搜索
单分散磁性Fe3O4@BSA核壳纳米颗粒的合成和表征a中国长春吉林大学化学学院b中国长春吉林农业大学资源与环境学院集锦·单分散Fe3O4@BSA核壳纳米颗粒的合成·Fe3O4@BSA纳米粒子的球形直径大约为35nm·Fe3O4@BSA核壳纳米颗粒为超顺磁性·BSA在Fe3O4@BSA中的反应条件图形抽象文章信息文章历史：2013年5月14号收到2013年8月15号接受修订后的表格2013年8月29号上线关键字：牛血清白蛋白单分散磁核纳米颗粒超顺磁性摘要在本文中，磁性Fe3O4的牛血清白蛋白的核壳纳米粒子具有窄粒子（Fe3O4@BSA）合成了的粒度分布可以通过透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）表明，Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子的球形形态是良好的单分散的，它的直径约为35nm。由傅里叶变换红外光谱（FTIR）得数据表明在Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子中BSA的存在。衍射（XRD）表明，Fe3O4纳米粒子的晶体结构是不变的复合材料。通过振动样品磁将Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子的超顺磁特性随着约56.43emu/g的饱和磁化强度值而确定。此外，热重分析（TGA）表明，BSA在Fe3O4@BSA含量核壳纳米粒子达38.2%左右。©2013ElsevierB.保留所有权利。１引言在过去的十年中，由于其优异的物理和化学性质，磁纳米粒子已经引起了人们的关注，如它的超顺磁性，分散性好，毒性低和良好的生物相容性等。除了传统的光学、电学和磁学中的应用，磁性纳米粒子还广泛应用于磁辅助生物催化、生物医学、分离和小分子药物或基因输送等。具有整合或调节Fe3O4纳米粒子的功能，通过物理或化学方法在Fe3O4纳米粒子的表面改进高分子材料来制备通用核壳纳米磁等复合材料。通常，用高分子材料中认为蛋白质或多肽作为保护层被认为是一个最有前途的材料。磁性纳米颗粒因其具有优越的生物相容性和亲水性，它们通常用来制作磁性蛋白质纳米粒子。到目前为止，磁性纳米粒子包蛋白有许多方法，包括热变性，化学方法等。在众多方法中，共价固定因为其简单的实验过程，越来越多的研究都使用这种方法。Wang等人通过吸收BSA上磁壳聚糖纳米粒合成磁性纳米粒子的合成蛋白。Yu等人已经完成了二氧化硅包覆氧化铁磁性固定化牛血清白蛋白纳米颗粒等试验。刘等人通过戊二醛—甲醛的方法将BSA的共价固定化到氨基硅烷改性的二氧化硅磁性支架上。在这项研究中，我们试图固定BSA水性Fe3O4@BSA纳米粒子与1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）（3-dimethylaminepropyl）直接结合的援助方式来完成。同时，在不同的实验因素下Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子的制备进行详细讨论。包括搅拌速度，pH值和重量比（BSA/Fe3O4）。此外，Fe3O4@BSA形成机制核壳纳米粒子的推断。*通讯作者：吉林大学化学学院电话：+8643185168470；传真：+8643185168470。电子邮件:崔xj@jlu.edu.cn（X。崔）2013ElsevierB.V.保留所有权利。。/胶体与表面：物化法。工程方面，436（2013）1145–11512.材料与方法2.1、材料四水合氯化亚铁（FeCl2·4H2O99%）和铁六水三氯化铁（FeCl2·6H2O，99%）均购自天津光复化学试剂公司（天津，中国）。氨水（NH4OH，25%，北京化学试剂COM—公司，中国），柠檬酸钠（C6H5Na3O7，＞99%，北京化工试剂公司，中国），1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）（3-dimethylaminepropyl）和牛血清白蛋白（BSA）是从上海博鳌生化技术购买—OGY（上海，中国）。磷酸盐缓冲液（PBS）是我们自己制备。所有其他化学品的分析级和应用无需进一步纯化。2.2.合成2.2.1合成的水基Fe3O4纳米粒子gnanaprakash等人通过化学共沉淀法制备一个简单的水基Fe3O4纳米粒子。