[发明专利]一种自组装寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自组装寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子及其制备方法和应用。本发明通过简单物理吸附，将含有半胱氨酸和碱性氨基酸残基交替排列的巯基寡肽自组装在磁性碳复合纳米粒子表面，形成稳定的巯基功能化磁性碳复合纳米粒子，利用巯基与铜离子之间的强相互作用选择性分离富集水溶液中的铜离子。本发明巯基功能化磁性复合纳米粒子制备方法简单，合成过程绿色环保，条件温和，可以快速有效的选择性吸附铜离子，具有快速简便、吸附效率高、选择性好、重复性好的优点，可适用于不同分离富集材料表面快速功能化。

技术领域

本发明属于纳米材料表面功能化技术领域，具体涉及一种自组装寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子，以及该复合纳米粒子的制备方法和在选择性分离富集铜离子中的应用。

背景技术

环境污染日益成为人们越来越关注的问题，其中重金属污染严重影响人类身体健康，因为重金属浓度过高不容易在体内进行肝脏分解代谢，而易于积存在大脑、肾脏等器官，从而引起基因突变，影响细胞遗传，严重时会产生畸胎或诱发癌症等。铜离子广泛应用于电镀、电解、农药、摄影、造纸等行业，因此，从废水中除去残余重金属离子成为当务之急。目前固相萃取是金属离子测定前分离或预浓缩最有效的方法，研究人员合成了不同类型的纳米材料，如碳、PS、SiO₂和Fe₃O₄等，并对其进行不同基团功能化，用于金属离子分离。众所周知，碳材料对金属离子和有机化合物具有较高的吸附能力，为了分离方便，常用磁性碳纳米材料作为固相萃取金属离子的萃取剂。许多研究小组对磁性碳材料进行各种功能基团共价修饰，如氨基、羧基、巯基、羟基等，以增强材料的选择性。但大多共价修饰过程费时费力、步骤多、成本高。因此，探索高效、经济、简便、选择性好的萃取材料成为当务之急。

多肽是富含各种基团如氨基、巯基、羟基、羧基等的多官能团分子，已被成功用于各种生化材质表面的修饰材料，以期获得不同功能基团修饰的功能化材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种自组装寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子，并为该复合纳米粒子提供一种制备方法和应用。

针对上述目的，本发明所采用的复合纳米粒子是将含有半胱氨酸和碱性氨基酸残基交替排列的巯基寡肽自组装在磁性碳复合纳米粒子表面，得到稳定的巯基功能化磁性碳复合纳米粒子。

上述巯基寡肽的结构式如下所示：

式中X、Y、Z各自独立的代表中任意一种，n＝1或2。

上述的磁性碳复合纳米粒子为Fe₃O₄@C纳米粒子，其粒径为180～200nm。

本发明自组装寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子的制备方法为：将巯基寡肽加入到pH＝7.4的磷酸缓冲液中混合均匀，然后加入NaOH活化处理后的磁性碳复合纳米粒子，室温下震荡1～2h，得到巯基寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子。

上述制备方法中，所述巯基寡肽与磷酸缓冲液的质量-体积比为1～10mg:1mL，所述巯基寡肽与NaOH活化处理后的磁性碳复合纳米粒子的质量比为1:20～200。

本发明自组装寡肽功能化磁性碳复合纳米粒子可用于分离富集铜离子。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过一步自组装法，将巯基寡肽自组装在磁性碳纳米材料上，得到稳定的巯基功能化磁性碳复合纳米粒子。

2、本发明巯基功能化磁性碳复合纳米粒子具有较高的稳定性和选择性，利用巯基与铜离子之间的强相互作用，可以快速有效的选择性吸附水中及样品溶液中的铜离子，相比于键合法得到的功能材料，该材料具有较高的吸附效率和选择性。