磁性纳米材料固定化微杆菌细胞的研究(2)
3.2 实验方法 11
3.2.1 磁性壳聚糖Fe3O4纳米材料的制备 11
3.2.2 磁性壳聚糖纳米材料固定微杆菌细胞的实验方法 11
3.2.3 酶活测定 12
4 实验结果与讨论 13
4.1磁性Fe3O4/CS纳米颗粒的表征 13
4.1.1磁性Fe3O4 /CS纳米颗粒的红外光谱分析(FTIR) 13
4.1.2 磁性Fe3O4 /CS纳米颗粒的X射线衍射 14
4.1.3 磁性壳聚糖Fe3O4纳米颗粒扫描电镜图(SEM) 14
4.1.4 磁性Fe3O4/CS纳米颗粒的磁滞回线 15
4.2 磁性壳聚糖纳米材料固定微杆菌细胞条件的优化 16
4.2.1 磁性Fe3O4 /CS纳米材料与微杆菌细胞吸附量关系 16
4.2.2 时间对磁性Fe3O4 /CS纳米材料固定化细胞的影响 16
4.2.3 pH对磁性Fe3O4/CS材料固定化细胞的影响 17
4.2.4 磁性Fe3O4/CS材料固定化细胞的效果 17
4.3 固定化细胞性能研究 18
4.3.1 pH对固定化细胞和游离细胞活性的影响 18
4.3.2 pH对固定化细胞和游离细胞稳定性的影响 19
4.3.3 温度对固定化细胞和游离细胞活性的影响 19
4.3.4 温度对固定化细胞和游离细胞稳定性的影响 20
4.3.5 固定化细胞重复利用 21
5 总结与展望 22
致谢 23
参考文献 23
1 研究背景
1.1 磁性纳米材料研究的意义
纳米材料，又称纳米结构材料，是指在三文空间中至少有一文处于纳米尺度范围内的材料(1~100 nm)，或者由它们作为基本单元构成的材料，是尺寸介于原子、分子和宏观物体之间的介观体系，因此，纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。而纳米磁性材料和纳米磁性又分别是纳米科学技术和纳米物性的一个组成部分。颗粒的磁性，理论上始于20世纪初期发展起来的磁畴理论，理论与实验表明：当磁性微粒处于单畴尺寸时，矫顽力将呈现极大值。铁磁材料，如铁、镍、钻等磁性单畴临界尺寸大约处于10 nm 量级，在应用上，可以作为高矫顽力的永磁材料和磁记录材料。由于颗粒磁性与其尺寸有关，若尺寸进一步减小，颗粒将在一定的温度范围内将呈现出超顺磁性[1]。利用微粒的超顺磁性，人们在50年代开始对镍纳米微粒的低温磁性进行了研究，提出了磁宏观量子隧道效应的概念，并在60年代末期研制成了磁性液体。60年代非晶态磁性材料的诞生为磁性材料增添了新的一页，也为80年代纳米微晶磁性材料（纳米微晶软磁材料、纳米复合永磁材料）的问世铺平了道路。80年代以后，在理论和实验这两个方面，开始对纳米磁性微粒的磁宏观量-T-隧道效应进行研究，现已成为基础研究的重要课题之一。如1988年首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应，叩开了新兴的磁电子学的大门，为纳米磁性材料的研究开拓了新的领域[2,3]。
磁性纳米材料的特点：量子尺寸效应：材料的能级间距是和原子数N 成反比的，因此，当颗粒尺度小到一定的程度，颗粒内含有的原子数N 有限，纳米金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散，纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道，能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能、磁能、静电能、光子能等时，就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。小尺寸效应：当粒子尺度小到可以与光波波长、磁交换长度、磁畴壁宽度、传导电子德布罗意波长、超导态相干长度等物理特征长度相当或更小时，原有晶体周期性边界条件破坏，物性也就表现出新的效应，如从磁有序变成磁无序、磁矫顽力变化、金属熔点下降等。宏观量子隧道效应：微观粒子具有穿越势垒的能力，称为量子隧道效应。而在马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中，发现宏观磁学量如磁化强度，磁通量等也具有隧道效应，这就是宏观量子隧道效应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限[4]。