实习报告 杨文清

生物科学与医学工程学院

实 习 报 告

实习单位 实 习 时 间

学 生 姓 名 学 号

指导教师(学校) 东南大学生物材料与器件重点实验室 2011 年 6 月 27 日

至

2011 年 8 月 21 日

止

杨文清 11208120

张宇

1.前沿

1.1实习背景

在生物医学工程经过了三年整的学习，从学习生物医学工程概论开始之后逐步学习了现代生物学，分子生物学，生物化学，细胞生物学，普通化学，有机化学，纳米材料与科技，生物技术实验，纳米实验等多门课程，此时的我在本科阶段对生物医学已经有了一个较为系统和完善的认识，基础知识方面已经相对较为广泛而扎实，应学院要求于大三下学期末暑假从6月27号到8月21号在实验室进行科研实习，从而更好的培养自己的科研能力，锻炼自己在实验室无论是查文献还是做实验的能力，以便为以后大四毕设以及之后的研究生阶段的学习科研工作打下坚实的基础。

1.2实习环境

实习地点：东南大学生物材料与器件江苏省重点实验室基一201。在实验室我和王铭彦组成了一个小组进行了实习。实验室分为学习区和实验区两大部分，在学习区可以进行上网查阅资料，读书等，在实验区有通风橱，水浴锅，二次水机，磁力搅拌器，超声仪，天平等各种其他的器件。整个实验室师兄师姐们都很乐于帮助，几乎每天夜里就算到了十点，十一点还有师兄师姐们在做实验，就是在这样的氛围的熏陶下我开始了我为期七周的实习。我所做的主要课题是Fe3O4纳米粒子的表面多巴胺修饰，参与完成了用静电吸附的方法将PEI和Fe3O4-DMSA纳米粒子进行偶联。

2.实习内容

2.1实习过程

实习过程可用如下流程图来表示出来：

文献调研和药品订购 分析原因 实验设计

进行预实验 进行实验 产物处理及初步结果分析 与预期结果不相符 与实验初产物设想相符合 是 将产物进一步处理后进行zeta点位，水动力尺寸的测定等 否 分析失败原因 与预期结果相符

具体时间分为两大块，一个是专门的文献查阅和药品订购，从6月26号到7月3号，接下来为实验部分从7月4号到8月21号，期间7月25号到8月7

实验成功后的后续工作，如减小水动力尺寸，提高产率等。 号为两周休息时间。在实验的前从其中水动力尺寸和zeta是在中国药科大学做的，文献调研中查的文献较为广泛，中文文献以从万方数据库查到的为主，而英文的以从美国化学会查到的为主。

2.2实习内容

1.实验初想法：多巴胺的分子式为C8H11NO2，因为它是在苯环上1,2号为连的羟基，而4号位连的乙基，乙基与氨基相连，因为氨基良好的生物相容性和水溶性，我们想通过羟基上的O原子对Fe3O4纳米粒子上的Fe原子的配位作用，Fe3O4纳米粒子使用的是实验室里的油酸包裹的，通过多巴胺将油酸替换下来，最终将多巴胺螯合到Fe3O4纳米粒子上去，最终因为外面裸露的氨基，而油酸不溶于水中，初步检测时将产物在用无水乙醇和二次水洗涤后最终调到酸性条件下过夜后通过纳米粒子表面的正电排斥，其在二次水中的应该是不聚集，不沉淀下来的。

反应的原理图为：

2.实验第一次尝试：

实验室的Fe3O4-OA是保存在正己烷里面的，取出一定量的溶于正己烷的Fe3O4-OA溶液，用正己烷继续稀释到一定的浓度后超声。

取出一定量的多巴胺，将其溶于一定量的DMSO中，超声后发现溶液呈现无色透明状。

将两溶液先后倒入三口烧瓶中，进行混合，三口烧瓶的一边口加冷凝管，冷凝回流，中间口插入磁力搅拌棒，另一边的口加塞子，水浴60℃加热，磁力搅拌速度调在500转/分钟。实验后每隔一小时观看后发现黑色溶液逐渐显黄。反应4小时后将溶液从三口烧瓶中倒入烧杯，进行磁分离，大约3-5min后发现烧杯中溶液分为三层，第一层乳白色，第二层黄褐色，第三层贴着杯底显黑色，加入浓盐酸后，继续磁分离，现象并没发生改变，依旧三层。

