水溶性磁性纳米颗粒的合成及其传感特性研究

论文总字数：2546字

一、实验目的：

合成MnFe₂O₄磁性纳米粒子

二、实验材料和设备：

1. 实验材料

Iron (III) acetylacetonate [99.9%, Fe(acac)₃] (三乙酰丙酮铁); manganese (II) acetylacetonate [Mn(acac)₂](二乙酰丙酮锰); tet-raethylene glycol (99.5%) (四甘醇); ethanol (99.5%) (乙醇)，,3,6-Dioxaoctanedioic acid（3,6-二氧苯贰酸）;

2. 仪器设备

机械搅拌器（IKA）；空气加热套（国产）；三口烧瓶；冷凝管，玻璃仪器若干，离心机，真空干燥箱。

三、实验方法：

合成MnFe₂O₄纳米粒子

首先称取0.71g Fe(acac)3(2.0mmol)， 0.25gMn(acac)2 (1.0mmol),0.178g,3,6-Dioxaoctanedioic acid（1.0mmol）用量筒称量18ml四甘醇。然后将三种粉末以及四甘醇加入三口烧瓶中，在氮气保护和磁力搅拌下不间断加热到110度。在加热一小时后，将溶液加热至210度并保持两小时，该溶液在295度环境下回流一小时，然后将黑棕色混合物在去除热源后自然冷却到室温。然后，加入乙醇，溶液于5000 rpm条件下离心15分钟去除沉淀，后溶液于8000 rpm条件下离心15分钟去除溶剂再加入乙醇洗涤。在经过乙醇洗涤三次后，一种黑色的沉淀物就可以均匀分散在PBS溶液中。

磁性纳米颗粒的检测特性

连接Anti-IgG的NPs和IgG抗原反应

实验药品

连接有Anti-IgG的磁性纳米颗粒（1mg/ml） 2ml，IgG抗原（20mg/ml）0.1ml；PBS溶液（PH7.3~7.4）；

实验器材

实验方法

首先将IgG抗原运用10μl移液器、200μl移液器、1ml移液器和适量的PBS溶液配置成0μg/ml、2*10-¹⁷μg/ml、2*10-¹⁶μg/ml、依次按照10倍梯度至2μg/ml溶液并编号放至4摄氏度冰箱内储存；然后选取一特定浓度的连接有Anti-IgG的磁性纳米颗粒溶液，分别将0.5ml的连接有Anti-IgG的磁性纳米颗粒溶液和0.5ml不同浓度梯度的IgG抗原混合，后放至脱色摇床上缓慢晃动一小时后，轻轻拿起该反应物，用200μl移液器吸取制备三个检测样本，并在低场核磁共振仪上完成T₂时间的检测，并绘制加入不同浓度的IgG抗原和对应变化的T₂时间特性曲线；重复三次。在得到曲线后，更换不同的浓度以找到传感特性的变化最大的连接Anti-IgG的NPs浓度以及对应的传感特性曲线。

连接Anti-AFP的NPs和AFP抗原反应

.实验药品

连接有Anti-AFP的磁性纳米颗粒（1mg/ml）1ml，AFP抗原（20mg/ml）0.1ml；PBS溶液（PH7.3~7.4）；

实验器材

实验方法

首先将AFP抗原运用10μl移液器、200μl移液器、1ml移液器和适量的PBS溶液配置成0μg/ml、2*10-¹⁷μg/ml、2*10-¹⁶μg/ml、依次按照10倍梯度至2μg/ml溶液并编号放至4摄氏度冰箱内储存；然后选取上一实验测量得到的传感特性最优良的浓度的连接有Anti-AFP的磁性纳米颗粒溶液，分别将0.5ml的连接有Anti-AFP的磁性纳米颗粒溶液和0.5ml不同浓度梯度的AFP抗原混合，后放至脱色摇床上缓慢晃动一小时后，轻轻拿起该反应物，用200μl移液器吸取制备三个检测样本，并在低场核磁共振仪上完成T₂时间的检测，并绘制加入不同浓度的AFP抗原和对应变化的T₂时间特性曲线；重复三次。在得到曲线后，更换不同的浓度以找到传感特性的变化最大的连接Anti-IgG的NPs浓度以及对应的传感特性曲线。

连接Anti-IgG和Anti-AFP磁性纳米颗粒特异性检测

实验药品

连接有Anti-AFP的磁性纳米颗粒（1mg/ml）1ml，AFP抗原（20mg/ml）0.1ml；PBS溶液（PH7.3~7.4）；

实验器材

实验方法

在进行完毕上述两个实验之后，我们根据在传感特性内加入IgG抗原后T2时间变化最大的点来配制AFP抗原溶液浓度，并在传感特性内加入AFP抗原后T2时间变化最大的点来配制IgG抗原溶液浓度；之后用以上实验确定浓度的0.5ml连接Anti-AFP的NPs和0.5ml上述浓度的IgG抗原混合在一起，用以上实验确定浓度的0.5ml连接Anti-IgG的NPs和0.5ml上述浓度的AFP抗原混合在一起；在脱色摇床上缓慢摇晃1小时后，轻轻拿起该反应物，用200μl移液器吸取制备三个检测样本，并在低场核磁共振仪上完成T2时间的检测，并绘制两者的浓度和T2时间特性曲线。重复上述步骤两次，整理数据，绘制图像。

经过大量的测试，本文作者发现，当连接抗体的磁性纳米颗粒溶液浓度与T₂时间的传感特性在0.1μg/ml和50μg/ml的时候，溶液传感特性并不稳定，在1μg/ml10μg/ml的时候溶液的浓度与T₂时间的传感特性并不明显，而在5μg/ml的时候的溶液浓度和T₂时间的传感特性最明显，因此选择此浓度磁性纳米颗粒进行检测，最后测得的传感特性图如下：

图4-5 5μg/ml连接Anti-IgG的NPs与IgG抗原反应特性曲线

图4—6 5μg/ml连接Anti-IgG的NPs与IgG抗原反应拟合特性曲线

图4-7 5μg/ml连接Anti-AFP的NPs与AFP抗原反应特性曲线

图4-8 5μg/ml连接Anti-AFP的NPs与AFP抗原反应拟合特性曲线

如上面四图即为在经过大量的数据处理之后找到的具有规律性的传感特性曲线以及拟合曲线，从图中我们可以看到，每个点的方差均在0.5以下，绝大多数点为0.2左右，而每个浓度梯度的T₂时间变化在10ms左右，所以稳定的误差范围在2%以内，因此我们可以说初步找到了两种抗原和相对应的连接有特异性抗原的水溶性磁性纳米颗粒的T₂时间和浓度的对应关系。

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