磁刺激下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒影响骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:骨髓间充质干细胞在组织工程和骨再生中具有重要作用,然而如何促进骨髓间充质干细胞的成骨分化仍然是一个挑战。目的:探讨磁刺激下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。方法:采用水热法合成沸石咪唑酯骨架(ZIF-8),采用一锅法合成具有磁性的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒(材料制备中分别加入2.5,5,10,20μg的Fe_(3)O_(4)),通过扫描电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、振动样品磁强计检测等对Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒进行表征,筛选出合适的材料进行后续实验。提取4周龄SD大鼠骨髓间充质干细胞,分别与不同质量浓度(25,50,75,100,125μg/mL)的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒溶液共培养,CCK-8法检测细胞增殖,筛选出最佳的材料溶液质量浓度;筛选出材料溶液质量浓度后,施加磁刺激(磁场强度分别为0,50,100,150 MT),CCK-8法检测细胞增殖,筛选出最佳的磁场强度与Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒,用于骨髓间充质干细胞诱导分化实验。将SD大鼠骨髓间充质干细胞分别与ZIF-8、Fe_(3)O_(4)@ZIF-8、Fe_(3)O_(4)@ZIF-8(磁场干预)纳米颗粒溶液共培养,以单独培养的细胞为空白对照,成脂诱导后进行油红O染色,成骨诱导后进行碱性磷酸酶、茜素红染色与Runx2蛋白质量浓度检测。结果与结论:(1)扫描电镜下可见Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒呈现十二面体结构,随着材料中Fe_(3)O_(4)含量的增加,纳米颗粒的粒径增大,选择粒径约250 nm(该粒径下的纳米颗粒功能性及生物安全性较稳定)的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒(材料制备中分别加入5,10μg的Fe_(3)O_(4))进行后续实验。(2)CCK-8检测结果显示,在100MT磁场作用下,50μg/mL的Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒(材料制备中加入10μg的Fe_(3)O_(4))能够显著促进骨髓间充质干细胞的增殖,选择该条件下的纳米颗粒进行骨髓间充质干细胞成骨诱导分化实验。(3)成骨诱导后,Fe_(3)O_(4)@ZIF-8(磁场干预)组骨髓间充质干细胞的碱性磷酸酶活性、细胞外基质矿化程度与Runx2蛋白质量浓度均高于其他3组(P<0.05);成脂诱导后,Fe_(3)O_(4)@ZIF-8(磁场干预)组骨髓间充质干细胞的脂滴形成少于其他3组(P<0.05)。(4)结果表明,在特定的磁场条件下Fe_(3)O_(4)@ZIF-8纳米颗粒可以促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。

水热法制备BiFeO_3纳米颗粒及其交换偏置效应

为了研究BiFeO_3纳米颗粒体系中的交换偏置效应,采用水热合成法制备BiFeO_3纳米颗粒,分别利用X线衍射仪、扫描电子显微镜、磁学测量系统和X线光电子能谱对不同尺寸的样品进行结构表征、形貌表征、磁学性能分析和元素价态分析,并基于核壳结构模型对BiFeO_3纳米颗粒体系中存在的交换偏置效应进行解释.实验结果表明:适当的温度有利于制备出纯相BiFeO_3纳米颗粒,颗粒尺寸约为110nm,且具有良好的分散性和均一性.随着颗粒尺寸的减小,样品的磁性增强,磁化强度在50 kOe磁场下接近0.84 emu/g.在BiFeO_3纳米颗粒体系中观测到了明显的负交换偏置效应,其交换偏置场约为60Oe.此外,由元素价态分析可知,样品中的Fe元素均为二价态和三价态共存.

聚丙烯酰胺凝胶法合成BiFeO_3纳米颗粒

采用一种新的聚丙烯酰胺凝胶法制备了BiFeO3纳米颗粒.以无机盐溶液为原料,通过加入丙烯酰胺使溶液成胶;在溶液成胶过程中,丙烯酰胺聚合形成高分子网络骨架,为粒子提供生长的空间.实验表明,以EDTA作为络合剂可以获得高纯BiFeO3粉体.同时发现,在前驱体溶液中添加适量的葡萄糖,可有效抑制凝胶体在干燥过程中发生剧烈塌缩,对提高粉体的质量起到重要作用.SEM观察显示,制得的BiFeO3粉体的粒度分布均匀,颗粒近似呈球形,颗粒间无粘连团聚现象.DSC分析表明,样品的反铁磁和铁电相变温度分别为370和830℃.电滞回线和磁滞回线测量结果表明,样品在室温下具有明显的铁电性和弱铁磁性.