简单来说，一定量的FeCl·6H2O和FeCl32·4H2O（2:1摩尔比）以及100毫升去离子水加入250毫升三颈烧瓶同时通入氮气在恒定的室温下搅拌，然后快速调整PH值（30秒内）到10,5分钟后再80℃水溶条件下，将10ml0.5mol-1的柠檬酸耐水溶液滴加到上述溶液中，这种方法在文献报道可以成功获得。搅拌35min后，混合溶液自然冷却至室温。颗粒通过高速离心收集并用去离子水反复冲洗，直到pH值是大约7。最后，将得到的颗粒分散在100毫升去离子水超声（图1pathI)。图1合成的Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子示意图2.2.2Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子的合成在图二所示为用于合成的Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子总体原理图。首先，适量BSA和EDC溶解在50毫升PBS中，然后，在Fe3O4磁性水溶液注入BSA溶液。之后，在20◦C水浴中快速机械搅拌直接结合到牛血清白蛋白水基Fe3O4纳米粒子。24小时后，去离子水洗涤尽可能去除未反应的BSA，最后，在室温Fe3O4@BSA核壳纳米粒子干燥成粉末。一系列用于制备Fe3O4@BSA反应条件在表1所列的。此外，热重分析和动态光散射用来记录在不同的条件下牛血清白蛋白含量和粒径在不同的条件下获得的产品。结果也列在表1中。表1样品Fe3O4@BSA的核壳纳米颗粒在不同反应条件下制备及其测量数字BSA（g）Fe3O4(g）搅拌（转）PBS（PH）BSA含量（%）Fe3O4@BSA颗粒尺寸（nb）10.060.104006.31.61±1.5038.7±1.120.060.105006.321.18±1.3243.7±1.030.060.106006.323.89±1.7447.9±1.240.060.107006.330.61±1.9752.0±1.350.060.108006.330.24±1.1851.7±1.160.060.109006.330.37±0.8752.3±0.970.060.107006.818.98±1.1639.1±0.980.060.107007.212.50±0.6329.8±0.790.060.107007.611.12±0.8326.7±0.7100.060.107008.08.03±0.1424.4±1.0110.040.107006.321.47±0.4844.4±0.5120.080.107006.334.99±1.5254.2±1.5130.120.107006.337.83±1.7756.2±1.3140.160.107006.337.98±1.0656.2±1.0150.200.107006.337.80±1.4356.0±1.22.3测量X射线衍射（XRD）的数据被记录在RigakuD／max2550衍射。傅里叶变换红外光谱光谱（FTIR）KBr粉末压片记录的在400–4000厘米-1，在Nicolet仪器研究系列5%的傅立叶变换红外光谱仪。用动态光散射记录颗粒的尺寸分布，得到在200kVacceleratingvoltage一日立H-800透射显微镜利用透射电子显微镜（TEM）研究纳米颗粒的显微照片。TEM样品制是纳米颗粒分散在水中通过超声处理，并下降到无定形碳包覆铜网。然后，颗粒能在室温下干燥成空气中形成一层非晶碳薄膜涂覆的样品来保护它。热重分析（TGA）的进行是在氮气中，在100–900°C用PYRIS1TGA（珀金埃尔默）10°C/min升温速率。通过振动样品磁强计(VSM,LakeShore7410)在室温下测定样品性质。图2。TEM图像（一）和粒度分布（B）水基Fe3O4纳米粒子的TEM图像；（c）和（d）的粒度分布的Fe3O4@BSA的核壳纳米粒子Z.Lietal.。/胶体与表面：物化法。工程方面，436（2013）1145–11513结果与讨论3.1TEM图像和Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的尺寸分布对水基Fe3O4纳米粒子和Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的尺寸和形貌分别用TEM和DLS测量进行了表征。