磁分离最后，用二次水反复洗涤3次，无水乙醇洗涤一次后发现杯底留下了用肉眼观看呈现黑中带黄的小颗粒，小颗粒广泛分布于杯底，加入二次水，轻微震荡后发现小颗粒分布于水中但不溶解，向其中加入碱后，调节PH到11.24后发现溶液呈现亮黄色。

第二天取出昨天所做的分布在碱里的产物，用6mol/l的浓盐酸将PH定到2左右后发现依旧是亮黄色，分散完好。

分析：溶液可能是Fe3O4-OA纳米粒子，而多巴胺没有替换上去，从而出现了实验时的三个现象①在二次水中不溶②在酸中溶解③在碱中溶解，同时Fe3O4纳米粒子本身显黑色而上面呈现出亮黄色可能是被氧化成了Fe2O3.

3.实验接下来的几次尝试：

接下来分别做了数次实验，分别是按照上一次的配方将Fe3O4-OA溶液和多巴胺的比例不变，而两者的量分别扩大到原来的两倍，其余与上一次的相同，通过反应后发现实验现象和上次的一样，初步分析实验失败的原因不是因为Fe3O4和多巴胺的量不够所导致。

然后做了预实验，将取出一定量的正己烷和DMSO，将它们混合后发现正己烷和多巴胺不互溶，粗步推测前面反应失败的原因可能是正己烷与DMSO不互溶，从而使得反应在两者的界面上进行，使得反应效率偏低，从而使得替换不完全。

有了上一次的预实验后我们开始改进，我们在反应原有的基础上加了超声，而搅拌的速度提高到1000转/分钟，使得反应过程中两者接触的界面加大，而反应过程中的配方没变，实验后经过磁分离过程中发现烧杯里又分为了三层上层为灰色，中层为黑色，而下层有一点点沉淀。最后经过二次水和无水乙醇的多次洗涤和磁分离后发现产率依旧偏低，而中间有许多Fe3O4-OA上的OA没有被替换。

接下来做了三次预实验，分别得到三个结果①DMSO与氯仿可以互溶②四甲基氢氧化氨滴定到水中，取出1ml的Fe3O4-OA滴定到其中，超声后发现，其在二次水中不溶③取1ml的Fe3O4-OA（溶于正己烷中），在70℃水浴中，使得正己烷挥发干净，最终形成Fe3O4-OA纳米粉末后加20ml二次水（该二次水事先被四甲基氢氧化氨将其滴定到PH=12），超声，发现Fe3O4-OA粉末溶解了。

4.通过上面的几次尝试，我们想出两种反应“均相反应”和“水相反应” ①均相反应：

从实验室里取出溶在氯仿中的Fe3O4-OA，将其稀释后，将多巴胺溶在DMSO中，然后两者混合后，发现混合溶液并没有分层，取得了我们预想的效果，将液体倒入三口瓶中进行反应，控制水浴温度为58℃，磁力搅拌的转速为1000转/分钟，冷凝回流后反应5.5小时后发现三口瓶中液体变为纯黑色（我们想要的结果），进行磁分离后发现磁分离很长时间，液体都没有分层，但用眼睛从下面看可看到杯底出现了大量吸附，但上层依旧为黑色。磁分离后用无水乙醇洗4-5次，每次洗涤，磁分离时都发现上层倒掉的液体呈现黄褐色，初步估计里面有Fe3O4纳米粒子被倒掉了，且洗涤后发现留在杯底的越来越少。最后将产物能溶在二次水里，调节PH=4.2后将其放入冰箱保存。

②水相反应：

将溶在正己烷中的Fe3O4-OA，通过加热是的正己烷挥发干净后加入调好PH=12.5的二次水，后将其溶解，将多巴胺溶于水中，再把两者混合后超声反应后磁分离无明显沉淀，考虑到羟基强配位作用用酸将溶液PH下调到10后继续超声反应并加1000转/分钟进行搅拌，反应1h20min后磁分离依旧无明显沉淀，将溶液PH调到3时，磁分离速度加快，分离后将溶液溶于用酸调过的二次水中，很快发生了聚集，下沉。由此可得出结论水相反应并没取得良好成果。

5.均相反应反应条件的调节：

由于前一次对比实验显示出均相反应具有较好的结果，反应产物已经能溶于二次水中，但前一次的该反应的反应产率依旧偏低，故而对均相反应做出几项调整①反应中加入三乙胺，三乙胺摩尔量为多巴胺的两倍，考虑到实验室的溶在氯

