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超顺磁性Fe3O4亚微米复合粒子的放大制备及在杀菌和DNA分离中的应用研究

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摘要

第一章 绪论

1.2.1 共沉淀法

1.2.2 水解法

1.2.3 水热法

1.2.4 溶胶-凝胶法

1.2.5 微乳液法

1.3 磁性纳米/亚微米粒子的常用表征方法

1.4 超顺磁性Fe3O4亚微球的表面修饰

1.4.1 磁性复合粒子的结构

1.5.1 固定化酶

1.5.2 靶向治疗

1.5.3 磁性复合粒子在污染物处理中的应用

1.5.4 磁性复合杀菌剂的应用

1.5.5 磁性复合粒子在核酸分离纯化中的应用

1.6 论文的主要研究内容

1.6.1 选题意义

1.6.2 主要研究内容

第二章 Fe3O4磁性亚微球的放大制备与表征

2.1 引言

2.2 主要实验试剂和仪器

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 Fe3O4磁性纳米亚微球动态反应釜放大制备

2.4 实验结果分析与讨论

2.4.2 不同温度下合成Fe3O4磁性亚微球的SEM表征

2.4.3 不同的时间下合成磁性亚微球的SEM表征

2.4.4 不同搅拌速率下合成Fe3O4磁性亚微球的SEM表征

2.4.5 最佳成球条件下Fe3O4磁性亚微球表征

2.5 本章小结

第三章 杀菌剂Fe3O4@CTAC的制备及无残留杀菌的研究

3.1 引言

3.2.1 实验试剂

3.2.2 实验仪器

3.3 实验方法

3.3.3 Fe3O4@CTAC杀菌效果

3.4 实验结果分析与讨论

3.4.1 Fe3O4@CTAC对细菌的杀菌效果的影响

3.4.2 Fe3O4@CTAC对真菌(酵母菌)的杀菌效果的影响

3.4.3 使用批次Fe3O4@CTAC杀菌效果的影响

3.4.4 Fe3O4@CTAC和Fe3O4的抑菌实验

3.4.5 反应液中菌体及CTAC的残留分析

3.5 本章小结

第四章 Fe3O4@SiO2的制备及DNA分离试剂盒的研究

4.1 引言

4.2 主要实验试剂与仪器

4.2.1 实验试剂

4.2.2 实验仪器

4.3 实验方法

4.3.2 Fe3O4@SiO2的制备DNA分离试剂盒

4.4 实验结果分析与讨论

4.4.2 不同搅拌速率合成Fe3O4@SiO2的SEM表征

4.4.3 Fe3O4@SiO2的TEM表征

4.4.5 Fe3O4@SiO2的XRD表征

4.4.7 Fe3O4@SiO2对质粒DNA提取电泳

4.4.8 质粒DNA的PCR实验结果

4.4.9 质粒DNA的胶回收实验结果

4.5 本章小结

第五章 结论与创新点

5.1 结论

5.2 创新点

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的论文

作者及导师简介

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摘要

超顺磁性复合纳米粒子广泛应用于生物化工领域,比如作为催化载体,蛋白质、核酸(包括DNA和RNA)的分离与提取,在医药领域,作为癌症药物的靶向治疗,可以有选择、时间和剂量可控的释放药物,在军事科技、信息领域作为磁存储材料应用也十分广泛。常用的制备超顺磁性Fe3O4的纳米/亚微米粒子的方法是溶剂热法,该方法容易操作,合成过程中有毒有害试剂使用比较少,环境友好,条件可控可控等优点。
  本文采用溶剂热法放大制备超顺磁性Fe3O4亚微球及其复合粒子,并用于杀菌及其质粒DNA的分离纯化,主要工作如下:
  (1)采用溶剂热法,放大制备Fe3O4磁性纳米亚微米球,通过调控反应原料配比、温度、搅拌速率等条件进行优化,确定了最佳反应条件,同时进行SEM、TEM、FT-IR、XRD、EDS、VSM等表征制得粒径为200nm均一超顺磁性Fe3O4亚微米粒子,该动态反应釜与以往静态反应釜相比,产率提高了12.5%左右。
  (2)动态水热反应釜放大制备的超顺磁性Fe3O4亚微米粒子表面修饰广谱抗菌剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)制得复合型杀菌剂Fe3O4@CTAC。实验过程中探究了不同杀菌剂浓度及作用时间对于水体中常见菌种(包括大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌以及酵母菌)的杀菌效果的影响。由实验结果得出:复合型杀菌剂Fe3O4@CTAC对于大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的杀菌效果是相当的,其浓度都是45mg/mL,作用时间都为30min时杀灭菌体,但对于金黄色葡萄球菌的杀菌效果稍微减弱一些,这是杀菌剂浓度提高到50mg/mL,作用时间为50min左右可完全杀灭菌体。该杀菌剂的另一个最大优势,可以实现杀菌剂和培养基的完全分离,可实现无残留杀菌,避免了对于环境的二次污染。
  (3)动态水热反应釜放大制备的超顺磁性Fe3O4亚微米粒子表面修饰二氧化硅制得亚微米复合粒子Fe3O4@SiO2,同时对于其制备过程进行了一系列优化,确定了在最佳反应条件下得到粒径约为210nm的Fe3O4@SiO2磁性复合粒子,对其进行SEM、TEM、FT-IR、XRD、VSM等表征,同时将该复合粒子用于E.coli质粒DNA、PCR产物分离纯化及DNA琼脂糖凝胶电泳胶回收等。

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