微磁场下金离子在微生物表面形成纳米颗粒过程的机理研究

纳米金以其特有的量子尺寸和宏观量子隧道等效应和性能，在DNA识别与遗传医学、纳米催化等高新前沿科技领域具有广泛的应用前景。申请人在多年来对微生物吸附还原贵金属离子研究成果基础上，在本课题中拟采用多种先进仪器和手段，重点研究金离子在水环境下带磁微生物表面吸附还原形成纳米金过程中，菌体表面对Au3+主要吸附点位的种类和特性及其相应的还原机理。探讨在包括生物自身微磁场、外磁场等激励条件下，温度、pH值、生物量、时间、Au3+初始浓度、溶液共存异种选择性强化金属离子浓度等环境因素与纳米金颗粒粒径、形态的关系，确定形成可控纳米颗粒的最优吸附还原及分离条件并建立相关的数学描述方法；研究成果可扩展和完善离子层面贵重金属表面还原理论体系，为未来筛选培养环境友好的优势吸附还原微生物或制备优势蛋白质包埋人工微磁性纳米粒子，实现纳米贵重金属颗粒的形成过程的人工控制提供研究基础。

本课题研究了微磁场下金离子在微生物表面吸附并被进一步还原为纳米金颗粒的过程的机理。在首先确定了该过程中起主要作用的化学基团后，通过实验研究了诸多条件（如温度，pH值，浓度，磁场强度）与反应时间对吸附过程及产物纳米金颗粒粒径、形貌的影响，并拟合了动力学模型及最佳操作条件。而后，利用这一过程尝试制备不同形貌、粒径的纳米金颗粒，尽管微生物法能够实现金离子被吸附并还原为纳米金颗粒，然而其仍存在较大缺陷。因此，该课题后期主要着力于提出一种承继微生物法绿色、节能的优点，而在形貌控制与反应效率上有明显改进的纳米金颗粒的仿生合成方法。