[发明专利]静态弱磁场诱导生物合成Fe3O4磁性纳米微粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于铁氧体纳米材料制备领域，具体涉及一种利用磁场诱导生物合成Fe₃O₄磁性纳米微粒的方法。

 

背景技术

铁氧体纳米磁性材料是一种非常重要的无机功能材料，其应用涉及到电子、信息、机电、汽车、冶金、航天航空、交通运输系统、工程、生物、医学等领域，在高密度磁记录、磁流体、磁传感器和微波材料以及催化、环境治理等方面将得到广泛的应用。

铁氧体磁性纳米材料因其具有的磁性质，成为目前世界材料领域的研究热点。纳米氧化铁在高磁记录密度方面有优异的工作性能，记录密度约为普通氧化铁的10倍。铁氧体磁性纳米材料，具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点，由于其良好的生物活性、亲和性或反应活性，可结合各种功能分子如酶、抗体、细胞、DNA或RNA等，因而在靶向药物、酶的固定化、免疫测定、细胞的分离与分类等领域有广泛的应用。

近年来化学法制备纳米铁氧体磁性材料引起了人们的广泛关注，化学合成法制得的材料颗粒尺寸、形状、组分可控，而且材料的性能可根据条件进行改善，然而化学法还存在一些不足，如制备的磁性纳米颗粒易团聚，抗磁干扰能力较弱，在磁铁诱导下发生团聚现象，并且在使用分散剂的基础上，造成了医药领域和环境治理领域应用中的生物降解的障碍。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种解决传统化学共沉淀法合成的磁性纳米颗粒易团聚，抗磁干扰能力弱，磁铁诱导下发生团聚现象的问题，在相对简单的条件下通过对氧化亚铁硫杆菌施加外界静态磁场，得到一套培养调节较为温和，外界条件控制简单，且可以有效合成超顺磁性微粒的方法。

生物方法产生的磁小体Fe₃O₄纳米颗粒，是在生物体胞内的囊泡矿化而成的，受基因调控，大小均匀，形态相似，再者其外包裹有一层磷脂膜，能阻止磁小体颗粒团聚。此外，对于医药医学的发展，生物合成的磁性纳米材料因其具有更好的生物兼容性而更被推崇。

所谓超顺磁性就是指所有单磁畴颗粒集合体的磁性。在无外加磁场时，由于物质原子做无规则的热振动，宏观看没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，物质显示极弱的磁性。本发明中外加5-10mT范围的静态弱磁场对氧化亚铁硫杆菌影响作用最大，促进其生长，合成的更多的超顺磁性Fe₃O₄微粒，更有利于诱导氧化亚铁硫杆菌合成Fe₃O₄微粒。在图2的设计中本发明利用铁的晶体结构、内应力等不均匀性很小，从而矫顽力很小，所以使它磁化或去磁都不需要很强的磁场的铁圈效应原理增加局部磁场强度。

本发明采取以下技术方案：静态弱磁场诱导生物合成Fe₃O₄磁性纳米微粒的方法，

包括以下步骤：

（1）将菌浓度达到10⁸-10¹⁰个/mL的氧化亚铁硫杆菌的菌液为原料，置于试管中，在中曝磁的磁场强度范围为5-10mT中曝磁24-25h；

（2）将步骤1处理曝磁后的菌液转接至锥形瓶中，放入生物振荡培养箱中，在恒温25～35°C的温度条件下以150-200r/min；的转速振荡培养20～28h；过程中测量菌液OD值，对振荡培养后的菌液先滤去固体杂质后使用胶皮管接抽气机进行抽滤，过滤材料用孔径0.45μm的微孔滤膜，抽滤后得到氧化亚铁硫杆菌菌体，最终得到菌体内合成的Fe₃O₄超顺磁性纳米微粒。

本发明的技术方案，其突出优点在于所用材料易于得到，外界条件控制简单，通过静态弱磁场作用促进氧化亚铁硫杆菌体生长，有效合成超顺磁性Fe₃O₄微粒，通过细菌菌体的包裹极大地降低纳米Fe₃O₄的弱磁性含量，避免了普通方法抗磁干扰能力较弱，在磁铁诱导下发生团聚现象的缺点。

 

附图说明

图1为所使用菌种的透射电镜照片示意图（箭头所指出为菌体内合成的Fe₃O₄磁性纳米颗粒）。

图2为经磁场作用后氧化亚铁硫杆菌体内Fe₃O₄超顺磁性纳米颗粒形态透射电镜照片示意图。

 

具体实施方式