- 引言
自然界存在的致病性细菌、真菌和病毒等微生物是诱发人类各种感染性疾病发生的主要原因。世界卫生组织(WHO)调查报告指出：当今世界，感染问题引发的死亡人数已超过癌症，成为世界第二大致死性因素。随着生活水平的提高，人们的健康卫生意识逐渐增强，对抗菌制品的需求与日俱增。同时细菌感染的形势愈加严峻，开发新型更强效的抗菌材料已迫在眉睫。[1]
抗菌(anti-microbial)：是一个泛指名词，包括防霉、防腐、抑菌、灭菌、杀菌、消毒等。采用化学或物理方法杀灭细菌或妨碍细菌生长繁殖及其活性的过程，是杀菌和抑菌的统称。抗菌剂(anti-bacterial agents)指能够在一定时间内，使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。抗菌剂是一类具有抑菌和杀菌性能的物质或产品。抗菌剂的分类方法有很多，按照抗菌剂的成分来分，一般分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。抗菌材料是指将抗菌剂通过物理或化学的方法添加到通用材料中，使材料具有抗菌能力，来保护化工品、食品或药品免受微生物的危害。抗菌材料可以有效抑制细菌的生长，降低人们患病的风险，提高健康生活质量。人类通过不断研发新型抗菌材料来与有害微生物作斗争。为了有效防止环境中各种病原性微生物对人类健康的不利影响，开发具有高效持久的抗菌能力、良好的生物相容性和可降解的抗菌材料对国民健康安全和社会经济可持续发展具有重要意义。
与此同时，纳米技术的快速发展进一步为发展理想的抗菌材料提供了极为重要的平台。将传统抗菌剂纳米化后得到的新型抗菌纳米材料具有优越的抗菌性能，展现了良好的应用前景。在众多的纳米材料中，磁性Fe3O4纳米颗粒具有：(1)良好的磁响应性, 可回收再生和靶向于感染部位以及易于穿透生物膜；(2)“纳米尺度效应”，比表面积大，能够负载更多的抗菌活性物质；(3)低毒和易于制得等优点，是一类极具应用前景的纳米载体。本课题拟采用磁性Fe3O4纳米颗粒为抗菌载体，通过对其表面进行修饰负载各种不同的抗菌剂，制备出可回收和具有多重抗菌机理的复合抗菌磁性纳米材料，将其应用于抗菌抗生物膜，能够有效弥补现有抗菌复合材料发展和应用中的不足。[2]
- 四氧化三铁纳米粒子概述
纳米材料晶粒极小，表面积大，当粒径为10nm左右时，其表面原子数与总原子数之比多达50％，导致了纳米材料具有传统固体所不具备的许多特性，如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等特性。[3-4]
而Fe304纳米粒子粒径小、比表面积大和磁性强，具有表面效应和磁效应等。特别是磁效应，使它在磁流体、医药，催化、电子等很多领域得到了广泛的应用。我们主要研究Fe304纳米粒子在生物医学方面的主要应用：
Fe304纳米粒子的生物相容性好、无毒副作用、磁性稳定、靶向性强、释药速度可控等特点，使其在生物医学领域得到了广泛的应用。Fe304纳米粒子为靶向药物治疗的载药工具，负载药物的Fe304纳米微粒在外磁场导航下能够移向病变部位，达到定向治疗的目的，这种靶向药物治疗效果好，副作用少，很可能成为治疗癌病的有效方法。Fe304纳米粒子在体外主要应用于细胞蛋白质DNA细菌及病毒的分离分析和收集等；体内除了可用于实现药物的磁导，还可来辅助疾病的诊断和治疗。近几年，磁性Fe304纳米微粒在分离癌细胞和正常细胞方面，经动物临床试验已获成功，显示出了引人瞩目的应用前景。[5]
- 四氧化三铁纳米粒子制备工艺
通过化学方法可以获得各种结构和成分的磁性纳米颗粒，在最近的十年内，人们致力于研究磁性Fe3O4纳米粒子的制备途径，发现了很多制备高质量磁性Fe3O4纳米粒子的方法，常见的方法有共沉淀法、水热法、溶剂热法等。
图3.1 磁性Fe3O4粒子的制备
4.1.1共沉淀法
共沉淀法是在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中，加入适当的沉淀剂，使金属离子均匀沉淀或结晶出来，再将沉淀物脱水或热分解而制得纳米微粉。共沉淀法有两种：一种是Massart水解法，[6]即将一定摩尔比的三价铁盐与二价铁盐混合液直接加入到强碱性水溶液中，铁盐在强碱性水溶液中瞬间水解结晶形成磁性铁氧体纳米粒子。另一种为滴定水解法，是将稀碱液滴加到一定摩尔比的三价铁盐和二价铁盐混合溶液中，使混合液的pH值逐渐升高，当达到6～7时水解生成磁性Fe3O4纳米粒子。
