[发明专利]内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒的制备及应用

说明书

技术领域：

本发明属于环境污染检测技术领域，涉及一种制备具有仿真生物细胞对有机污染物的吸附功能的微纳米颗粒的工艺技术，用于模拟、检测和研究环境污染物浓度分布，检验动物细胞对疏水性污染物的吸附动力学行为和生物有效性，特别是内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒的制备及应用。

背景技术：

目前，由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，导致了全球性的环境污染危机，其中水污染尤为严重，污染物对生态环境的风险主要表现在对生物及生物群落的干扰或毒性行为，当生物体内污染物浓度超过生物的耐受上限，对生物体的组织和器官产生毒害作用，使生物正常的新陈代谢受阻，导致生物病变或死亡；化工产业的发展，导致环境中污染物的种类和数量显著增加，这些化合物对生态环境及人体的危害，需要开展大量的毒理学实验，测试其生物毒性和环境风险程度，针对环境的多样性，污染物质在环境中的暴露水平和生物有效性之间的关系，需要开展毒性实验加以验证，在污染物毒性测试中，常规的实验物种主要有鱼类、两栖类、微生物类、底栖生物和微生物类等等，而在毒性测试中，受试生物的驯化、毒性暴露以及检测过程中，通常占用大片试验场地、消耗大量时间、人力、物力和财力，同时生物样品野外采集和保存过程要求严格，极易影响实验误差，给毒性实验研究带来极大不便；多环芳烃(PAHs)广泛而持久地存在于水体环境中，因对生物有致癌性、致畸性和富集性，而备受关注；PAHs主要通过石油精炼泄漏、交通运输、化石燃料和有机物的不完全燃烧燃烧、炼焦炉过程产生并排放到环境中，水体中的PAHs主要来源于大气沉降过程；水体生物对PAHs的吸附主要通过生理上的主动运输和被动扩散获得，三油精广泛分布动植物细胞中，其强疏水性增加了生物对疏水性污染物的吸附和富集，在水中的溶解度通常在pg/L～ng/L级别，传统的分析手段不能准确、快速、同时检测水体中痕量PAHs；近年来，我国的PAHs排放量随着产业发展和人口增长显著增加，能够快速、准确检测环境介质中的PAHs等持久性有机污染物很有必要，同时开展污染物在生物细胞中的扩散行为的研究对于探索污染物的毒性特征和环境行为具有重要意义，因此高效、快速的污染物前处理技术急需研究和开发；所以，开发快速、稳定的检测和评估水体中生物体内污染物的浓度范围的研究，探讨治理环境污染的新材料，是污染物环境风险亟需解决的新技术。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求制备一种具有仿真生物细胞并对有机污染物的吸附动力学特征的内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒物，以磁性纳米材料为基础，通过包被三油精和纤维素，制得内嵌多囊泡的核壳式结构，对疏水性污染物有很好的吸附性能，醋酸纤维素膜空隙结构发达，提高膜内外污染物质的交换速度，缩短受试生物毒性测试实验周期，避免生物培养条件的干扰。

为了实现上述目的，本发明涉及的内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒的制备工艺，借助磁性纳米材料在外加磁场下快速分离的性能，对其表面包被具有类似生物对水体疏水性污染物吸附动力学特征的三油精醋酸纤维素复合膜颗粒，其具体制备步骤为：

(1)、共沉淀法合成Fe₃O₄MNPs水溶液：将2.0g FeCl₂·4H₂O和5.2gFeCl₃·6H₂O溶解于25ml无氧去离子水中，并加入0.85mL浓盐酸形成混合液，在氮气保护和不断搅拌下，将混合液逐滴加入到250mL1.5M的NaOH溶液中得到Fe₃O₄MNPs，用200mL去离子水清洗Fe₃O₄MNPs5-10遍后将其悬浮保存于220mL的去离子水中，制得浓度为10mg/mL且粒径为10nm的Fe₃O₄MNPs水溶液；

(2)、制备乳化液：将浓度为0.02g/mL的醋酸纤维素和浓度为0.2g/mL的三油精添加入25mL丙酮中形成混合物，将密封后的混合物置于振荡器上以100r/min振荡1-9小时，使其充分混匀，完成乳化液的制备；