二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法
纳米二氧化硅团聚的解决方案
纳米二氧化硅团聚的解决方案纳米二氧化硅（nanosilica）是一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
然而，纳米二氧化硅在制备和应用过程中容易团聚，导致其性能下降。
因此，解决纳米二氧化硅团聚问题成为了研究人员关注的焦点之一。
本文将介绍几种解决纳米二氧化硅团聚的有效方案。
一种常用的解决纳米二氧化硅团聚的方法是表面修饰。
通过在纳米二氧化硅表面引入有机官能团或聚合物链，可以增加其表面的亲水性或疏水性，从而减少纳米颗粒之间的吸引力，降低团聚的倾向。
例如，可以使用有机硅偶联剂对纳米二氧化硅进行修饰，将有机官能团引入纳米二氧化硅表面，从而增强其分散性。
此外，通过控制修饰剂的含量和修饰时间，还可以调控纳米二氧化硅的团聚程度。
使用表面活性剂也是一种常见的解决纳米二氧化硅团聚的方法。
表面活性剂分子具有亲水基团和疏水基团，可以在纳米颗粒表面形成一层分子膜，阻碍纳米颗粒之间的接触，从而减少团聚。
常用的表面活性剂包括十二烷基硫酸钠（SDS）、辛基磺酸钠（SOS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）等。
这些表面活性剂可以通过吸附在纳米二氧化硅表面形成电双层，增加纳米颗粒之间的排斥力，防止团聚的发生。
调节溶剂体系也是一种有效的解决纳米二氧化硅团聚的方法。
溶剂的性质对纳米颗粒的分散状态有很大影响。
一般来说，极性溶剂对纳米颗粒具有较好的分散效果，而非极性溶剂则容易引起纳米颗粒的团聚。
因此，在溶剂选择和控制方面，可以采用合适的极性溶剂或混合溶剂，以提高纳米二氧化硅的分散性和稳定性。
利用超声波处理也是一种常用的解决纳米二氧化硅团聚的方法。
超声波振荡引起的微观涡流和局部高温等效应，可以破坏纳米颗粒之间的吸附力和表面张力，使其分散在溶液中。
超声波处理不仅可以有效分散纳米二氧化硅，还可以控制纳米颗粒的粒径和形貌。
解决纳米二氧化硅团聚的方案主要包括表面修饰、使用表面活性剂、调节溶剂体系和超声波处理等方法。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以达到最佳的分散效果。
介孔二氧化硅纳米颗粒应用于可控药物释放
介孔二氧化硅纳米颗粒应用于可控药物释放摘要通过对介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)载药机理、药物控释机理（PH响应、光响应、温度响应、酶响应及竞争性结合响应）、靶向方法（配体靶向、磁靶向、量子点应用于靶向）的介绍，对MSN 在可控药物传输系统中的应用加以综述。
关键词介孔二氧化硅纳米粒子；药物传输；控制释放；靶向；量子点。
近年来，介孔材料由于其独特的优异性能成为了研究开发的热点，在催化、吸附分离、药物释放等领域的应用前景更使其备受关注。
1992年，Kresge等，首次在Nature杂志上报道了一类以硅铝酸盐为基的新颖的介孔氧化硅材料，M41S，其中以命名为MCM-41的材料最引人注目其特点是孔道大小均匀、六方有序排列、孔径在1。
5-10nm 范围可以连续调节，具有高的比表面积和较好的热稳定及水热稳定性，从而将分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域这对于在沸石分子筛中难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程，无疑展示了广阔的应用前景。
可控药物传输系统可以实现药物在病灶部位的靶向释放，有利于提高药效，降低药物的毒副作用，在疾病治疗和医疗保健等方面具有诱人的应用潜力和广阔的应用前景，已成为药剂学、生命科学、医学、材料学等众多学科研究的热点[1-6]。
许多药物都具有较高的细胞毒性，在杀死病毒细胞的同时，也会严重损伤人体正常细胞。
因此，理想的可控药物传输系统不仅应具有良好的生物相容性，较高的载药率和包封率，良好的细胞或组织特异性——即靶向性；还应具有在达到目标病灶部位之前不释放药物分子，到达病灶部位后才以适当的速度释放出药物分子的特性。
介孔SiO2纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles，MSN)具有在2～50 nm范围内可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和无生理毒性等特点，非常适合用作药物分子的载体。
同时，MSN 具有巨大的比表面积(＞900 m2/g)和比孔容(＞0。
纳米颗粒表面修饰技术的步骤与材料性能分析方法
纳米颗粒表面修饰技术的步骤与材料性能分析方法纳米颗粒是一种具有特殊物理、化学和生物学性质的材料，在纳米科技领域有着广泛的应用。
然而，纳米颗粒的表面性质往往直接影响其应用效果及性能稳定性，因此，通过表面修饰技术来调控纳米颗粒的性质成为一项重要的研究课题。
纳米颗粒表面修饰技术的步骤主要包括以下几个方面：1. 表面活性剂选择：在纳米颗粒表面修饰过程中，选择合适的表面活性剂是关键。
表面活性剂可以吸附在纳米颗粒表面形成一层保护膜，提高其分散度和稳定性。
