生物大分子介导仿生矿化制备磁性纳米粒子的研究进展

周雁红，李夏兰，张光亚

（华侨大学化工学院，福建厦门361021）

磁铁矿（Fe3O4）纳米粒子因其在固定化酶、生物材料的标记、磁性分离、核磁共振成像、定向给药和热疗等方面的突出应用，而活跃于大众视野中[1]。纳米材料的应用很大程度上依赖于颗粒的大小和形貌，近年来针对其形貌和大小的研究报道也越来越多[2-4]。Fe3O4纳米粒子在直径低于一定尺寸（一般为25～30nm）时，可以表现出一种称为超顺磁性的独特形式[5]，即在外界磁场作用下极易被磁化，外界磁场撤销后在极短时间内退磁，没有磁滞现象，矫顽力为零[6]。不同种类磁性纳米颗粒显现超顺磁性的临界尺寸是不同的。

然而，传统共沉淀方法制备Fe3O4纳米粒子需要使用有机溶剂和高温条件，对反应条件要求较高，且因排放有毒气体对环境造成污染或因反应剧烈造成事故。传统共沉淀法制备出的Fe3O4纳米粒子虽具有很高的分散性，但形貌难以精确控制[7]。为解决Fe3O4纳米粒子因环境、反应条件及其颗粒尺寸、形貌带来的重重困难，有研究者开始转向应用仿生矿化的方法制备出大小、形貌均一的Fe3O4纳米粒子[8-10]。本文介绍了在自然界中微生物体内存在的生物大分子（蛋白质）介导的生物矿化、人工模拟菌体内相关作用蛋白质的结构和组成介导体外仿生矿化制备Fe3O4纳米粒子及人工合成多肽在介导产生Fe3O4纳米粒子中的作用，总结了在生物矿化、仿生矿化、利用人工模拟生物矿化相关蛋白对Fe3O4的成核过程的影响及利用人工合成多肽对Fe3O4尺寸的影响，探索Fe3O4的成核机制，讨论了核心氨基酸的作用原理，这有助于进一步阐明生物大分子在磁铁矿成核过程中的机制，有望推动磁性纳米材料在生物化工及医学等领域的应用。……