[发明专利]利用磁小体制备哑铃型复合纳米材料的方法

说明书

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及利用磁小体制备哑铃型复合纳米材料的方法。本发明发现磁小体可与银、金等贵金属离子作用，使得贵金属离子在磁小体的特定晶面生成纳米颗粒，制备哑铃型复合纳米材料。本发明通过将磁小体与金属盐溶液进行孵育制备哑铃型磁小体复合纳米材料，该制备方法简单易行，在制备过程中不需要使用高温高压装置和有机催化剂，是一种环境友好型的制备方法，具有较高的应用价值，适于广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及磁小体在制备哑铃型复合纳米材料中的应用以及利用磁小体制备哑铃型磁小体-贵金属复合纳米材料的方法。

背景技术

磁小体(magnetosome，bacterial magnetic nanoparticle，BMPs)是趋磁细菌在体内合成的、单位膜包被的磁性纳米颗粒，主要由Fe₃O₄或Fe₃S₄组成。外层的单位膜称为磁小体膜，膜上含有多种与磁小体合成相关的膜蛋白。趋磁细菌在自然界分布广泛，且种类多样，具有螺状、杆状、球状和多细胞等形态。不同种类趋磁细菌合成的磁小体晶型和大小各异。Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1是趋磁螺菌的模式菌株，是为数不多的既可摇瓶又可发酵罐培养的菌株，并且磁小体的产量较高。MSR-1合成的磁小体为立方八面体型，直径30-50nm，核心部分是Fe₃O₄。磁小体膜蛋白中的MamC和MamF的含量最丰富。申请人在前期研究中分别将其敲除，构建相应的突变株MSR-ΔF和MSR-ΔC。经发酵罐培养，突变株MSR-ΔF和MSR-ΔC均可合成磁小体。

趋磁细菌合成的磁小体大小均一、晶型稳定，具有单磁畴、顺磁性，可选择的形态多样，且由于有单位膜包被，相对容易分散，是理想的三维纳米磁性材料。通过化学修饰或磁小体的表面展示技术，磁小体可用于基因转染，肿瘤的检测和靶向治疗，环境污染物或病原菌的检测等。但是，目前磁小体的应用一直在模仿商业磁珠，缺少创新性，也无法突出磁小体的特征。探寻和发现磁小体应用的新领域具有重要意义。

复合型纳米材料是目前研究的热点，如Fe₃O₄-Au、Fe₃O₄-Ag、和Fe₃O₄-Pt等，其中，尤其是哑铃型纳米复合材料的制备和应用的研究更为热门。复合材料既保留了单个材料的特性，同时由于两材料间存在电子传递，又赋予其新的特征，具有较高的应用价值。如哑铃型的Fe₃O₄-Ag复合材料，既保留了纳米银的特性，可用于杀菌、防腐和化学催化剂等；又具有磁学特性，可用于磁热疗、造影剂等；而且还具有光学活性，可制成纳米棱镜。Fe₃O₄晶体与纳米Ag之间存在电子传递，提高了复合材料的性能，使得其具有催化活性高，造影效果好和热比容高等特点。同时复合材料容易回收，能够防止纳米银的扩散，减少纳米材料使用过程中对环境造成的污染和人体危害。

目前，哑铃型的纳米复合材料制备较为困难，多是通过化学法制备，需要高温的反应釜和易燃易爆有机溶剂的催化，对实验设备和操作者的要求较为严格，并且易造成环境的污染。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明的目的在于提供磁小体在制备哑铃型复合纳米材料中的应用以及利用磁小体制备哑铃型磁小体-贵金属复合纳米材料的方法。

一般地，当金属离子与由单位膜包被的粒子相互作用时，通常会被认为金属离子由于正负电荷的作用，会均匀地沉积在单位膜上，很难想到金属离子会在粒子的特定晶面聚集生成纳米颗粒。磁小体的表面由单位膜包被，基于磁小体的这种性质，尽管磁小体具有优异的物理化学性质，是理想的材料选择，但是，现有技术中从未有过关于磁小体形成哑铃型复合材料的研究。本发明意外地发现，当磁小体与贵金属离子相互作用时，金属离子可在其特定的晶面形成纳米颗粒，形成哑铃型结构的复合材料。