常用的表面活性剂包括十二烷基硫酸钠 (SDS)、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 等。
2. 表面修饰方法选择：纳米颗粒表面修饰方法多种多样，包括物理法、化学法和生物法等。
物理法主要采用物理吸附、溶剂分散等方式进行修饰；化学法通过化学反应从而改变纳米颗粒表面的性质；生物法则是利用生物分子进行表面修饰。
不同的修饰方法适用于不同的材料。
3. 表面修饰环境条件控制：表面修饰过程中的环境条件同样重要。
例如，修饰温度、搅拌速度、溶液浓度等因素，都会对纳米颗粒的表面修饰效果产生影响。
合理控制这些环境条件，可以有效改善纳米颗粒的表面性质。
接下来是纳米颗粒表面修饰后的性能分析方法：1. 粒径分析：粒径是纳米颗粒最基本的性能参数之一。
常用的粒径分析方法有动态光散射仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)。
DLS可以测量纳米颗粒的平均粒径和粒径分布；TEM则可以观察纳米颗粒的形貌和大小。
2. 表面形貌分析：纳米颗粒的形貌对其性能具有重要影响。
扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)是常用的表面形貌分析工具。
SEM可以观察到纳米颗粒的表面形貌和形状；AFM则可实现对纳米颗粒三维形貌的观察。
3. 表面化学成分分析：表面化学成分分析帮助了解纳米颗粒的化学性质。
X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)是常用的表面化学成分分析方法。
XPS可以定量分析纳米颗粒表面化学元素及其化学键状态；FTIR可用于观察纳米颗粒表面功能基团的吸收峰。
二氧化硅表面改性及其应用
二氧化硅表面改性及其应用二氧化硅是一种广泛使用的材料，其在各种应用中都起着重要作用，包括制备催化剂、电子材料、涂料、化妆品等等。
然而，二氧化硅纳米颗粒表面的缺点也就更加突出，例如硅氧键的可反应性差，容易出现聚集现象，从而影响其化学和物理性质。
为了克服二氧化硅表面的缺点，二氧化硅表面的修饰变得越来越重要。
在这里，我们将探讨二氧化硅表面改性及其应用。
首先，我们将讨论各种常见的二氧化硅表面改性方法，以及如何通过表面改性来提高材料的性能。
然后，我们将探讨二氧化硅表面改性在一些应用中的作用，例如在电子器件、涂料、化妆品等领域中的应用。
最后，我们将简要总结未来的发展方向和研究前景。
一、二氧化硅表面改性方法对于二氧化硅来说，改善其表面化学性质的方法包括物理、化学和生物化学方法等。
已经开发出了各种方法来改善二氧化硅纳米颗粒的表面化学性质，其中包括化学修饰和吸附等技术。
化学修饰是指在纳米颗粒表面化学键形成的同时，通过共价化学反应或其他方法来改善纳米颗粒表面化学性质。
例如，磺酸化二氧化硅纳米颗粒表面上的硅氧键被磺酸基取代，从而增加了其亲水性。
另一个例子是，使用羧酸等负离子表面活性剂来修饰二氧化硅纳米颗粒表面，从而增加纳米颗粒与其他材料的悬浮度、降低表面能。
吸附法是其中一种不进行化学反应的方法。
吸附剂在二氧化硅纳米颗粒表面上通过分子静电力与一定的化学反应而捆绑。
吸附剂的种类主要有金属离子、有机分子和聚合物。
例如，硅胶表面吸附上羧酸等表面活性剂后，可提高其对水的亲和力，增加其水解性能。
另外，还有物理和生物化学方法，如固相反应、离子交换和酶处理等方法。
这些方法也能有效地改善二氧化硅纳米颗粒表面的物理和化学性质。
二、二氧化硅表面改性的应用二氧化硅表面改性可以改善其物理和化学性质，从而使其在电子器件、生物医学、催化剂，涂料和化妆品等领域有广泛的应用。
在电子材料中，二氧化硅纳米颗粒经过表面修饰后，可用于制备电子材料如薄膜晶体管、LED、染料敏化太阳能电池以及半导体领域的其他应用。
二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应
Vol .28高等学校化学学报No .92007年9月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 1690～1695二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应石 慧1,2,4,何晓晓1,2,3,4,王柯敏1,2,4,原 茵1,2,4,谭蔚泓1,2,4(1.湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室,2.生物医学工程中心,3.生命科学与技术研究院,4.生物纳米与分子工程湖南省重点实验室,长沙410082)摘要 分别将二氧化硅纳米颗粒(Si N Ps )与微米颗粒(Si M Ps )作为固定化载体,选择多聚酶牛肝过氧化氢酶(CAT )和单体酶辣根过氧化物酶(HRP )作为酶模型,通过考察酶固定化后在酶活回收率、热稳定性、酶促反应最适温度以及酶在水2有机溶剂混合体系中催化能力的变化,对载体与酶所产生的生物效应差异进行了系统研究.酶活回收率结果表明,Si N Ps 显示出比Si M Ps 优越的对酶无选择性的高生物亲和性,而Si M Ps 则能使固定于其上的酶热稳定性大幅度提高,且二者都能使固定化酶在有机相中的稳定性得到明显增强.但酶促反应最适温度的变化结果表明,对不同类型的酶所产生的生物效应则表现出无规律性.