Magneticnanoparticles磁性纳米粒子

２０１４年第１９期　第４１卷总第２８５期　广东化工　ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｔｏｍ　ｌ２９　磁性纳米粒子Ｆｅ３ｏ４的制备方法　马娅　，席静２，马丽娜　（１．兰州干』化　业技术学院，甘肃兰州７３００６０；２．兰州石化职业技术学院，甘肃兰州７３００６０；３，定西市卫校，Ｈ　肃定两７４３０００１　【摘要】随着纳米科技不断的发展，磁性材料也逐渐的进入了纳米材料的新纪元。由于纳米粒子具有小尺寸效应、表面效应、最予尺Ｉｊ效应　以及宏观量予隧道效应，导致了磁性纳米材料的磁学性能有了很大的变化，扩展了其应用前景。文章介绍了Ｆｅ，ｏ４磁性纳米粒子的四种制备方法：　共沉淀合成法，水热合成法，微乳合成法和微乳．凝胶台成法。　［关键词］磁纳米粒子；Ｆｅ３０　：制备方法　［中图分类Ｇ］ＴＱ　［文献标识码１Ａ　【文章编号］１００７－１８６５（２０１４）１９－０１２９—０２　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｆｅ３０４　Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ＭａＹａ。，Ｘｉｌｉｎｇ　２，ＭａＬｉｎａ　３　（１　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００６０；２．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００６０；３．Ｈｅａｌｔｈ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＤｉｎｇｘｉ　Ｃｉｔｙ，Ｄｉｎｇｘｉ　７４３０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｅｎｔｅｒｅｄ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｅｒａ　ｏｆ　ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｎａｎｏ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ｓｍａｌｌ　ｓｉｚｅ　ｅｆｆｅｃｔ，ｓｕｒｆａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ，ｑｕａｎｔｕｍ　ｓｉｚｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｈａｖｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ａ　ｌｏｔ，　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｆｏｕｒ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｆｅ３０４　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ—ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ：Ｆｅ３０４：ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　磁性材料可以分为有机和无机磁性材料。有机磁性材料…主　要是有机磁性高分了材料，指的是能和金属有机物络合的磁性高　分子材料。　通常见刽的无机磁性材料包括铁、钴、镍、锰及合　金、氧化物等．这些见机磁性材料具有很好的磁学性质，是有机　磁性高分了材料无法比拟的。无机磁性纳米粒子的种类很多，而　人工合成的种类　要有：氧化物性的磁性纳米粒子（Ｆｅ３Ｏ４、　Ｙ．Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４等）和铁、钻、镍等金属磁纳米粒予。其中最常　的是氧化物，卜　要介绍Ｆｅ，０　磁性纳米粒子的四种合成方法。　ｌ共沉淀合成法　沉淀法足制备磁性纳米粒子的最常用的方法之一，其原理　为：将沉淀剂加入包含．：价和三价金属离予的溶液中，得到沉淀　通过脱水或热分解制备金属氧化物磁性纳米粒子。其中最典　的　是磁性纳米牲了Ｆｅ３０４的制备。反应原理如Ｆ：　Ｆｅ　＋２Ｆｅ　＋８ＯＨ。－－￣Ｆｅ３Ｏ４＋４Ｈ２Ｏ　Ｋａｎｇ等　Ｊ最早报道了使用共沉淀法在水溶液中制备没有表面　修饰的Ｆｅ　０　纳米粒了。这种方法合成的纳米粒子平均粒径小于　ｌ０　ｎｍ，比之前所报道的Ｆｅ３０　纳米粒子的粒径均小。胶状悬浮的　Ｆｅ３０４纳米粒予叮以Ａ接被氯化为ｖ—Ｆｅ２０３磁性纳米粒子。