开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
课题背景
内毒素（endotoxin），又称脂多糖（lipopolysaccharide, LPS），是革兰氏阴性菌细胞壁外膜的主要成分之一，有利于维持细胞外膜的完整性和稳定性[1]。虽然内毒素牢固地连接在细菌细胞壁上 [2]，但它在细胞生长、分裂和死亡过程中持续不断地释放到环境中。在体内和体外，内毒素的毒性高、危害大。内毒素并不直接作用于细胞或器官，而是通过刺激单核细胞、巨噬细胞等免疫细胞而释放介质（如肿瘤坏死因子、白细胞介素、前列腺素、集落刺激因子、血小板活化因子和自由基等）[3]，从而引发一系列生理活动（如影响器官和细胞的结构和功能、改变代谢功能、升高体温、启动凝血级联反应、改变血液动力学、引起内毒素休克、组织损伤和死亡等）[4]。目前，内毒素的检测主要采用鲎试剂检测法（Limulusamoebocyte lysate assay, LAL），其基本原理为：鲎试剂为鲎科动物东方鲎的血液变形细胞溶解物的冷冻干燥品，含有C因子、B因子、凝固酶原、凝固蛋白原等，在适宜的条件下，细菌内毒素激活C因子，引起一系列酶促反应，使鲎试剂产生凝集反应形成凝胶[5]。哺乳动物静脉注射1 ng/mL内毒素足以引发热原反应和休克[6]，药典普遍规定，用于静脉注射的药物和生物制品中内毒素的含量不得超过5 EU/kg[7]。因此，对内毒素进行全面而系统的研究具有重要的意义。
内毒素的化学成分是脂多糖，它由三部分组成：脂质A、核心多糖和O-抗原区[8]，如图1所示。脂质A是内毒素最保守的部分 [5, 9]，并且决定其毒性强弱。在脂质A中，含有1216个碳原子的、被饱和脂肪酸进一步酯化的取代基，通过3-羟基-酰基形成酰胺和酯键，共价键合到beta;-1,6连接的葡萄糖胺二糖上。脂质A 的疏水基团使内毒素在水溶液中有序排列成六边形，从而形成更稳定的结构 [5, 10]。脂质A及其相邻的核心多糖都部分地发生了磷酸化（脂质A的磷酸基的pK1=1.3, pK2=8.2），因此在蛋白质溶液中内毒素分子通常带净的负电荷 [5, 11]。核心多糖结构固定，由内核3-脱氧-D-甘露-2-辛酮糖酸（KDO）庚糖部分和外核己糖部分组成。O-抗原区通常由一系列同一寡糖（每个含有38个单糖）组成，在不同细菌之间是高度可变的，特异性决定细菌的血清型 [5]。
将硼亲和作用与介孔材料、磁性材料结合起来形成复合材料，发挥硼亲和作用的高选择性和强作用力、介孔材料的高吸附容量和磁性材料的快速简便分离，在内毒素的去除上具有巨大的应用前景。由于内毒素聚集体的尺寸（9171 nm）较大，因此大孔径（gt; 9 nm）介孔材料包覆的磁性微球对内毒素的去除才能取得良好的效果。Zhang等人制备了粒径~20 nm的核-壳结构磁性介孔微球Fe3O4@SiO2@mSiO2，在其表面固定Pd纳米粒子后用于催化 [6]。Qiao等人通过调节乙醇/水的比例，制备了孔径为8.020 nm的磁性Fe3O4和介孔二氧化硅核-壳结构的纳米微球Fe3O4@meso-SiO2-n，在其表面修饰-NH2后用于HeLa细胞的内吞作用研究 [7]。Qiao等人以Brij56为模板，以正己烷为溶胀剂，通过调节Fe3O4的浓度和正己烷的体积，制备了孔径为1324 nm的大尺寸纳米孔的磁性二氧化硅纳米微球，在其表面修饰聚（L-赖氨酸）后用于CpG DNA吸附和miRNA递送 [8]。Gan等人制备了具有12 nm微孔和25 nm介孔的Fe3O4@SiO2@mSiO2微球，然后通过扩孔作用，可将孔径增大到4.5150 nm，在其表面修饰蛋白G后用于免疫球蛋白G的富集和分离 [9]。
实验方案设计
一、制备具有大孔径（ge; 20 nm）的硼酸功能化的介孔二氧化硅包覆的核/壳结构的磁性微球（Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA）。首先制备磁性微球Fe3O4，然后在磁性微球表面包覆一层SiO2。随后，以CTAB为模板，在Fe3O4@SiO2表面包覆一层介孔二氧化硅，制得Fe3O4@SiO2@mSiO2。为了增强材料与内毒素之间的亲和力，除了硼亲和作用外，还将引入静电作用等，如将1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲（1-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]urea）引入材料制备过程中，利用脲基和磷酸基之间的静电作用增强作用力。Fe3O4@SiO2@mSiO2表面化学键合硼酸配体可以通过含有氨基或环氧基的硅烷偶联剂与含醛基、羧基或氨基的硼酸反应实现。具有大孔径的硼酸功能化的介孔二氧化硅包覆的核/壳结构的磁性微球（Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA）的制备。（a）核-壳结构磁性介孔二氧化硅微球的制备（Fe3O4@SiO2@mSiO2），（b）将硼酸化学修饰在核-壳结构磁性介孔二氧化硅微球的表面 (Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA)。
二、Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA用于内毒素的去除。将Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA用于蛋白质、DNA、水源等样品中内毒素的去除，内毒素的检测采用基质显色鲎试剂检测法（LAL）。利用硼亲和原理，Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA表面的硼酸配体与内毒素分子的多对顺式二羟基可以发生可逆共价键合，并且存在协同效应，大大增强硼亲和作用力。对于不同尺寸的内毒素聚集体，Fe3O4@SiO2@mSiO2-BA采用双模式去除内毒素：内部介孔用于去除直径lt; 20=''gt;的内毒素聚集体，外部表面用于去除直径gt; 20 nm的内毒素聚集体。我们将优化实验条件（如pH、离子强度、内毒素浓度等），以得到最低的内毒素残留量、最高的内毒素去除效率、最高的蛋白/DNA回收率等。
进度安排
1.3月5日之前