关键词 二氧化硅纳米颗粒;二氧化硅微米颗粒;固定化载体;酶;生物效应中图分类号 O657 文献标识码 A 文章编号 025120790(2007)0921690206收稿日期:2007201218.基金项目:国家“九七三”计划(批准号:2002CB513110)、国家高科技发展规划项目(批准号:2003AA302250)、国家科技攻关计划项目(批准号:2003BA310A16)、教育部重点科研项目(批准号:107084)、教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET 20620697)、科技部国际合作重点项目(批准号:2003DF000039)、国家自然科学基金(批准号:90606003,20405005)及湖南省杰出青年基金(批准号:06JJ10004)资助.联系人简介:王柯敏,男,博士,教授,博士生导师,主要从事化学生物传感技术及纳米尺度和分子水平上获取生物化学信息的研究.E 2mail:kmwang@hnu .cn目前,关于纳米生物效应的研究主要是从生物整体水平[1,2]、细胞水平[3～5]和分子水平[6～8]等几个层面开展的.其中对于分子水平上的纳米生物效应的研究,能为揭示纳米材料生物效应的产生机制并以此来发展消除纳米物质毒性的物理/化学方法提供直接依据.Ser pone 等[7]发现Ti O 2会使人皮肤细胞的DNA 受损伤,而对其进行表面修饰后可防止紫外辐射,降低对DNA 的损伤.近年来,二氧化硅纳米颗粒在生物医学领域得到了广泛应用,其相关的生物效应研究也受到关注[9～11],其中部分研究工作就是在分子水平上开展的.我们[12]通过研究氨基化二氧化硅纳米颗粒与质粒DNA 的相互作用,发现其能有效结合质粒DNA 与之形成稳定复合物,并可保护结合的质粒DNA 分子免受限制性内切酶的降解;程凡亮等[13]以木瓜蛋白酶为对象研究了氨基化二氧化硅纳米颗粒作为酶固定化载体的可行性,发现该颗粒作为酶固定化载体时可提供更多固定位点,有望作为高效酶固定化载体.本文以研究二氧化硅纳米颗粒(Si N Ps )与微米颗粒(Si M Ps )的分子生物效应为出发点,分别将Si N Ps 与Si M Ps 作为固定化载体,选择多聚酶牛肝过氧化氢酶(CAT )和单体酶辣根过氧化物酶(HRP )作为酶模型,均以酶固定后的特性(包括酶活回收率、热稳定性、酶促反应最适温度以及酶在水2有机溶剂混合体系中的催化能力)变化为考察指标,对Si N Ps 与Si M Ps 这两种材料相同而尺度不同的颗粒固定酶后对酶分子产生的生物效应差异进行了较为系统的比较研究,获得了一些有意义的结果.1 实验部分1.1 试剂与仪器牛肝过氧化氢酶和辣根过氧化物酶(Sig ma 公司);N 2(β2氨乙基)2γ2氨丙基三乙氧基硅烷(AEAPS,武汉大学有机硅材料研究所);正硅酸乙酯(TE OS,上海化学试剂一厂);二氧化硅微米颗粒(Sig ma 公司,平均直径为60μm ,表面孔穴的平均直径为8nm );戊二醛(体积分数50%,上海生物工程有限公司);考马斯亮蓝G250(Sig ma 公司);其它试剂均为市售分析纯.H itachi 2800型透射电子显微镜(日本H itachi 公司);E 2600倒置荧光显微镜(日本尼康公司);DU800型紫外2可见分光光度计(英国Beck man 公司).1.2 氨基化二氧化硅纳米和微米颗粒的制备根据酶固定化的需要,本文所采用的Si N Ps 和Si M Ps 均为氨基化修饰,其中氨基化二氧化硅纳米颗粒(NH 22Si N Ps )参照文献[12]的方法制得,即将环己烷、Trit on X 2100和正己醇按一定体积比例(4∶1∶1)混合均匀,加入水搅拌5m in 后再将TEOS 和AEAPS (3∶1,体积比)加入到微乳液中,20～30m in 后加入氨水,水解24h .反应完毕后收集颗粒并分散于0101mol/L pH =713的P BS 中备用.氨基化二氧化硅微米颗粒(NH 22Si M Ps )则采用文献[14]的方法合成,对购买的Si M Ps 进行氨基化后续修饰制得,即将Si M Ps 分散于水溶液中,加入终体积分数为1%的AE APS 和终浓度为1mmol/L 的醋酸溶液,反应1～115h 后,离心收集颗粒并洗涤数次后分散于0101mol/L pH =713的P BS 中备用.1.3 酶在氨基化二氧化硅纳米和微米颗粒上的固定化1.3.1 牛肝过氧化氢酶(CAT )的固定化 分别向NH 22Si N Ps 和NH 22Si M Ps 悬浮液中加入戊二醛(最终体积分数为2%),室温下振荡培育115h 后用P BS 反复洗涤,随后将其重新悬浮在2mL P BS 中,加入2mL CAT 溶液(2mg/mL ),于4℃摇床中振荡过夜.按该方法分别将Si N Ps 和Si M Ps 作为CAT 的固定化载体,获得了以Si N Ps 为载体的固定化CAT (Si N P 2CAT )和以Si M Ps 为载体的固定化CAT (Si M P 2CAT ).1.3.2 辣根过氧化物酶(HRP )的固定化 分别向NH 22Si N Ps 和NH 22Si M Ps 悬浮液中加入约1mL 戊二醛,室温下振荡培育115h 后用P BS 反复洗涤,随后将其重新悬浮在500μL P BS 中,加入2mg HRP 粉末,于8℃摇床中振荡反应48h .