金属/磁性氧化物双功能复合纳米管的制备及生物医学应用

本项目以鸡蛋清为纳米反应器来制备磁性氧化物纳米管，采用化学还原、超声或紫外光诱导等手段制备金属/磁性氧化物复合纳米管，发展纳米管的表面修饰技术，获得具有生物活性的双功能磁性纳米管。通过研究磁性纳米管的生长机理获得其可控制备技术；通过研究双功能复合纳米管的形貌、结构、组成与生物灵敏性和选择性的关系，探究其在生物医学领域的应用。旨在将贵金属（如Au, Ag, Pt, Pb）纳米粒子的生物相容性、反应活性和分子识别功能与磁性纳米材料[Fe3O4，MFe2O4 (M= Mn, Fe, Co, Ni)]在生物医学领域的独特应用相结合，构筑一种新型纳米生物器件。本项目的研究可以提供一种简便、廉价的双功能复合纳米管的制备方法，提高双功能纳米材料的生物选择性和敏感性，为纳米生物器件的构筑提供一种新理念，有望获得高选择性和高灵敏性的新型纳米生物器件，具有重要理论意义和潜在应用价值。

经过三年的工作实施，本项目已经较为圆满的完成了项目计划任务，在金属/磁性氧化物双功能复合纳米管的制备及生物医学应用研究领域取得了一系列优秀的研究成果。提供了一种简便、廉价的双功能复合纳米管的制备方法，发展了复合纳米管的表面修饰技术，获得具有生物活性的双功能磁性纳米管，提高双功能纳米材料的生物选择性和敏感性，为纳米生物器件的构筑提供一种新理念，有望获得高选择性和高灵敏性的新型纳米生物器件，具有重要理论意义和潜在应用价值。通过改进“Kirkendall”效应，利用ZnO作为牺牲的模板，获得了一种普适的磁性单晶纳米管制备方法，发展了磁性氧化物纳米管的可控制备技术。利用此方法成功制备了Fe(OH)3纳米管，并通过后处理得到α-Fe2O3，Fe3O4和γ- Fe2O3等一系列磁性单晶纳米管，同时该方法还适宜于其它此类纳米管材料的制备。该管状结构具有比颗粒状同种材料更加优异的磁成像性能，在细胞成像、医学诊断等领域具有重要应用潜力。对近期国内外研究者在磁性纳米管研究领域所取得的成果进行了全面的回顾总结，针对目前磁性纳米管的可控制备及磁性能应用等方面进行了深入细致的探究，揭示了磁性纳米管的生长机制，建立理论模型，指导磁性纳米管的制备，有效的推动了相关学科的发展。在进行复合磁性纳米管及相关纳米结构材料在生物医学及催化和传感等方面的应用探索的同时，进一步扩宽了研究领域，研究了活性纳米结构和能源纳米材料的合成方法及应用。从暴露面控制和微纳结构设计两个角度研究了活性纳米结构的制备和应用。获得了一些高指标面暴露和高比表面积的纳米结构等。这些材料均表现显著的结构增强的性能，为纳米生物器件的构筑、高选择性和高灵敏性的新型纳米生物器件以及催化等领域提供材料储备、理论依据和技术支持，具有重要基础理论意义和潜在应用价值。