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氧化铁纳米颗粒由于丰富的磁学特性而成为最有前景的纳米材料之一,其在生物医学领域有着广泛的应用,主要包括:(1)分子固定;(2)生物分离;(3)磁性靶向;(4)药物缓释;(5)肿瘤热疗;(6)磁共振造影等。最近,研究发现了Fe3O4纳米粒子新的特性——-类似过氧化物酶活性。这一发现将目前研究较热的纳米材料与模拟酶结合起来,为模拟酶的研究提供了一个新的思路,在医学、生物技术、环境化学等领域有着深远的应用价值。目前研究较为广泛的HRP已经商品化,在临床诊断、生物分析等领域有重要的应用,由于其比较昂贵,保存条件苛刻,分子大而不利于和抗原抗体结合等自身缺陷,开发稳定便宜的HRP模拟酶是近来模拟酶研究领域中的一个热点。
本论文基于实验研究,合成了一种普鲁士蓝修饰的氧化铁纳米粒子,并对其进行类过氧化物酶活性的研究,发展其在酶联免疫分析(ELISA)中的初步应用。
首先,用一种简单的方法制备普鲁士蓝修饰的γ-Fe2O3纳米粒子。对制备的复合纳米粒子进行表征,证明了普鲁士蓝的成功修饰,且修饰后纳米粒子粒径略微增大。复合纳米粒子继承了普鲁士蓝和γ-Fe2O3纳米粒子优点,既具有磁性又具有催化活性。随着普鲁士蓝修饰量的增加,复合纳米粒子的催化活性增强,磁性稍微减弱,但仍具有较高的饱和磁化强度。选定催化活性较高的复合纳米粒子,研究其酶反应动力学,动力学常数表明其催化效率很高,可与HRP媲美。
其次,以表面修饰的氧化铁纳米粒子作为铁源,通过控制反应动力学,合成另一种普鲁士蓝方形纳米粒子。对其进行表征,确定其具备普鲁士蓝的晶体结构。讨论了pH值、表面修饰的氧化铁纳米粒子的形状和表面修饰物的种类等对最终产物形貌的影响,发现氧化铁纳米粒子表面是否被修饰是方形粒子产生的关键因素。研究制备反应的紫外和TEM动力学,推测粒子生长过程遵循动力学控制的晶种诱导重结晶机制。普鲁士蓝方形纳米粒子的酶动力学常数说明普鲁士蓝是一种优良的催化剂,其MRI弛豫性质也预示着其将在造影领域发挥重要作用。
最后,基于普鲁士蓝修饰的氧化铁纳米粒子的磁性及催化活性,发展了其在酶联免疫分析中的初步应用。主要利用静电吸附原理,在粒子表面偶联上金黄色葡萄球菌蛋白A(SPA),偶联复合物代替传统的酶标抗体进行ELISA分析,由于复合纳米粒子自身的磁性,ELISA分析中引入静磁场将有助于灵敏度的提高。