專利名稱：一種合成超順磁性聚合物微球的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超順磁性聚合物微球的合成方法。
背景技術(shù)：
磁性聚合物微球作為一種新型的分離載體，它集磁性和親和分離的優(yōu)點于一體，能夠快速簡便和高選擇性的從復(fù)雜的生物體系中分離出目標生物分子，在固定化酶、細胞 分類、免疫檢測、靶向藥物及親和分離等生物醫(yī)學和生物化學工程領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前 景，是當前極具前瞻性的研究課題之一。現(xiàn)有技術(shù)合成磁性聚合物微球的方法主要有高 分子包埋法、界面沉積法和單體聚合法等。單體聚合法包括磁性顆粒存在下的懸浮聚合 (參見 Lee Y, Rho J, Jung B, Preparation ofMagnetic Ion-Exchange Resins by the Suspension Polymerization of Styrene withMagnetite, J. Appl. Polym. Sci. ,2003, 89，2058)、乳液聚合(參見 Yanase N, Noguchi H, Asakura H, Suzuta Τ, Preparation of Magnetic Latex Particles by EmulsionPolymerization of Styrene in the Presence of a Ferrof luid, J. Appl. Polym. Sci.，1993，50，765.)、分散聚合(參見HorAK D, Magnetic Polyglycidylmethacrylate Microspheresby Dispersion Polymerization,J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. ,2001,39,3707.)等方法。但是，目前磁性高分子微球的制備和應(yīng)用研究還存在著一些不足。例如包埋法 制備的磁性微球，所得的微球粒徑分布寬，形狀不規(guī)則，粒徑很難控制，不同微球中磁含量 也不一致，各個微球的磁性強弱差別很大；而常規(guī)懸浮聚合法制備的磁性微球大小通常在 幾十到幾百微米之間，比表面積小，且顆粒粒徑分布過寬；乳液聚合法制備的磁性微球的 粒徑太小，磁含量很低，在使用過程中即使采用很高的外加磁場，也很難進行分離；分散聚 合法制備的磁性微球的磁含量低，且各微球間的磁含量分布不均勻，有的微球的磁含量幾 乎為零；與本發(fā)明相近的 Ugelstad 法(參見 Ugelstad J, Ellingsen T, Berge A, Helgee B. Magnetic polymerparticles. WO 8303920,1983)制備過程十分復(fù)雜，產(chǎn)率低，不利于放 大生產(chǎn)，商品價格特別昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述磁性聚合物微球制造方法上存在的缺陷，本發(fā)明提出一種合成磁性聚 合物微球的方法，此方法制備過程簡單、操作方便、產(chǎn)率高，合成出的磁性聚合物微球粒徑 分布窄、磁性強、化學性質(zhì)穩(wěn)定。本發(fā)明的主要內(nèi)容如下對采用化學共沉淀法制備的納米Fe3O4顆粒表面進行了疏水層包覆，并將其溶解 于疏水性烯類單體中制成穩(wěn)定的磁流體形成油相。將一種或一種以上烯類單體制成非磁性 種子顆粒，并形成水相。將油相和水相充分震蕩混合溶脹后，再引發(fā)聚合制備出超順磁性聚 合物微球。合成出的磁性聚合物微球，具有粒徑可控、磁性強、磁均一性好等優(yōu)點。本發(fā)明的具體步驟如下
(1)制備表面包覆有疏水層的超順磁性Fe3O4顆粒。其中包覆磁性Fe3O4顆粒具有 核/殼式結(jié)構(gòu)，疏水層為C8_22直鏈脂肪酸。(2)制備疏水性烯烴基Fe3O4磁流體。將上述磁性Fe3O4顆粒分散溶解在疏水性烯 類單體中，制成烯烴基磁流體，磁性Fe3O4顆粒與烯烴單體體積比為1 2至1 10。(3)制備非磁性種子顆粒。它是由一種或一種以上烯類單體均聚或共聚合成的聚 合物。其合成方法包括懸浮聚合、分散聚合、乳液聚合、細乳液聚合等。合成種子顆粒的烯 類單體包括苯乙烯類、二乙烯苯類、(甲基)丙烯酸酯類、乙烯酯類等及其衍生物。聚合物 單體與交聯(lián)劑體積比為10 1至20 1，引發(fā)劑用量總體積的0.01%至0.5%。(4)磁流體與非磁性種子顆?