仿中的Fe3O4-OA纳米粒子通过高温热分解法制备磁性偏低，磁分离时浪费很大，故而这一次依旧采用溶在正己烷中的Fe3O4-OA纳米粒子（通过共沉淀法制备），将正己烷加入挥发掉后再将Fe3O4-OA纳米粒子溶于氯仿中。③反应中水浴温度提高到70℃，磁力搅拌速度降低到800转/分钟，但三口瓶另外两个口暴露在外面不加塞子，在通风橱中反应。反应结束后磁分离杯底留下了大量沉淀，继续用无水乙醇洗涤磁分离，反复4次后发现这4次间每次上层倒掉的液体都很清澈，从侧面说明了Fe3O4浪费量减小了，最后加入二次水后发现在二次水中溶解完好，用酸调节PH到4后保存于冰箱中。

之后继续微调反应条件，在上一次的基础上提高温度到80℃，而磁力搅拌速度提高到900转，减少每一次磁分离的时间。将最终产物溶在二次水中后，再将其分两部分分别加酸和碱定PH到2.7和12。

隔了数天后发现定溶于酸和碱中的纳米粒子都没有产生聚集和沉淀，但是溶在酸中的液体看上去不透亮有些浑浊，将定在PH为2.7中的纳米粒子送到中国药科大学做水动力尺寸和zeta点位后，发现zeta点位均值为21.89，带正电荷，水动力尺寸为216.8nm，polydispersity值为0.056。如下图：

从以上两图中可以看出多巴胺已经替换到Fe3O4上面去了，polydispersity值为0.056可以看出纳米粒子的单分散性较为完好，而水动力尺寸为216.8nm，偏

高一点，但这与多巴胺属于小分子本身的性质有关，多巴胺属于小分子，当它偶联到Fe3O4表面时，其带动Fe3O4不发生聚集的本身能力不是很大，所以制备出来的水动力尺寸偏大，从总体上看实验到目前为止已初步取得了成功。

3.总结

实习的一个多月过得很快，这个期间，我学会并懂得了很多，不仅仅是实验操作技能的提高，理论知识得到坚实的巩固，更知道如何做一名科研人员，如何去思考问题，实验中遇到哪些问题，应该如何解决。

实验分为三个部分，文献调研虽然看似无足轻重，但对后面的实验的方向却是至关重要的，因为只有文献调研做充分了，我们才能在后面的路上更好更快的选到正确的方法，仅靠一个人的努力毕竟是有限的，有时我们通过查阅文献可以明白世界上关于这一领域的研究进度和最新成果，而这些也可以避免我们少走弯路。其次是实验部分，在做实验时一定要谨慎，细心，有时一个微小的细节也能决定一个实验的成败，所以我们要用心地去对待它。最后是实验结束后的检测了，很多时候我们实验结束了就懒得去做检测了，需知百里之遥，只剩下最后一步是最可惜的，只有通过检测我们才能真正知道我们做出来的对不对。

下面是我收获的一些具体经验与体会，这些使我一生受用不尽，记下来与大家共勉：

1.手脚勤快，热心帮助他人。初来匝道，不管是不是自己的份内之事，都应该用心去完成，也许自己累点，但你会收获很多，无论是知识与经验还是别人的称赞与认可。

2.多学多问，学会他人技能。学问学问，无问不成学。知识和经验的收获可以说与勤学好问是成正比的，要记住知识总是垂青那些善于提问的人。

3.善于思考，真正消化知识。有知到识，永远不是那么简单的事，当你真正学会去思考时，他人的知识才能变成你自己的东西。

4.前人铺路，后人修路。墨守陈规永远不会有新的建树，前人的道路固然重要，但是学会另辟蹊径更为重要。

5.独立而不孤立。学会独立思考，独立实验，但要记住与他人的交流也是非常重要的，实验和实验事永远不是你自己的。 6.实事求是做实验。不骗自己更不要骗他人。

7.认真仔细地做好实验纪录。不要当你真正用到它时才知它的重要所在。 虽然实习已经结束了，但我想我的科研生涯才刚刚起步，接下来我还会去实验室继续做下去，我相信只要我抱着思考的心，谨慎的态度，坚持下去一定会在纳米这个领域一直走下去，走出我的纳米之路。