溶剂热法制备BiFeO_3基纳米颗粒光催化剂及其性能

以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为稳定剂,采用溶剂热法制得了纯相BiFeO_3纳米颗粒(A)和BiFeO_3/Bi_(25)FeO_(40)/Fe_2O_3复合纳米颗粒(B),并采用HRTEM、XRD、UV-Vis、SQUID对其结构和性能进行了表征。2种颗粒结晶良好,粒径小于10 nm,能有效光催化降解亚甲基蓝,磁性回收率分别为74.6%(A)和90.2%(B)。BiFeO_3/Bi_(25)FeO_(40)/Fe_2O_3复合纳米颗粒的光催化与磁性能均优于纯相BiFeO_3纳米颗粒,是因为复合纳米颗粒含有多种相,相界面存在异质结构有利于光生载流子的分离和迁移,并且对可见光的吸收能力更强。

BiFeO_3纳米颗粒的磁性和铁电性研究

在重整化Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的基础上,利用格林函数方法对BiFeO_3(BFO)纳米颗粒的多铁性能进行了微观研究。研究发现磁化强度和电极化强度均随温度升高而逐渐减小;当温度分别升高到磁性转变温度TN和铁电转变温度TC时,磁化强度和电极化强度分别变为零;TN和TC分别随磁性自旋间的耦合常数(Jb,Js)和铁电性赝自旋间的耦合常数(Bb,Bs)增加而向高温区移动;当磁电耦合常数(g)增大时,磁化强度和电极化强度均增大。研究还发现磁化曲线在转变温度TP为40K附近处有一峰值,这是纳米量级BFO的零场冷却曲线在低温区所特有的一种奇特现象。

PFC3D颗粒流模拟纳米黏土改良黄土三轴试验

基于PFC3D软件研究不同纳米材料、掺量、围压、干密度对改良黄土力学性能的影响,确定改良黄土宏细观之间的参数关系,通过建立改良黄土数值模型、三轴试验,获得了改良黄土的应力–应变曲线。将数值模拟的结果与室内试验的结果相比较,通过数值模拟和室内三轴试验,得出的改良黄土抗剪强度指标基本吻合。试验结果表明:(1)围压一定时,改良黄土试样偏应力随纳米黏土掺量的增加而增大;改良黄土的应力与应变正相关,不同围压时,表现为软化型和强硬化型;(2)当凹凸棒土掺量小于2%时,数值模拟得到的抗剪强度总体小于室内试验得到的抗剪强度,材料大于2%时则相反;(3)纳米蒙脱土改良黄土数值试样材料掺量小于等于4%时,数值模拟得到的抗剪强度大于室内试验的抗剪强度,大于4%则相反。

水热法低温合成BiFeO_3纳米颗粒

采用水热法在低温120℃成功地制备出了BiFeO3纳米粉体,并采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对制备出的粉体进行了表征。结果表明,当KOH浓度为12M、120℃可以制备出50-60nm的BiFeO3球形颗粒,并且随着水热温度的升高,BiFeO3纳米颗粒的尺寸逐渐增大。