按该方法分别将Si N Ps 和Si M Ps 作为HRP 的固定化载体,获得了以Si N Ps 为载体的固定化HRP (Si N P 2HRP )和以Si M P 为载体的固定化HRP (Si M P 2HRP ).1.4 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应考察1.4.1 游离酶和固定化酶的活力测定 在对酶固定化前后各方面特性的变化情况进行考察时均以酶的活力变化为指标,因此在后续的实验中都要测定酶活力,且所有实验结果均经过重复测定和验证.固定化前后的CAT 和HRP 均采用钼酸铵法进行活力测定[15],具体操作如下:取一定浓度的酶液20μL 于反应试管中,加入160μL 0101mol/L pH =713的P BS (对HRP 而言则为011mol/L pH =610的P B ),随后加入20μL H 2O 2(015mol/L )并置于一定温度的水浴中准确反应3m in (CAT )或015h (HRP ),反应完成后加入118mL 硫酸溶液(015mol/L )终止反应,再依次加入1mL 质量分数为6%的柠檬酸和1mL 质量分数为1%的钼酸铵显色,摇匀,在365n m 处比色,计算酶活力.1.4.2 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒固定化后的酶活回收率测定 采用考马斯亮蓝G250染色法分别测定出CAT 和HRP 的浓度标准曲线,并对所得4种固定化酶在固定化完成后的上清液和洗涤液中的酶含量进行测定.通过换算得出颗粒所固定的酶量后,取以上4种固定化酶进行活力测定,并以含相同量酶分子的游离酶活力进行对照,最后按下式计算出活力回收率:酶活回收率(%)=(固定化酶的活力/具有相同酶量的游离酶的活力)×100%1.4.3 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒固定化后的酶的热稳定性测定 对于CAT,实验时分别将CAT,Si N P 2CAT 和Si M P 2CAT 于50℃水浴中预孵育0,10,30,60,120和240m in 后,再于40℃水浴中测定活性,考察其固定前后热稳定性的变化情况.对于HRP,则先分别将HRP,Si N P 2HRP 和Si M P 2HRP 于60℃水浴中预孵育0,10,30,60和120m in 后,于37℃水浴中测定活性,考察其固定前后热稳定性的变化情况.1.4.4 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒固定化后的酶促反应最适温度测定 分别在相同pH (CAT 及其固定化酶反应时pH 为713,HRP 及其固定化酶反应时pH 为610)条件下,于一系列不同温度的水浴中测定每一种酶或固定化酶的活力,得出其相应的温度2活力曲线,从而找到其酶促反应的最适温度.1961 No .9 石 慧等:二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应1.4.5 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒固定化后的酶在水2有机溶剂混合体系中活力变化 对CAT,采用尿素作为有机相,测定尿素在反应体系中的浓度分别为0,2,4,6和8mol/L 时CAT,Si N P 2CAT 及Si M P 2CAT 各自的活力.对HRP,则以乙醇为有机相,测定乙醇在反应体系中的体积百分数分别为0,25%,50%和80%时HRP,Si N P 2HRP,Si M P 2HRP 各自的活力.2 结果与讨论2.1 颗粒的表征采用透射电子显微镜(TE M )对NH 22Si N Ps 的大小形貌进行表征,结果如图1(A )所示,颗粒平均直径为(66±9)n m ,呈规则的球形,且大小均匀、分散性好.采用光学显微镜对NH 22Si M Ps 进行观察,结果见图1(B ),其直径在60μm 左右.由此表明,本文所选择的作为固定化酶载体的生物效应差异的考察比较对象———Si N Ps 和Si M Ps,在尺寸上具有近3个数量级的显著差别.F i g .1 TE M i m age of am i n o 2m od i f i ed sili ca nanoparti cles(A)and the opti ca l i m age ofam i n o 2m od i f i ed m i croparti cles(B)2.2 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应比较2.2.1 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒分别作为载体对固定化酶的酶活回收率的影响 分别以Si N Ps F i g .2 Y i elds of enzy m e acti v ity of S i NP 2CAT(A),S i NP 2HRP(B),S i M P 2CAT(C)and S i M P 2HRP(D )和Si M Ps 为载体,对CAT 及HRP 进行固定后的酶活回收率测定结果如图2所示.