磁性纳米线的合成与表面修饰以及在细胞分离中的应用

来源 :安徽大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhl20020922
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随着材料科学、纳米科技、和生物医学技术的飞速发展,多功能的磁性纳米生物材料由于具有小尺寸效应、低毒性、生物相容性、磁靶向功能性等已逐渐成为国内外生物医用材料领域发展的新方向。超顺磁性纳米微粒是一种经典的纳米生物材料,它们在外磁场的作用下,当温度上升至40~45?C时可达到杀死肿瘤细胞的作用。然而更为有趣的是在相同的磁场和介质中,与同体积的磁性纳米微球相比,磁性纳米线的形状各向异性大,磁化率更高,磁响应性更强;而且表面积更大,可吸附分子更多,也使得表面多功能基团修饰成为可能;此外磁性纳米线还具有磁各向异性能大,磁偶极相互作用强,可在外加磁场下沿易磁化轴取向排列等优点。正是由于磁性纳米线具有这种特异的结构和磁性能,所以磁性纳米线的制备及其在生物医学上的应用研究成为当前的一个热点研究领域。  本论文在自制的多孔氧化铝模板的基础上,分别采用电化学沉积法和溶胶-凝胶法,制备出磁性Fe和Fe2O3纳米线,并将它们初步应用于293T细胞分离的研究,对纳米线的生理毒性以及细胞内吞纳米线的途径和机理进行了初步研究,而且对内吞有磁性纳米线的细胞经磁分离后的存活率及磁分离效率进行了研究。具体研究内容如下:  1.在自制的电化学装置中,采用电化学阳极氧化法制备了多孔氧化铝(AAO)模板,用扫描电镜(SEM)对AAO模板进行了表征,而且研究了铝片的纯度、电解液温度和电化学抛光等因素对制备的AAO模板的影响。分别采用电化学沉积法和溶胶-凝胶法在AAO模板中制备了Fe和磁性Fe2O3纳米线;研究了多种反应因素对磁性纳米线样品制备的影响。采用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)和振动样品磁强计(VSM)对制备的Fe和Fe2O3纳米线进行了表征。结果表明制备的多晶α-Fe纳米线的平均直径大约为50 nm,长度为3~8μm,长径比为60~160;而磁性非晶Fe2O3纳米线直径为50~80 nm,长度为8~10μm,长径比为120~180;而且无论是Fe纳米线还是Fe2O3纳米线都具有明显的磁各向异性。  2.以壳聚糖作为修饰剂对磁性Fe2O3纳米线进行了表面修饰,采用TEM、TGA和红外光谱(FTIR)对修饰前后的样品进行了表征,而且研究了交联剂的种类对修饰效果的影响;同时用Zeta电位仪分别研究了Fe和Fe2O3纳米线在去离子水和细胞培养液(DMEM+10%FBS)中的表面电性;通过荧光光谱(FL)分别研究了磁性Fe2O3纳米线分散在牛血清白蛋白(BSA)和细胞培养液(DMEM+10%FBS)中的荧光性能。  3.分别将Fe纳米线、磁性Fe2O3纳米线加入293T细胞培养液(DMEM+10%FBS)中培养,用光学显微镜实时观测293T细胞内吞磁性纳米线的过程及后续细胞磁分离的效果。观测结果表明表面裹有胎牛血清白蛋白(FBS)的磁性纳米线的生理毒性很小,因此内吞了磁性Fe和Fe2O3纳米线的293T细胞仍可以存活,而且磁分离后内吞磁性纳米线的细胞不仅得到富集而且还可以存活;并初步推测细胞内吞磁性纳米线(Fe、Fe2O3)的机理是由静电吸附的非特异性吞饮作用。
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