自组装纳米颗粒肿瘤疫苗OVA257-264-mi3的构建及其保护效果评价

目的构建SpyCatcher-mi3纳米颗粒疫苗递送载体,评价其在增强卵清蛋白CD8+T细胞表位肽OVA 257-264免疫原性和在小鼠荷瘤模型中免疫保护效果。方法SpyCatcher-mi3蛋白由大肠杆菌表达,依次经亲和层析、阴离子交换层析纯化得到;合成OVA 257-264-SpyTag多肽,通过SpyTag/SpyCatcher蛋白质连接系统构建纳米颗粒OVA 257-264-mi3;通过细胞溶血实验和细胞毒性实验评价OVA 257-264-mi3体外安全性,记录小鼠体重变化和镜检脏器组织切片HE染色评价OVA 257-264-mi3体内安全性;将6~8周龄,18~20 g,SPF级,雌性C57BL/6小鼠按随机数字表法分为OVA 257-264-mi3组、OVA 257-264组和Control组,每组14只,分别于第0、14、28天免疫小鼠,末次免疫后第14天通过ELISpot检测其脾脏淋巴细胞中IFN-γ分泌细胞数量评价其免疫原性;在小鼠荷瘤模型上通过核磁共振成像等手段评价纳米颗粒疫苗OVA 257-264-mi3的保护效果。结果SpyCatcher-mi3和OVA 257-264-mi3均自组装形成均一稳定的纳米颗粒,平均粒径约为43.8 nm和91.3 nm;OVA 257-264-mi3在体内外均具有良好的安全性;OVA 257-264-mi3组小鼠每1×106个脾脏淋巴细胞中IFN-γ分泌细胞数量达253,显著高于OVA 257-264组(P<0.05);OVA 257-264-mi3组小鼠第22天荷瘤体积约151.1 mm 3,显著小于OVA 257-264组(P<0.05),且观察期内生存率达60%,显著高于OVA 257-264组(P<0.05)。结论成功构建了纳米颗粒疫苗OVA 257-264-mi3,其增强肿瘤抗原表位肽OVA 257-264免疫原性,在小鼠荷瘤模型中保护效果良好,为肿瘤新抗原疫苗的研究提供了理论基础。

Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的共沉淀法制备及其性能研究

目的:开发高效、清洁、经济的磁性纳米颗粒,进一步推动磁絮凝法在污水处理中的应用。方法:采用共沉淀法制备了四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米颗粒,研究了n(Fe^(3+))∶n(Fe^(2+))配比及反应温度对颗粒形貌、粒径、结构、表面官能团、Zeta电位等的影响,并测试了样品的磁性能。结果:n(Fe^(3+))∶n(Fe^(2+))配比为1.75∶1,反应温度为50℃时,共沉淀法制备Fe_(3)O_(4)纳米颗粒粒径为10~80 nm,晶型稳定,表面基团-OH较多,Zeta电位绝对值小;其饱和磁化强度为67.18 emu·g^(-1),矫顽力为3242.00 A·m^(-1),剩余磁化强度为4.47 emu·g^(-1)。结论:采用共沉淀法制备获得Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,可作为优良的磁絮凝材料促进水中的絮凝反应。

CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究

使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。

Ag_(3)Sn纳米颗粒对焊料金属间化合物形貌和厚度的影响

选用氧化还原法制备Ag_(3)Sn纳米颗粒,以不同质量比(0、0.1%、0.15%、0.2%)添加到SAC305焊料中来探讨Ag_(3)Sn纳米颗粒对焊料显微组织、润湿性和可靠性的影响。采用X-射线衍射仪和扫描电子显微镜对制备的Ag_(3)Sn纳米颗粒进行物相分析和形貌观察,采用金相显微镜观察焊点的显微组织。将焊点在150℃高温时效不同时间后(0、50、100、150、200 h),采用金相显微镜对焊点界面进行观察,并采用Image J软件计算界面金属间化合物(IMC)层的厚度,得到生长系数。结果表明,向SAC305焊料中添加适量的Ag_(3)Sn纳米颗粒可以提高焊料的润湿性;Ag_(3)Sn纳米颗粒可以有效细化SAC305焊料的微观组织并抑制IMC层生长;随着时效时间的延长,Cu6Sn5金属间化合物层由扇贝状向平面状转变,同时出现Cu3Sn金属间化合物层。向SAC305焊料中添加0.15 wt.%的Ag_(3)Sn纳米颗粒可获得最佳综合性能,润湿性最好(铺展面积为167.447 mm2),生长系数最小(0.04),组织细化也较为明显。

磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒强化微藻废水处理及产油效果的研究

针对微藻规模化废水处理过程中污染物去除效果不稳定、采收困难及藻细胞油脂提取率低等问题,以磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒作为强化剂和絮凝剂,考察其对微藻废水处理效果、藻细胞生物量和油脂含率及后续微藻采收的提升作用。结果表明,在20 mg/L浓度的Fe_(3)O_(4)NPs作用下,斜生栅藻对污水中COD、NH_(4)^(+)-N和TP的去除率分别达到98.82%、93.25%和78.22%,小球藻生物量增加49.91%,总脂产量增加66.92%;投加30 mg/L浓度的Fe_(3)O_(4)NPs可以在10 min内获得94%的小球藻收获率;当投加浓度增加到100 mg/L时,小球藻细胞的油脂含率由23.27%提升至38.66%,总脂产量增加68.38%。为制定集促进微藻净水效率提高、藻细胞生物量和油脂含率提升及藻细胞快速采收等多种功能于一体的Fe_(3)O_(4)NPs投加策略提供技术参考。