以Si N Ps为载体形成的Si N P 2CAT 和Si N P 2HRP 的酶活回收率分别为(70143±6187)%和(82191±2143)%;以Si M Ps 作为载体形成的Si M P 2CAT和Si M P 2HRP 的酶活回收率分别为(19163±2177)%和(85196±4102)%.由上述结果可知,无论是以Si N Ps 为载体还是以Si M Ps 为载体,酶经过固定后,活力都有所下降,这也是固定化酶研究中一个较为普遍的现象[16,17],可能是由于酶分子在固定后空间自由度受到限制,影响了活性中心对底物的定位作用等导致的.但在一定的条件下,这两种不同尺度的颗粒作为固定化酶载体,其生物学效应并不是统一的.当以Si N Ps 为载体时,无论是多聚酶CAT 还是单体酶HRP,所形成的固定化酶的酶活回收率均较高,达到了70%以上;而当以Si M Ps 为载体时,Si M Ps 对不同类型的酶所产生的生物效应却截然不同,Si M P 2HRP 的酶活回收率达到了85%,但Si M P 2CAT 的酶活回收率却不到20%,即以Si M Ps 为载体固定单体酶HRP 时能保证较高的酶活回收率,但固定多聚酶CAT 时却会大大损害酶活力.上述结果的产生,一方面可能与CAT 作为多聚酶容易因单体与单体之间解离而造成活力损失有关,另一方面也与载体的尺度和结构有关.总之,在酶活回收率方面,Si M Ps 对不同类型的酶产生了有选择性的各不相同的生物效应,而Si N Ps 却对二者具有相对无选择性的高生物亲和性,表现出比Si M Ps 更好的优越性.2.2.2 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒分别作为载体对固定化酶热稳定性的影响 分别采用Si N Ps 和2961高等学校化学学报 Vol .28 Si M Ps 作为载体对CAT 和HRP 进行固定化,CAT 和HRP 固定前后的热稳定性考察结果如图3和图4所示.F i g .3 Ther m ost ab ility of CAT(a ),S i NP 2CAT(b )and S i M P 2CAT(c)F i g .4 Ther m ost ab ility of S i NP 2HRP(a ),HRP(b )and S i M P 2HRP(c )由图3和图4可见,无论是多聚酶CAT 还是单体酶HRP,其固定化酶产物的活力都会随培育时间的延长而逐渐降低.但在相同的条件下,其降低的程度却各有不同,因此所表现出来的热稳定性也不同.当分别以Si N Ps 和Si M Ps 为载体对CAT 进行固定时,Si N P 2CAT 最终在50℃水浴中预孵育4h 后仅保留初始18196%的活性,这与游离CAT 经相同处理后保留初始17128%的活性相比,结果近似;而Si M P 2CAT 在相同条件下却仍能保持34194%的相对活力,是Si N P 2CAT 的118倍多.当分别以Si N Ps 和Si M Ps 作为载体对HRP 进行固定时,Si P 2HRP 最终在60℃水浴中预孵育2h 后仅保留初始19177%的活性,与游离HRP 经相同处理后保持初始38108%的活性相比,Si N P 2HRP 约为游离HRP 的1/2,热稳定性大大下降;而Si M P 2HRP 在相同条件下却仍能保持高达70196%的相对活力,是Si N P 2HRP 的近316倍.从以上结果可以看出,在热稳定性方面,当以Si N Ps 为载体时,其要么对酶的热稳定性贡献甚微(CAT ),要么会产生负面生物效应使得酶的热稳定性大大降低(HRP );而当以Si M Ps 为载体时,无论是对多聚酶CAT 还是单体酶HRP 而言,Si M Ps 都能使得酶的热稳定性大幅度提高,这可能是由于Si M Ps 表面存在8n m 左右大的孔穴,从而使得CAT 或HRP 除了固定在颗粒表面上之外,还有部分进入到颗粒内部受到外层二氧化硅壳的保护而导致了热稳定性的大幅度提高.总之,在热稳定性方面,Si M Ps 显示出了Si N Ps 所无法比拟的优越性能.2.2.3 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒分别作为载体对固定化酶的酶促反应最适温度的影响 分别考察了以Si N Ps 和Si M Ps 为载体,CAT 固定化后酶促反应最适温度的变化情况.由图5可知,Si N P 2CAT 的酶促反应最适温度较游离酶略有升高,处于44～48℃范围内;而Si M P 2CAT 的酶促反应最适温度则较游离酶略有下降,约为43℃.由此可见,由于酶活回收率和热稳定性的综合影响,Si N Ps 和Si M Ps 这两种载体对CAT 所产生的生物效应都表现得不是非常明显,但相对而言,Si N Ps 作为CAT 的固定化载体在酶促反应最适温度方面的优越性要稍强于Si M Ps.F i g .5 O pti m u m te m pera ture of CAT(a ),S i M P 2CAT(b )and S i NP 2CAT(c)F i g .6 O pti m u m te m pera ture of HRP(a ),S i NP 2HRP(b )and S i M P 2HRP(c )3961 No .9 石 慧等:二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应分别考察了以Si N Ps 和Si M Ps 为载体,HRP 固定化后酶促反应最适温度的变化情况.