Ｆｒｉｅｄ等　＝Ｉ午氲气８Ｏ℃条件下，缓慢的将氨水加入ＦｅＣＩ２和ＦｅＣＩ３的混合　溶液中得到Ｆｅ，０　纳米札ｒ膜，磁性纳米粒子洗涤之后，将其分　散在稀氨水中后加入油酸，就得到了平均粒径为２　ｎｍ的油酸包覆　的Ｆｅ　Ｏ磁性纳米粒了膜。Ｓｕｎ等ｌ４ＩＮ备了平均粒径为７～１３　ａｍ的　Ｆｅ　０　纳米粒予，＿足将酸化的没有稳定剂的磁性纳米悬浮液在空气　中氧化后得到的。通过对磁纳米粒子的热能研究发现，用这种方　法制备的磁纳米粒ｌ＿ｒ秆ｌ新制备的磁纳米粒子具有几乎一样的特殊　吸收率并且可用ｒ磁流体热疗（ＭＦＨ）。　在磁纳米粒了的制备过程中，由于纳米粒子的成核以及牛长　过程会受到复杂的水解平衡反应的影响，因此所制备的纳米粒予　呈现出较宽的尺　ｊ‘分布。为了得到单分散性较好的磁纳米粒子通　常采用尺　选择沉淀法对所制备的纳米粒子进行处理。此外，闪　为在自然界叶Ｊ，铁以约ｌ５种氧化物和氢氧化物的形式存在，ｎ这　些物质很容易相址转化，所以在水溶液中通过水解．二价和三价铁　离子所制备的磁忡纳米粒ｒ，其表面通常也是铁氧化物和铁氢氧　化物的混合物　ｊ。总之，由于用共沉淀法合成磁纳米粒了操作简　单，反应条件易于控制，窬易制备和推』’　，因此是制备磁性纳米　粒了的主要方法之一。　２水热合成法　水热合成法义称热液合成法，是在高温、高压的密闭压力环　境中将通常状态卜难溶或不溶于水的前驱体溶解，从而得到结晶　的’种方法。也就是　常温常压条件下无法溶解的前驱物，处于　高温、高压的密闭高压釜反应系统中得到充分的溶解形成原子或　者分予乍长的基元并且成核结晶。另外，在反应过　中还ｎ丁以进　行重结晶。ｗｕ等＿６　使　乙酰丙酮铁作为前驱体，随后在水合肼溶　液中合成Ｆｅ　０　磁纳米粒了，并考察了反应时问、温度以及小『州　浓度的水合肼等条件对Ｆｅ　Ｏ　磁纳米粒子粒径的影响。实验发现　在一定条件范围内，Ｆｅ　Ｏ　的粒径随着反应时间、温度、以及水合　肼的浓度的增大而增人。Ｄｅｎｇ等　艮道了一种简甲．的一步合成磁　纳米粒予的方法，使＿｝｝ｊ该方法制备的纳米粒了的粒径为２００～８００　ｎｉｎ。实验使用的溶剂和还原荆是乙二醇，稳定剂足乙酸钠，防１｝：　纳米粒子团聚的表面活性剂是聚乙二醇。作者使用该办法制备ｒ　一系列的ＭＦｅ２０４（Ｍ＝Ｆｅ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｏ）纳米微球。　水热合成法的优点是制备的纳米粒子分散性好、纯度岛、结　晶度好及彤貌与粒径易ｊ　控制。因此在制备商性能的Ｆｅ３０４纳米　粒子复合材料及特殊形貌的Ｆｅ　０　纳米粒子材料时通常采川该，Ｊ’　法。但是由于水热合成法足在高温高压的密闭环境中，因此其实　际应用受到了一定的限制，同时该法制得的纳米粒了溶解性较差。　３微乳液合成法　微乳液是一个热力学稳定体系，其由油、水、表　活性剂组　成，所形成的是一个透明、符向同性、低黏度的体系。　中分散　介质是不溶于水的非极性物质，分散相是反　物水溶液，乳化剂　是表面活性剂，由这一种物质形成微乳液，其仃油包水（ｗ／Ｏ　和　水包油（ｏ／ｗ）两种类型。微乳液是一个微型反应器，其反　问　限制在这一微型反应器的内部，因此可以避免纳米粒予的　聚。　这样可以得到的粒径分布均一、分散性好、形态规则的球形纳米　粒子。同时，实验中通常通过调节微乳液中水的体积以及反应物　的浓度来控制成核生长，从ｍ获得了不Ｉ司粒　的单分敞纳水粒ｒ　１８］。Ｃｈｉｎ等　采用油包水微乳体系来合成磁性纳米粒　。实验分　别采用Ｆｅ　和ＯＨ一为１：１以及２：ｌ的体积比来合成磁性纳米粒　子，所合成的纳米粒＿了粒径小于ｌ０　ａｍ在超磁性的范Ⅲ内。其磁　饱和度比结晶出来的纳米粒子饱和度更高。而采用微乳液法的＂　一个优点是可以直接制备核壳结构的纳米粒ｆ。Ｖｕｔｈｉｃｈａｉ等Ｉ】。　使用反相微乳法合成合成了ＯｃＴＳ包覆的核壳型的Ｆｅ　Ｏ　，ＯｃＴＳ　分子是通过缩合作用而门组装包覆在所制备的　均粒径为４～ｌ５　ｎｌｎ的磁流液体表面的。ｆ　于包覆了一层疏水性的壳，其存非极性　溶剂中町以表现出　分散性　ＥＬ没有团聚现象。　微乳液合成法具有实验装置简单，易于操作以及低能耗等优　点，用此方法所合成的纳米粒子有以下特点：（１）粒径＿Ｉｌ丁控Ｈ．分　范围较窄；（２）不同性能的纳米粒子可通过选择不同的表面活性剂　来获得；（３）由于表血活性剂包覆在其表面，所以合成的纳米　，　稳定性好　易闭聚；（４）纳米粒子的表面町以看作足・层“活性　膜”，该层膜上的基团可被一些有机基团取代从而求制得功能化　的纳米材料；（５）表面活性卉ＩＪ包覆在纳米粒ｆ的农　，其　性质　得到了明显地改善，其光学、催化以及电化学等性质也十廿　的得　［收稿日期］２０１４－０８—０３　【作者简介】马娅（１９８７一），女，甘肃定西人，硕士研究生，主要研究方向为化学与生物传感器。