不同磁场下退火的纳米BiFeO_3颗粒的拉曼散射研究

对不同外磁场强度(B=0T,5T和10T)下退火的纳米BiFeO3颗粒进行了室温和液氮温度下的拉曼光谱研究。实验发现,与0T磁场下退火样品的Raman光谱相比,同一温度下,纳米BiFeO3颗粒中的Raman振动模式峰的线宽随着磁场的增加而减小,表明在外磁场的作用下,纳米BiFeO3颗粒内部的缺陷在减少,晶格完整性得到改善。经外磁场处理的纳米BiFeO3颗粒位于139 cm-1处的A-1模式峰明显向紫端移动,说明磁有序的程度可以影响到声子-自旋耦合。5T和10T磁场下退火的样品相比,该峰峰位没有明显改变,说明影响样品中磁有序排列的磁场存在一个临界值。三块样品的低温拉曼光谱证实了磁场的作用确实影响样品内磁有序的排列。

纳米颗粒展示猪圆环病毒3型Cap抗原表位的免疫效果评价

为了验证纳米颗粒展示圆环病毒3型(PCV3)衣壳蛋白(Cap)串联表位的免疫效果,本试验通过多肽的点杂交和酶联免疫斑点法(ELISPOT)筛选B细胞表位和T细胞表位,通过SpyCatcher/SpyTag(SpyCatcher和SpyTag均为纤维连接蛋白FbaB的结构域,可自发形成异肽键)将表位串联并展示于E2pCD(纳米颗粒展示平台)表面,应用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和透射电子显微镜(TEM)分别检测蛋白的表达情况和颗粒组装情况,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和流式细胞术分别检测纳米颗粒展示PCV3 Cap抗原表位免疫后猪血清PCV3抗体水平和外周血T淋巴细胞增殖水平。结果显示,共筛选出3个B细胞表位[P10:73~87aa(ETAISFEYYKILKMK)、P21:161~175aa(QSLFFFSRPTPWLNT)、P26:201~214aa(YGTKEVWIRYKSVL)]和3个T细胞表位[P20:153~167aa(GTTSAHPGQSLFFFS)、P21:161~175aa(QSLFFFSRPTPWLNT)、P24:185~199aa(LLWSIYVPEKTGMTD)]。SDS-PAGE检测结果显示,SpyCatcher-E2pCD、PCV3 Cap(P10-P20~P26)-SpyTag和SpyCatcher-E2pCD-PCV3 Cap(P10-P20~P26)-SpyTag分子量分别为40、16和55kDa。通过TEM可以检测到SpyCatcher-E2pCD和SpyCatcher-E2pCD-PCV3 Cap(P10-P20~P26)-SpyTag均形成直径约22 nm的纳米颗粒。免疫效果评价结果显示,免疫后21 d时,SpyCatcher-E2pCD-PCV3 Cap(P10-P20~P26)-SpyTag免疫猪产生的特异性抗体水平以及CD4^(+)、CD8^(+)和CD4^(+)CD8^(+)淋巴细胞比例均极显著高于PCV3 Cap(P10-P20~P26)-SpyTag(P<0.001)。结果表明,通过SpyCatcher-E2pCD展示PCV3 Cap串联表位具有较好的免疫效果,可以为PCV3候选疫苗的研制提供借鉴。

离子液体表面活性剂模板控制Nd_(2)O_(3)纳米颗粒的合成和形貌演化研究

研制一种新型离子液体表面活性剂模板,用于合成具有不同形态的单分散钕纳米颗粒。研究表面活性剂浓度和种类对制备过程的影响,采用多种分析技术对前驱体和Nd_(2)O_(3)纳米颗粒进行测定。结果表明,添加的表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(Cocoamidopropyl Betaine,CAPB)或1-十四烷基-3-甲基咪唑氯([C14mim]Cl)离子液体对产物有很大影响。随着CAPB浓度从0到20倍临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)的增加,Nd_(2)O_(3)的形貌从短纳米棒、纳米球、不规则薄片和高度规则的叶状纳米颗粒向环球形纳米颗粒转变,上述Nd_(2)O_(3)的物相都相同。然而,从形貌来看,添加[C14mim]Cl制备的Nd_(2)O_(3)与添加CAPB制备的Nd_(2)O_(3)有很大不同。表面活性剂浓度影响沉淀过程,表面活性剂形成不同的胶束结构,作为引导沉淀反应的液体模板。该合成过程简单,离子液体表面活性剂可用于制备纳米颗粒,组装具有新结构和新功能的纳米材料。