由图6可知,Si N P 2HRP 的酶促反应最适温度较游离酶下降至30℃左右;而Si M P 2HRP 的酶促反应最适温度却大幅提升至90℃左右,比Si N P 2HRP 提高了60℃.由此可见,Si M Ps 作为HRP 的固定化载体在酶促反应最适温度方面的优越性远远大于Si N Ps .这是由于Si M Ps 能够对HRP 的热稳定性产生强正面生物效应而导致了Si M P 2HRP 酶促反应最适温度的大幅上升.综合来看,在酶促反应最适温度方面,由于酶活回收率和热稳定性二者变化情况的综合影响,使得Si N Ps 和Si M Ps 分别作为固定化酶载体对不同类型的酶所产生的生物效应表现出不统一性和无规律性,即分别以Si N Ps 和Si M Ps 作为载体,对CAT 进行固定化时,Si N Ps 所产生的生物效应要稍优于Si M Ps;而对HRP 进行固定化时,Si M Ps 所产生的生物效应则要远远优于Si N Ps .2.2.4 二氧化硅纳米颗粒与微米颗粒分别作为载体对固定化酶在水2有机溶剂混合体系中催化能力的影响 许多有机试剂都能抑制酶的活性,但也有许多酶促反应在有机相中进行会取得更好的效果[18,19],因此,酶在有机试剂中的稳定性显得非常重要.采用尿素作为有机相,分别以Si N Ps 和Si M Ps 作为载体,CAT 被固定化后在水2尿素混合体系中催化能力的变化情况如图7所示;采用乙醇作为有机相,分别以Si N Ps 和Si M Ps 作为载体,HRP 被固定化后在水2乙醇混合体系中催化能力的变化情况如图8所示.F i g .7 Effects of the urea concen tra ti on on the acti v ityof CAT,S i NP 2CAT and S i M P 2CAT F i g .8 Effects of the volu m e fracti on of a lcohol on the acti v ity of HRP,S i NP 2HRP and S i M P 2HRP由图7和图8可见,随着有机相浓度的增大,酶及其固定化产物的活力都呈现出下降的趋势.但在相同条件下,下降的程度却各有不同,即在水2有机溶剂混合体系中的催化能力和稳定性各不相同.当分别以Si N Ps 和Si M Ps 作为载体对CAT 进行固定时,在相同尿素浓度条件下,Si M P 2CAT 和Si N P 2CAT 的相对活力都明显高于CAT,而相比较而言,前者在多数情况下会稍稍高于后者.特别是当反应体系中的尿素浓度高达8mol/L 时,游离CAT 的活力完全丧失,Si M P 2CAT 和Si N P 2CAT 却仍然分别保留8186%和3167%的相对活力,表现出对尿素较强的抵御能力.当分别以Si N Ps 和Si M Ps 作为载体对HRP 进行固定时,在乙醇体积分数相同的条件下,Si N P 2HRP 和Si M P 2HRP 的相对活力要远远高于HRP,但二者之间没有明显的规律性差异.特别是当乙醇体积分数最终增加至80%时,HRP 仅剩余初始33127%的活力,但固定化HRP 仍保留初始77%左右的活力,是前者的2倍多,表现出在水2乙醇混合反应体系中的高稳定性.总之,从对固定化酶在水2有机溶剂混合体系中催化能力的影响情况来看,无论是以Si N Ps 为载体还是以Si M Ps 为载体,所形成的固定化酶在有机相中的稳定性都得到了明显提高,这一方面可能是由于酶所依赖的载体能在有机溶剂中稳定存在,从而使酶在有机溶剂中的稳定性得以保证,另一方面,还可能是因为载体使固定于其上的酶分子形成一个相对亲水的高生物亲和环境,从而使得其催化能力得到保证.参 考 文 献[1] Chen Z .,Meng H.,Xing G .,et al ..Toxicol ogy Lett .[J ],2006,163(2):109—120[2] HE Xiao 2Xiao (何晓晓).A Study of B i ocompatible Core 2shell Nanoparticles and ItsApp licati on in B i omedicine (生物亲和性核壳纳米颗粒研究及其在生物/医学中的应用)[D ],Changsha:Hunan University,2003:48—544961高等学校化学学报 Vol .28 [3] 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1,2,4(1.S tate Key L aboratory of Che m o /B iosensing and Che m o m etrics,2.Engineering Center for B io m edicine,3.Institute of L ife Science &B iological Technology,4.Key L aboratory for B io 2N anotechnology andM olecule Engineering of Hunan Province,Changsha 410082,China )Abstract