超顺磁性Fe3前O4处复理合中材的料应的用研制及在食品

摘要

食品安全问题日益突出，尤其是毒素类污染物在食品领域尤其严重。目前实验室对食品污染物的常规前处理方法的样品提取耗时长、操作复杂、成本高，有机溶剂用量大，对环境存在一定的污染。因此，急需建立一种快速、低成本且回收率高的样品前处理技术。近年来兴起的Fe3O4系列的磁性纳米粒子及功能化磁性纳米材料由于良好的磁响应性、易于表面修饰、造价低廉等特性，在食品安全前处理和快速检测领域有着重要的应用。 本论文探索了生物相容性较好的磁性复合材料 Fe3O4@C@SiO2的制备合成方法，及其在光学领域中的应用。主要研究内容如下： 1. 研制了能够特异性识别、吸附且能够快速进行磁分离和前处理的磁性分子印迹聚合物(Magnetic molecularlyimprinted polymer，MMIPs)微球。首先，诱导实验室自产黄色葡萄球菌肠毒素B（Staphylococcal enterotoxin B,SEB）菌株产毒，提取、收集并纯化SEB，制备1 mg/mL的SEB原液；以金属有机物二茂铁为原料，利用高温分解法和溶胶凝胶St?ber法制备一种在水溶液中稳定性好、生物相容性好，且表面含有丰富的、易被生物官能化硅羟基基团的新型超顺磁性Fe3O4@C@SiO2微球；以该微球为磁性载体，SEB为模板分子，氨基丙基三甲氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷为二元功能单体和交联剂进行表面印迹，通过对此磁性微球表面进行功能化印迹修饰，制备一种能对 SEB 进行特异性识别、吸附且能够快速进行磁分离的MMIPs，利用磁性测量系统、傅里叶变换红外光谱等对其进行表征和分析，对模板分子用量、印迹吸附微球用量、溶液酸碱度、孵育时间进行了优化，并对其特异性进行检测，结果表明吸附特异性良好，最大表观印迹吸附量为16.10 mg/g，印迹因子为4.77。在最佳优化反应条件下对实际样品中的SEB 进行了前处理的富集分离，并利用抗体修饰的压电石英晶振传感器对富集的SEB进行检测，发现灵敏度较未富集前处理的提高了25倍，证明了MMIPs对污染物的富集前处理功能良好。 2. 通过两步法制备了高度稳定、水溶性良好的磁场响应性光子晶体（Magnetic Responsive Photonic Crystals Photonic crystals,MRPCs）。研制的双层核壳结构的磁性纳米粒子 Fe3O4@C@SiO2在磁场作用调控下，可瞬时形成具有鲜艳衍射色的MRPCs，并实现了精确厚度、取向和晶粒尺寸的可控以及在可见光谱范围内可快速、可逆地调节衍射色。该磁性纳米粒子的中层和表层的亲水性基团丰富，在水溶液中稳定性较好，且长期稳定。我们发现，光子晶体特有的颜色产生是基于磁性纳米晶偶极子间的吸引力与内部微球间静电排斥力或空间位阻排斥力等的平衡。本文制备一种在水溶液中稳定性好、生物相容性好的超顺磁性新型磁性 Fe3O4@C@SiO2纳米晶粒子微球；通过外加电磁场和永磁场诱导磁性纳米晶粒子-Fe3O4@C@SiO2快速组装成3D MRPCs和彩虹MRPCs；并借助暗场显微镜对MRPCs的自组装过程和原理进行详细解释。基于其良好的生物相容性，有望将其应用于生物、医疗等领域。

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