弱稳恒磁场环境下基于BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒体外光动力疗法灭活HL60细胞试验研究

本文通过溶胶-凝胶法制备了BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒,利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、荧光发光光谱等对纳米颗粒进行表征。研究采用Cell Counting Kit-8(CCK-8)法分别检测了在暗室条件、光照条件以及不同强度的弱稳恒磁场作用下,用终值质量浓度为50μg/mL纳米颗粒处理HL60细胞活性,试验结果表明:在暗室条件下,药物质量浓度为50μg/mL,与HL60细胞共同孵育12 h后,BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒随着TiO2外壳厚度增加,细胞的暗室相对存活率从78%增加到85%;在光照条件下,有弱稳恒磁场作用的BiFeO3与TiO2质量比为1∶2的BiFeO3@TiO2复合纳米颗粒对HL60细胞的PDT灭活效率最高达到78%,弱稳恒磁场环境增强了对HL60细胞的PDT灭活效率,这为对弱稳恒磁场环境下的光动力疗法治疗白血病肿瘤细胞的临床应用提供了参考。

Ca掺杂对BiFeO_(3)纳米颗粒的灵敏度和工作温度的影响

BiFeO_(3)是一种在气体传感器中具有潜在应用前景的气敏材料.文中采用Ca改性BiFeO_(3)纳米颗粒构建气敏元件,且利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征纳米颗粒的晶体结构和表面形貌.结果表明,Ca掺杂的BiFeO_(3)属于菱形晶体结构(R3c空间群),晶粒尺寸均匀、约为100 nm.Ca掺杂使BiFeO_(3)气敏元件的最佳工作温度从244℃降低至205℃.在最佳工作温度下,Bi_(0.95) Ca_(0.05) FeO_(3)对气体体积浓度为100×10^(-4)%的丙酮和乙醇的灵敏度为43.92和53.32,分别提高了1.65和2.70倍.文中采用气体吸附脱附和化学反应解释了Ca掺杂BiFeO_(3)的气敏机理,为优化BiFeO_(3)的气敏参数提供思路.

金属离子掺杂BiFeO_(3)纳米颗粒的制备及其光催化性能分析

通过试验制备了BiFeO_(3)前驱体,并在前驱体溶液中引入不同摩尔分数的硝酸钆(Gd(NO))。应用溶胶凝胶法制备出不同Gd离子掺杂的Gd掺杂BiFeO_(3)光催化剂,对光催化剂进行了试验分析,研究其具备的光催化性能。结果证明,Gd离子的掺杂可以有效地提高BiFeO_(3)的光催化活性。

Fe_3O_4纳米颗粒的制备及其净化含油污水的研究

采用沉淀法在碱性条件下不使用任何表面活性剂直接制备出Fe3O4纳米颗粒。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、XRD粉末衍射仪、振动样品磁强计及激光粒度分析仪对制备的纳米颗粒性质进行了表征。结果显示所制得的Fe3O4颗粒单颗平均粒径约为9 nm,具有超顺磁性,晶型单一,比饱和磁化强度为53.279 emu/g,在水中分散后粒度集中分布在10—26 nm和114—150 nm这2个区域。将其应用于油田污水处理,并与粒度分布在0.5—1.0μm的市售Fe3O4粉末以及活性炭粉末的除油效果进行了对比,研究了3种粉末不同质量分数与净化效果的关系以及磁性纳米颗粒净化油田污水的机理。

导电聚苯胺与Fe_3O_4磁性纳米颗粒复合物的合成与表征

对十二烷基苯磺酸 (DBSA)掺杂的导电聚苯胺 (PAn-DBSA)的氯仿溶液 ,在 p H为中性的条件下 ,采用“修饰 -再掺杂 (Modification-re-doped)法”合成了含有 Fe3O4 磁性纳米颗粒的导电聚苯胺复合物的有机溶液 .用 FTIR,XRD,TEM,UV-Vis和 SQUID等对所得复合物进行了表征 ,结果表明 ,该复合物呈现超顺磁性和半导体的导电性 。