I n this paper,the differences bet w een silica nanoparticles (Si N Ps )and silica m icr oparticles (Si M Ps )in the bi oeffects of the m as carriers for enzy me i m mobilizati on were investigated .By choosing bovine liver catalases and horseradish per oxidases as the multi m eric enzy me model and monoer enzy me model,res pec 2tively,f our kinds of i m mobilized enzy mes were obtained thr ough the covalently binding method .After the characterizati on of above f our i m mobilized enzy mes,the f oll owing conclusi on was stated .Firstly,in the yields of enzy me activity,Si N Ps exhibit non 2selective excellent bi ocompatibility t o both enzy me models;secondly,Si M Ps are superi or t o Si N Ps on ther mostability;thirdly,both Si N Ps and Si M Ps could greatly i m p r ove the sta 2bility of enzy mes in organic s olvents;lastly,there is no obvi ous rule indicated on the op ti m um te mperature of enzy me catalysis,na mely,Si N Ps are better than Si M Ps in the multi m eric enzy me model and Si M Ps possess much more advantages over Si N Ps in the monomer enzy me model .The results would be instructi onal t o the evaluati on of nano materials ′bi oeffcts and the app licati on of nanomaterials f or enzy me i m mobilizati on .Keywords Silica nanoparticles;Silica m icr oparticles;Carriers f or i m mobilizati on;Enzy me;B i oeffect(Ed .:A,G )5961 No .9 石 慧等:二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应。
纳米科技用于医用材料表面修饰的方法指南
纳米科技用于医用材料表面修饰的方法指南引言：医用材料的表面修饰在改善其性能、增强其功能以及提高生物相容性方面起着重要作用。
纳米科技为医用材料的表面修饰提供了许多新颖的方法和技术。
本指南将介绍一些常用的纳米科技方法，包括物理修饰、化学修饰和生物修饰，以及它们在医用材料上的应用。
一、物理修饰方法1. 纳米粒子覆盖层技术纳米粒子覆盖层技术是指通过将纳米颗粒覆盖在医用材料表面来改变其性质。
常见的纳米颗粒包括金属纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒等。
通过选择合适的纳米粒子，可以调节表面粗糙度、增加比表面积、改变表面电荷等，从而提高材料的生物相容性和功能。
2. 纳米结构化表面纳米结构化表面是通过纳米加工技术在医用材料表面形成一定的纳米结构，如纳米柱、纳米膜等。
这些纳米结构可以增强材料的力学强度、表面硬度和疏水性，同时增加材料与生物细胞之间的界面面积，提高细胞附着性和生物活性。
二、化学修饰方法1. 自组装膜技术自组装膜技术是一种将有机分子自发地、有序地组装在材料表面形成薄膜的方法。
通过选择具有特定功能的有机分子，可以实现表面的抗菌性、抗血栓性、细胞识别等功能。
同时，自组装膜技术还可以控制分子在表面的排列方式，从而调节材料的疏水性、亲水性和光学性能。
2. 化学修饰化学修饰是通过在医用材料表面引入特定的功能基团或化学反应位点来实现修饰效果。
常见的化学修饰方法包括表面改性、共价键合和化学吸附等。
通过选择适当的化学修饰方法，可以实现表面的抗菌性、降解性、生物活性等功能。
三、生物修饰方法1. 蛋白质吸附蛋白质吸附是指将蛋白质吸附在医用材料表面，形成一层蛋白质膜，从而改变材料的表面性质。
通过选择特定的蛋白质，可以实现在表面形成生物活性群体、增强细胞黏附以及调节细胞信号转导等功能。
2. 生物分子组装生物分子组装是指利用生物分子的自组装性质在材料表面形成分子层或纳米粒子组装膜。