如图2A所示，得到的水基Fe3O4纳米粒子具有一些聚集形貌呈球形，平均尺寸约为15nm。涂层壳白蛋白后，得到的Fe3O4@BSA核壳纳米粒子仍然是球形，大小增加到约35nm（图2c），这表明BSA在水基Fe3O4纳米粒子成功的固定化且BSA的壳的厚度约为10nm。为了进一步确认Fe3O4纳米粒子和Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的粒度分布，采用动态光散射测量与相应的结果在图2b和d所示。水基Fe3O4粒子和Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的平均大小分别为21nm和50nm，这是TEM一致的结果。值得注意的是，Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的分散性明显，其中可能是由于BSA的优异的亲水性能引起。3.2FTIR光谱为了证实的Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的组成，用红外光谱分析是用来观察纯BSA的组成，水基Fe3O4和Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的组成结果如图3所示。，BSA在1644和1525厘米−1是由于弯曲振动吸附的酰胺I（NH2）和酰胺II（NH）的特征吸收峰分别为【30,31】。可以发现Fe3O4的特征吸收峰在576cm-1【32,33】。COO−伸缩振动的柠檬酸在Fe3O4纳米粒子的表面，所以曲线吸收峰在1618cm−1。如图3c所示，BSA和Fe3O4所有的特征吸收峰可以在Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的红外光谱发现。由于水基Fe3O4的影响，酰胺I发生转变一点是1636cm−1。很明显，结果表明在磁性蛋白复合材料存在BSA和Fe3O4纳米粒子。图3。红外光谱：（一）纯牛血清白蛋白；（b）水基Fe3O4纳米粒子；（c）Fe3O4@BSA核壳纳米粒子。3.3XRD图谱XRD的水基Fe3O4纳米粒子Fe3O4@BSA核壳纳米粒子，如图4所示。水基Fe3O4纳米粒子的特征衍射峰在30.2，35.7，43.3，53.6，57.2和62.6对应[2]20，[3，1]1，0[4][0，2]42，11[5]和[44，0]晶面.除了[35]。它可以可见，Fe3O4@BSA核壳纳米粒子与水基Fe3O4一致纳米颗粒的XRD图，和水基Fe3O4纳米粒子比较，强度虽然减弱一点，这可能是由于BSA的壳在Fe3O4纳米粒子的表面涂层引起，在以上分析的基础上，论证了固定BSA对Fe3O4纳米粒子结构无影响。图4。XRD图谱：（一）水基Fe3O4纳米粒子；（b）Fe3O4@BSA核壳纳米粒子3.4磁性Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的磁性特征的VSM测量。如图5所示Fe3O4@BSA核壳纳米颗粒的磁化曲线现场扫描没有检测到的矫顽力，这表明了Fe3O4@BSA核壳纳米粒子超顺磁性。Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的饱和磁化强度值为56.43emu/g，这是由于BSA壳的存在低于水基Fe3O4纳米粒子（73.15emu/g）。此外，可以进一步观察通过分离分散过程的外部磁场观察Fe3O4@BSA核壳纳米粒子磁性，如图所示5II。短时间外加磁场下Fe3O4@BSA核壳纳米粒子在水溶液中能在溶液中定向运动或分离。一旦外部磁铁被删除，微微晃动可再分散的。根据上述分离分散过程中的结果和磁化曲线，我们可以得出这样的结论：Fe3O4@BSA核壳纳米粒子具有优秀磁性能。图5。VSM磁化曲线（I）：（a）水基Fe3O4纳米粒子和（b）Fe3O4@BSA核壳纳米粒子照片（II）关于磁检测Fe3O4@BSA核壳纳米粒子在水溶液中：（c）Fe3O4@BSA核壳纳米粒子被分散到水溶液和（D）的定向移动—管理在外加磁场作用下。Z.Lietal.。/胶体与表面：物化法。工程方面，436（2013）1145–11513.5热重分析热重分析法研究在复合纳米粒子与BSA的相关内容在图6中显示相应的结果。从TGA数据上看Fe3O4@BSA核壳纳米粒子的两个明显的边坡能被观察到。第一个坡在100–170◦C范围