磁性核壳和介孔结构二氧化硅纳米粒子的制备及DNA提取应用

摘要

最近磁性介孔二氧化硅纳米粒子(MMSN)的制备和应用已经成为一个热门的研究课题，主要是因为其拥有较大的比表面积和独特的孔道结构，可以极大地提高对目标分子的结合能力。并且，这种大小可调节的孔径，窄的尺寸分布，丰富的表面结合位点，较强的磁响应强度，使其成为一种非常理想的吸附载体。同时，通过引入氨基、硫醇以及糖类化合物到表面对其进行改性，可以在表面带有各种所需基团，极大地增强在吸附方面的应用。有研究表明，经过氨基修饰后的表面在酸性条件下通过氨基的质子化使其带有正电荷，可以静电结合表面带有负电荷的DNA分子而不需要任何其他的绑定剂。因此，这就提供给我们一个有效的方案来实现DNA的快速有效分离。
　　本研究利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板阳离子表面活性剂，通过一种改性的凝胶-溶胶法来制备功能化的MMSN，同时也制备了普通的核壳结构磁性二氧化硅纳米粒子(Fe3O4@SiO2)，并利用氨基硅烷试剂在其表面修饰氨基的Fe3O4@SiO2@EDPS磁性纳米粒子。最后，我们还利用环己烷作为有机溶胀剂，成功制备出孔径更大的磁性介孔二氧化硅纳米粒子。利用透射电镜、磁强振动测试、氮气吸脱附和动态光散射对所制备磁性纳米粒子的形貌结构、磁特性、孔道结构、分散性以及表面电位进行了研究，结果表明所制备的各种纳米粒子结构完整，粒径均匀，分散性好，孔径均一。对这些纳米粒子的DNA分离能力进行了评估，计算出对DNA的最大吸附容量，结果发现相比于普通的核壳结构纳米粒子Fe3O4@SiO2@EDPS(138.44μg/mg)，所制备MMSN@EDPS的最大吸附容量得到了很大的提高(210.22μg/mg)。此外，将MMSN@EDPS对DNA的吸附能力和商业试剂提取盒进行了对比，发现试剂盒的吸附容量为246.08μg/mg，这说明我们制备的MMSN@EDPS已经达到商业试剂水平。同时，本实验中温和的实验条件和吸附过程也会促进我们的MMSN@EDPS成为一个理想的吸附载体。