常见的生物分子包括DNA、蛋白质、多肽等。
通过选择合适的生物分子并控制它们的组装方式，可以实现表面的生物识别、细胞定向生长等功能。
二氧化硅表面沉积pda 方法
二氧化硅表面沉积pda 方法
二氧化硅表面沉积PDA方法是一种使二氧化硅表面上沉积聚二胺（PDA）的方法。
PDA具有很多优良的物理和化学性质，因此它在材料科学领域有着广泛的应用。
在这种方法中，首先需要合成二氧化硅的表面。
一种常用的方法是通过溶胶凝胶法来制备二氧化硅薄膜或颗粒。
这种方法涉及到溶胶的制备，然后将溶胶转化为凝胶，最后通过热处理使凝胶转变为固态二氧化硅。
接下来，需要将制备好的二氧化硅样品与聚二胺溶液接触。
聚二胺溶液可以通过化学合成或商业购买获得。
将二氧化硅样品和聚二胺溶液置于一起，经过一定的反应时间，PDA分子会逐渐吸附到二氧化硅表面，并形成均匀的薄膜。
为了提高PDA的沉积效率和质量，可以采取一些改进措施。
例如，可以优化反应条件，调整溶液的浓度和温度，以及增加反应时间。
此外，还可以在二氧化硅样品表面进行预处理，例如使用等离子体处理或化学修饰，以增加表面活性，使聚二胺更容易吸附。
最后，通过洗涤和干燥步骤，可以去除未吸附的聚二胺分子，并得到纯净的PDA薄膜。
这种制备方法简单、高效，并且可以在各种基底上实施。
总而言之，二氧化硅表面沉积PDA方法是一种常用的材料制备技术。
通过这种方法可以制备出具有优良性能的PDA薄膜，为材料科学和应用领域提供了新的可能性。
纳米材料的表面修饰和改性
纳米材料的表面修饰和改性随着科技的不断进步和发展，纳米材料在各个领域中得到了广泛的应用。
纳米材料的小尺寸、高比表面积和独特的物理、化学性质使得它们在生物医学、电子工程、能源、化学和环境等领域中拥有广泛的应用前景。
其中，纳米材料的表面修饰和改性是影响其物理、化学和生物性能的关键因素之一。
纳米材料的表面修饰是指在纳米材料表面引入特定的功能分子或化学基团，以改变其表面化学性质和形貌的过程。
通过表面修饰，可以实现纳米材料在不同领域中的特定应用，例如：在生物领域中，可以通过表面修饰实现靶向治疗和药物释放；在电子领域中，可以通过表面修饰实现导电性能和电子传输的优化。
纳米材料的表面修饰主要包括物理方法和化学方法两种。
物理方法包括离子束辐照、等离子体处理、溅射、蒸镀和自组装等，这些方法实现表面修饰的过程中不需要涉及化学反应。
化学方法则包括物理吸附、共价键接和离子交换等，这些方法需要涉及化学反应才能实现表面修饰。
物理方法中，离子束辐照是一种常用的表面修饰方法，通过用不同的离子束辐照纳米材料表面，可以实现对表面化学性质的改变。
例如，硝酸纤维素通过氧离子束辐照可以实现表面羧基的引入，从而实现其在药物释放方面的应用。
另外，等离子体处理也是一种常见的表面修饰方法，在等离子体处理过程中，通过将纳米材料放置在等离子体中，可以实现表面化学活性基团的引入和表面的清洁。
化学方法中，物理吸附是一种简单、易于实现的表面修饰方法。
物理吸附法是指将分子或离子吸附在纳米材料表面，利用分子或离子之间的静电吸引力实现修饰。
共价键接是一种将分子或离子与纳米材料表面共价键连接的方法，常用的共价键接反应包括硫醇和纳米金表面的反应、芳香酮和纳米二氧化硅表面的反应等。
此外，离子交换是一种将纳米材料表面原子或分子与溶液中的离子进行交换的方法。
离子交换的方法可以实现对表面电性质的调控，从而可以将其用于电子电器或催化反应等领域。
离子交换的方法还可以实现对分子或离子在表面的吸附，从而实现表面功能化。
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二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法
一、二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法
1、电沉积法
电沉积法是利用电化学方法将氨基修饰到二氧化硅纳米颗粒表
面上的一种常用方法，其基本原理是利用电极反应电位(EP)的变化来控制修饰过程。
常用的电极材料有锰酸铵（MMA）或碳纤维碳电极（CPE），常用的溶液环境有氨水、甲醇、乙醇或其他含有氨基的配体，可以通过调节溶液中的酸碱性和电位来控制修饰速率，从而改变氨基的修饰效果。
2、溅射技术
溅射技术也是一种常用的二氧化硅纳米颗粒表面修饰氨基的方法，即将氨基分子沿着高速小粒子的外表面溅射到二氧化硅纳米颗粒表面上。
从而实现了氨基分子与二氧化硅纳米颗粒表面的牢固结合，而不是传统的电化学修饰法，可以获得更好的修饰效果。
3、化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）是把氨基分子以气体的形式溅射到硅纳米
颗粒表面，从而在表面形成一层或多层氨基修饰层的方法。
CVD有良好的修饰效果，能够控制氨基分子的分布状态，并可以通过调节反应温度来改变氨基层的厚度。
4、聚合物复合技术
聚合物复合技术是一种把聚合物和二氧化硅纳米颗粒结合起来，从而在聚合物邻近表面实现氨基修饰的方法。
这种方法利用聚合物的
溶解特性来把氨基与聚合物偶联，从而在聚合物表面形成氨基修饰层，当聚合物与二氧化硅纳米颗粒结合时，氨基修饰层也可以从聚合物表面转移到二氧化硅纳米颗粒表面上，从而达到修饰二氧化硅纳米颗粒表面的目的。