含双功能基团无机/有机非对称纳米磁性复合材料的可控制备

面向核-壳结构的磁性复合材料仅具有单一种类表面特性或表面功能基团，难以满足在某些复杂环境下，对生物分子的高效分离与检测需求，针对复合材料的磁性物质含量、表面亲疏水性及表面功能基团种类的调控决定其磁分离应用特性这一核心问题，结合前期研究积累，以简便的一步法制备高磁含量、双亲表面特性和高磁含量、含两种表面基团的无机/有机非对称纳米磁性复合材料为研究目标。采用细乳液聚合与溶胶-凝胶反应协同同步进行的思路，以Fe3O4纳米颗粒、苯乙烯单体、氧化硅前驱体TEOS等组成的细乳液体系为研究对象，解决稳定分散的复杂多组分细乳液体系的制备技术，液滴成核主导的细乳液聚合与TEOS水解、缩聚过程协同同步进行的机制，以及对氧化硅粒子与聚苯乙烯乳胶粒分相行为的调控等关键科学问题，从理论及实验上研究该磁性复合材料的制备机理，为具有非对称形貌、双亲表面特性及表面双功能基团的无机/有机纳米磁性复合材料的制备提供理论指导。

本课题已顺利超指标完成，在本项目资助下，已发表了5篇第一作者或者通讯作者SCI收录论文，总影响因子为32.296，平均单篇影响因子为6.49。申请专利5项，3项获授权。培养了2名硕士研究生。. 本项目申请立项是基于申请人在无机/有机杂化纳米材料的形貌、结构调控方法的研究基础上，提出了新颖的思路，以有机单体的细乳液聚合结合无机组分溶胶-凝胶反应的基本思路，在疏水性磁性纳米颗粒参与的条件下，建立一种制备含有磁性功能基元的，具有典型非对称结构和形貌的无机/有机纳米复合材料的新方法，并且该复合材料进行简便的表面各向异性的功能化修饰，从而制备得到了具有两个独立表面和两种表面基团的磁性无机/有机复合材料。.经过三年系统深入持续的研究，我们全面完成了项目书的4个研究目标，（1）成功建立了从磁性颗粒到非对称磁性无机/有机复合材料的一锅法合成新方法；（2）掌握了在不同组分上分别引入两种化学基团的最佳方式；（3）深入系统地考察了该复合结构产生的机理，且对各种主要影响参数对于复合结构的尺寸、形貌和表面特性等进行了系统全面的研究，从而达成了通过简单的参数调整可以制备得到一系列统一和独特的复合形貌的目的，为该领域的发展提供了理论和实验指导；（4）此外，为了验证该复合体系作为多功能纳米载体实现不同生物效应，我们设计了基于该纳米结构的靶向和药物控释载体，在细胞层面上验证了该体系的有效性。. 除了紧紧围绕项目计划书的研究内容，开展了含双功能基团的无机/有机非对称纳米磁性复合材料的可控制备研究外，我们还从体外生物检测或者环境水处理应用需求出发，设计了不同的磁性复合纳米材料，开展了大量的合作研究，不断尝试扩展无机纳米功能材料的应用领域，将基础研究与应用研究有机地结合起来。目前，这些应用研究陆续取得了一些进展。