基于螺旋藻的磁性微马达的制备及应用研究

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微/纳米马达是一种在微米/纳米尺度内将电能、化学能、磁场等外部驱动力转化为能量来推动自身运动的人造马达。相比于化学能驱动,外部磁场驱动的微/纳米马达由于具有无毒、制作简单、体积小、操作方便等优点,受到了越来越多的关注,并且在生物医药和环境修复领域有广阔的应用潜力。本文利用螺旋藻的天然结构制备了磁场驱动的微米马达。采用化学共沉淀法制作Fe3O4纳米粒子,并结合聚多巴胺本身的粘附功能和良好的还原性,制备了以螺旋藻为基底,修饰了聚多巴胺和银纳米粒子的磁性螺旋状的PDA@Fe3O4/Ag@Sp微米马达,具有生物相容性高、制作简便的优点。采用XPS、XRD、SEM、TEM、超景深显微镜对PDA@Fe3O4/Ag@Sp进行表征,结果表明我们成功制备了微米马达,利用XPS并证实了Fe3O4纳米颗粒、聚多巴胺和纳米银也相继沉积到了螺旋藻表面。该微米马达可以利用磁场来控制其运动。我们研究了PDA@Fe3O4/Ag@Sp微米马达对大肠杆菌的抗菌能力,结果表明浓度为0.3μg/mL时,1 h就可以达到抗菌目的,具有高效性与可回收特性,使其在生物医药方面有很大的应用潜力。基于PDA@Fe3O4@Sp的制备方法,利用聚多巴胺可以将氯亚钯酸钾还原的能力,制备了具有催化能力的PDA@Fe3O4/Pd@Sp马达,可与硼氢化钠一同催化还原4-硝基酚。采用XPS、XRD对该马达进行表征,结果表明钯纳米颗粒在聚多巴胺的还原下沉积到PDA@Fe3O4@Sp上。此外研究了不同浓度PDA@Fe3O4/Pd@Sp对4-硝基酚的催化能力,发现随着浓度的增加,催化效果越好。利用磁铁对PDA@Fe3O4/Pd@Sp可进行分离回收和重复使用。该马达具有高催化活性,高循环稳定性,易回收等优点以及很好的普适性,使它在环境治理方面具有很大的应用前景。
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