《化学通报》在线预览版

磁性纳米粒子在生物传感器中的应用研究进展

吴伟1 贺全国1∗ 陈洪1,2

（1湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用实验室 株洲 412008 2中南林业科技大学生命科学与技术学院 长沙 410004） 摘 要 磁性纳米粒子是一种新型的纳米材料,可应用于各种生物活性物质如蛋白质、DNA等的富集和分离，药物的磁靶

向，以及疾病的诊断和治疗等许多领域。由于磁性纳米粒子有着独特的化学和物理性能，已经成功的应用到磁控生物传感器、

DNA传感器、蛋白质传感器、酶传感器以及其它类型的生物传感器中，并显著提高了生物传感器检测的灵敏度，缩短了生

化反应的时间和提高检测的通量，为生物传感器领域开辟了广阔的应用前景。本文概述了磁性纳米粒子在生物传感器中的应

用研究进展。

关键词 磁性纳米粒子 生物传感器 DNA传感器 酶传感器

Advances of Magnetic Nanoparticle for Biosensor Applications

Wu Wei1 He Quanguo 1*, Chen Hong1, 2

（1Green Packaging and Biological Nanotechnology Laboratory, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412008

2College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry & Technology，Changsha 410004） Abstract Magnetic nanoparticles are a kind of novel nanomaterials, which have been widely used in the bioactive matter’s

磁性纳米颗粒的合成和表征方法

磁性纳米颗粒（Magnetic Nanoparticles）是指直径在1到100纳米之间的颗粒状材料，具有特殊的磁性性质。磁性纳米颗粒被广泛应用于医学诊断、药物传递、磁性储存和磁性传感等领域。要合成和表征磁性纳米颗粒，我们需要了解一些常见的方法。

一、合成方法

1. 化学共沉淀法

化学共沉淀法是一种常见且简便的方法，使用溶液中的金属离子与还原剂反应，形成纳米颗粒。这种方法可以合成不同金属或合金的纳米颗粒，并控制其大小和形状。其中，Fe3O4（磁性铁氧体）是最常用的磁性纳米颗粒之一。

2. 热分解法

热分解法是另一种常见的合成方法。通过控制金属有机化合物的热分解过程，可以获得高纯度和精密控制大小的磁性纳米颗粒。例如，通过将金属有机化合物溶解在有机溶剂中，然后通过升温至其分解温度，金属离子被还原为金属原子，并形成纳米颗粒。

