合成了5-HT-PEG-G3.0@IONPs纳米粒子.TEM测试结果表明该纳米粒子的的粒径约为10 nm左右,DLS测试结果显示的粒径约为31.0 nm.利用5-HT具有紫外特征吸收峰(276 nm),确定了终产物中5-HT的接枝量为6.19μg/mg.TGA结果表明5-HT-PEG-G3.0@IONPs的氧化铁含量为2 wt%.VSM测试结果表明该产物具有超顺磁性,且饱和磁化强度为1.47 A·m2/kg.     

纳米零价铁活化分子氧原理及降解有机污染物性能增强策略

纳米零价铁直接还原降解有机污染物运行长效性差,且不能矿化有机污染物.利用纳米零价铁还原活化分子氧生成活性氧物种可以氧化甚至矿化有机污染物.在最近的研究中,作者提出了纳米零价铁活化分子氧的双途径机理,即铁核电子转移到氧化铁壳表面的双电子还原活化分子氧途径和氧化铁表面结合态亚铁离子的单电子还原活化分子氧途径,阐释了纳米零价铁核壳结构依赖的分子氧活化降解有机污染物性能机制及性能增强策略.证实在纳米零价铁活化分子氧体系添加少量亚铁离子能在零价铁表面形成更多的结合态亚铁,显著增强纳米铁表界面活性氧物种生成量;同时,在纳米零价铁活化分子氧体系中引入少量有机或无机配体亦可提高活性氧物种产生效率,从而增强有机污染物降解性能.最后讨论了典型环境因素如pH值、共存离子、天然有机物等影响纳米零价铁活化分子氧降解有机污染物性能的规律.     

叶酸对磁性Fe_3O_4纳米粒子的表面修饰

以FeCl3·6H2O作为单一铁源,1,6-己二胺作为胺化试剂,利用无模板的溶剂热方法制备了胺基功能化的磁性Fe3O4纳米粒子,并利用其键合叶酸分子,制备出表面修饰了叶酸的磁性Fe3O4复合纳米粒子。利用傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪、透射电镜、差热-热重分析仪和振动样品磁强计对所得纳米粒子的形貌、粒径、化学组成和磁性能进行了表征。结果表明,叶酸分子通过化学键牢固键合在磁性纳米Fe3O4粒子表面,叶酸修饰的复合纳米粒子仍然具有良好的磁性能。     

磁性纳米复合材料的制备及在萃取富集中的应用

本文介绍了磁性纳米复合材料的制备、分类以及特性,综述了磁性纳米复合材料在分离富集无机物、有机物和生物大分子等中的应用,并对磁性纳米复合材料在分析领域中的应用前景进行了展望。引用文献85篇。     

蛋白功能化磁性纳米颗粒的制备及应用

蛋白功能化磁性纳米颗粒作为一种新型功能复合材料,已成为众多领域的研究热点。蛋白质在颗粒表面的稳定性、负载量及构象显著影响复合粒子的应用性能,而磁性纳米颗粒表面物化性质对颗粒的稳定性、分散性及磁性能对蛋白质的高效负载有重要影响。本文综述了磁性纳米颗粒表面修饰、蛋白功能化的方法以及蛋白在界面处构象变化的表征方法,介绍了蛋白功能化磁性纳米颗粒在酶催化合成、免疫分析检测及生物传感器等领域的应用,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

羧甲基壳聚糖磁性纳米粒子的合成及应用

通过合成油酸修饰的Fe3O4纳米粒子和羧甲基壳聚糖直接包埋油酸修饰的Fe3O4纳米粒子的两步合成法制备了羧甲基壳聚糖磁性纳米粒子。采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、振动样品磁强计和同步热分析测试技术对制备的羧甲基壳聚糖磁性纳米粒子进行了表征。所得磁性纳米粒子呈规则球形,粒径约为10 nm;表面含羧基,且具有很好的顺磁性和稳定性。考察了羧甲基壳聚糖磁性纳米粒子对阿霉素的载药量和对阿霉素在磷酸盐缓冲溶液中的缓释性能。结果表明,磁性纳米粒子对阿霉素展示了较高的载药量(91.8 mg/g),结合了阿霉素的磁性复合物对阿霉素的缓释作用明显,说明制备的羧甲基壳聚糖磁性纳米粒子有望作为治疗肿瘤的纳米磁靶向药物输送载体。     

PSI-g-PEG-DDA对油溶性超顺磁性氧化铁纳米粒子的包覆及对肿瘤核磁造影成像的研究

天冬氨酸(ASP)自身热缩聚产物聚琥珀酰亚胺(PSI)通过与氨基化聚乙二醇单甲醚(α-胺基-ω-甲氧基-聚乙二醇)和十二胺(DDA)进行连续两步开环反应,制备了双亲性蜈蚣形聚合物聚琥珀酰亚胺接枝聚乙二醇与十二胺(PSI-g-PEG-DDA).随着改变疏水链段DDA的接枝比例,通过胶束粒径的变化确定了最佳的接枝比例.核磁共振波谱(1H-NMR)及凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物的性质进行了表征.通过相转移法,聚合物对油溶性超顺磁性氧化铁纳米粒子进行包覆,制备了新型的水溶性超顺磁性氧化铁纳米粒子(PSI-g-PEGDDA@IONPs).动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)对新型的水溶性氧化铁纳米粒子的粒径与形貌进行了表征.体外T2核磁造影成像(MRI in vitro)确定了制备的氧化铁纳米粒子的R2质子驰豫率.肝癌小鼠模型的体内核磁造影成像(MRI in vivo)结果表明新型氧化铁纳米粒子对肿瘤部位有明显的T2核磁造影增强效应,并有很长的体内循环半衰期.以上实验结果表明,新型的水溶性纳米氧化铁粒子可以作为一种潜在的用于肿瘤检测的核磁造影剂.