近几十年来,磁性纳米粒子的研究吸引了众多科学家的兴趣。由于其表面功能化基团的可调节性,以及其非常小的尺寸和窄的尺寸分布和高磁化值,使其在很多领域有巨大的应用潜力。在生物检测领域,由于生物流体中特定蛋白质的含量异常与某些疾病息息相关,因此蛋白质的检测十分重要,而传统蛋白质检测的方法电泳法,酶标记免疫测定法,成本高,耗时长。目前,一种成本低,准确率高的基于纳米阵列的传感器“化学鼻/舌”(chemical nose/tongue)平台的发展正在成为生物监测最热的研究方向之一。本文正是基于纳米阵列的策略用磁性纳米粒子和β-半乳糖苷酶的缀合物(MNP 1-4/β-gal)作为工具且在近红外探针的应用下,对11种蛋白质进行了定性定量分析。此外,生活中接触到的细菌,也会引发众多的疾病发生,利用可回收的磁性纳米粒子进行抗菌也是本文的研究内容。详细研究内容如下:(1)利用原子转移自由基合聚合方法合成了水溶性优良的磁性纳米粒子,进行功能化改性以后赋予其表面正电荷,通过一系列表征(XRD,FT-IR,1HNMR,DLS,Zeta电位,TEM)证明了铁磁纳米粒子大小约为50 nm左右且具有良好的分散性,表面电荷量在37 mv左右。(2)将合成的磁性纳米粒子MNP 1-4与β-半乳糖苷酶(β/-gal)通过静电相互作用结合组成阵列传感器,11种蛋白质通过竞争性结合MNP 1-4,这时分别加入待检测的11种蛋白质溶液,溶液中的蛋白质将负载在纳米粒子表面的酶(β-gal)脱附下来,水解近红外探针染料(DCM-βgal),最终产生的荧光信号数据组。数据通过数学分析方法(LDA)处理,得到四组标准得分,用前三组数据得分绘制二维(2D)和三维(3D)图形,可以将11种蛋白质分成11个互不重叠的聚集簇,经过对66个未知样品的分类检验,此模型的准确率达到100%。此外,由于近红外探针的ratiometric特性,我们在0-100 μg/mL范围内对BSA和Lipase进行了定量的分析,误差在5%以内。(3)利用未季铵化的MNP 0和季铵化的MNP 1-4进行大肠杆菌的抗菌研究,MNP 0基本没有抗菌效果,而季铵化后的MNP 1-4都表现出了很强的抗菌效果,对浓度为1 mg/mL的MNP 4进行循环杀菌利用,经过四次循环之后,抗菌效率明显下降,这是由于在回收过程中上清液中仍然存在一些纳米粒子,最终导致MNP 4浓度降低(低于25μg/mL),抗菌效果下降。