3. 碳热法

碳热法是在高温下将金属氧化物和碳源反应，形成纳米颗粒的一种方法。这种方法可以合成各种金属的纳米颗粒，并具有良好的控制性能。碳热法可以通过调整反应温度、时间和碳源浓度来实现对纳米颗粒形貌和大小的控制。

二、表征方法

1. 扫描电子显微镜（SEM） SEM是一种常用的表征方法，可以观察纳米颗粒的形貌和大小。通过在样品表面扫描电子束，并检测被样品反射的电子，可以获取纳米颗粒的表面形貌，并通过计算得到颗粒的大小分布。

2. 透射电子显微镜（TEM）

TEM是一种高分辨率的表征方法，可以观察纳米颗粒的内部结构和晶体形态。通过透射电子束穿过样品，探测被样品透射的电子，可以获得纳米颗粒的晶格信息。TEM可以提供纳米颗粒的晶体结构、尺寸和形貌等详细信息。

3. X射线衍射（XRD）

XRD是一种非常有效的表征方法，通过照射样品表面的X射线，分析样品产生的衍射图样，可以确定纳米颗粒的晶体结构和晶格常数。XRD可以用于检测样品中的晶相、杂质和晶体尺寸等信息。

2010年第68卷 化 学 学 报 Vol. 68, 2010 第3期, 251～256 ACTA CHIMICA SINICA No. 3, 251～256

* E-mail: nyhe1958@ Received May 18, 2009; revised August 4, 2009; accepted October 10, 2009. 国家自然科学基金(Nos. 90606027, 60801007)、国家“863”计划(No. 2007AA022007)、国家重点基础研究发展计划(“973”计划, No. 2010CB933903)、国家“艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治”科技重大专项(No. 2009ZX10004-311)、中国博士后科学基金(No. 20080430160)、江苏省博士后科研资助计划(No. 0801004B)和“333高层次人才培养工程”(No. [2007]16)资助项目. †同等贡献. ·研究论文·

一种实用的基于化学发光和磁性纳米颗粒的E. coli O157:H7

免疫鉴定方法

李智洋a,b,† 何 磊c,† 何农跃*,a 史智扬d 汪 华d

李 松a 刘洪娜a 戴亚斌e

(a东南大学生物电子学国家重点实验室 南京 210096) (b长江大学生命科学学院 荆州 434025) (c东南大学公共卫生学院 南京 210009) (d江苏省疾病预防控制中心卫生部肠道病原微生物重点实验室 南京 210009) (e中国农业科学院家禽研究所 扬州 225003)

摘要 化学发光磁酶免疫已经被应用于检测病原体, 但是由于针对相应病原体的抗体筛选和修饰等的步骤耗时费力, 不适于对多种病原体进行筛查. 制备了兔抗大肠杆菌(E. coli)O157:H7的免疫磁性纳米颗粒, 富集病原菌后与鼠抗E. coli O157:H7的单克隆抗体形成双抗夹心, 采用碱性磷酸酶标记的马抗鼠IgG与单抗结合, 加入碱性磷酸酶的化学发光底物试剂3-(2'-螺旋金刚烷)-4-甲氧基-4-(3''-羟基)苯-1,2-二氧杂环丁烷磷酸检测化学发光. 实验研究了底物缓冲液、碱性磷酸酶浓度对化学发光强度的影响, 比较了NaBH4和甘氨酸对免疫磁珠剩余活性醛基的封闭效果以及本方法检测E. coli O157:H7的特异性和敏感性. 结果表明, 碱性磷酸酶与底物在c缓冲液中反应的化学发光强度最高, 碱性磷酸酶浓度决定了化学发光的强度和持续时间, NaBH4对活性醛基的封闭效果优于甘氨酸, 以D群宋内氏志贺氏菌、B群福氏志贺氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和霍乱弧菌及E. coli Top10f'为对照的比较实验显示, 该检测方法具有良好的特异性, 以1 mL的菌液为检测体积时对E. coli O157:H7的检测灵敏度为103 cell/mL, 整个方法的检测时间约为3 h. 该方法适用于对多样本进行筛查. 关键词 E. coli O157:H7; 酶联免疫检测法; 化学发光; 磁性纳米颗粒