；旌先苊洝Ｊ菍⑶笆龅氖杷韵N基Fe3O4磁流體 作為油相，非磁性種子顆粒制成溶液作為水相，把油相和水相充分震蕩混合24小時至36小 時，形成磁流體吸附在種子微球表面的溶脹體系，直至磁流體被完全吸收得到溶脹產(chǎn)物。(5)引發(fā)聚合制備磁性聚合物微球。是在前述的溶脹產(chǎn)物中，加入引發(fā)劑引發(fā)聚 合，合成出單分散超順磁性聚合物顆粒。其中引發(fā)劑用量占總體積的0. 至3%，交聯(lián)劑 用量占總體積的至10%。此方法合成出的磁性聚合物微球內(nèi)部，包覆納米磁性Fe3O4顆粒高度分散于聚合 物微球中，具有納米尺度上的無機顆粒與有機聚合物均勻復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有超順磁性；磁性聚 合物微球粒徑在0. 01-5 μ m之間，粒度可控且分布相對較窄，磁性Fe3O4占整個微球的重量 比為0. 5-55%，磁性強而又分布均一，化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的描述實施例1.(1)在盛有500ml去離子水的IL反應(yīng)器中加入0. 086摩爾氯化鐵和0. 043摩爾 氯化亞鐵，通入氮氣保護，升溫至80°C，。瞬時傾入25%的NH3 · H2O 27_29ml，充分劇烈攪 拌后，立刻逐滴加入油酸，直至可以看到清液為止，繼續(xù)恒溫攪拌30分鐘。用磁鐵磁性分離 后，經(jīng)去離子水反復(fù)清洗，得到黑色團狀磁性Fe3O4顆粒。(2)在50ml含0. 25% SDS的溶液的三口燒瓶中，加入5ml苯乙烯單體和一定量的之前制備的包覆油酸的磁性Fe3O4顆粒，25°C超聲振蕩充分乳化6h，形成油相磁流體。(3)在500ml三口瓶中加入IOOml蒸餾水，9. 75mlNa0H處理過的苯乙烯單體和 0. 545ml的二乙烯基苯(DVB)，超聲分散30min充分攪拌后通氮氣除去氧，水浴升溫至70°C。 溫度穩(wěn)定后加入溶有0. 05g引發(fā)劑的40mlKPS水溶液，引發(fā)聚合反應(yīng)時間16h，降溫到 600C，熟化2h。聚合物產(chǎn)物冷卻后經(jīng)離心機離心分離，去離子水反復(fù)洗滌，重新分散在水中， 得到水相的交聯(lián)PSt-DVB聚合物微球。(4)將上述油相(2)和水相(3)，機械攪拌混合，在25°C條件下充分溶脹24h。(5)在上述溶脹體系中加入0. 3g的引發(fā)劑過氧化苯甲酰(BPO)，Iml的經(jīng)NaOH處 理過的80 %交聯(lián)劑二乙烯基苯(DVB)，通入氮氣，在500ml三口瓶中混合上述乳化液升溫至 70°C，恒溫聚合12h，降溫至60°C熟化2h。聚合冷卻后經(jīng)磁性分離，蒸餾水反復(fù)洗滌后，得到PSt磁性聚合物微球。實施例2.
(1)向盛有500ml蒸餾水的IL攪拌式反應(yīng)器中加入0· 086摩爾FeCl2 · 4H20和 0. 173摩爾FeCl3 ·6Η20，升溫至90°C，傾入含0. 956摩爾NH3 ·Η20水溶液，立刻開始按0. 5ml/ min的速度滴加亞麻酸約15ml，直至看到一個清楚的上清液為止，繼續(xù)恒溫1小時，傾去上 清液即可得到黑色團塊狀包覆磁性Fe3O4顆粒凝聚體。(2)在500ml的三口燒瓶中，加入95ml甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體和一定量的之前制備的包覆亞麻酸的磁性Fe3O4顆粒，超聲振蕩混合均勻，形成油相磁流體。(3)在IL裝有回流冷凝管、氮氣入口、機械攪拌和加料口的四口燒瓶中加入620ml 去離子水，將其移入60°C的恒溫水浴中，攪拌通氮IOmin后，加入65g MMA單體和1. 3g交聯(lián) 劑DVB，繼續(xù)攪拌通氮30min。然后加入脫氧的過硫酸鉀(KPS)水溶液30ml (含KPS 0. 65g)， 進行聚合反應(yīng)。反應(yīng)在60°C進行24h后，冷卻至室溫，聚合物乳液經(jīng)離心得到高分子微球， 用去離子水反復(fù)洗滌。取15ml種子微球乳液加入到50ml含0. 25% gSDS的溶液中，25°C超 聲振動充分乳化6h形成水相。(4)將上述油相(2)和水相(3)，機械攪拌混合，在25°C條件下充分溶脹24h。(5)在上述溶脹體系中加入5ml的經(jīng)NaOH處理過的80%交聯(lián)劑二乙烯苯(DVB) 和5g的引發(fā)劑過氧化苯甲酰(BPO)，通入氮氣，在500ml三口瓶中混合上述乳化液升溫至 80°C，恒溫聚合12h，降溫至60°C熟化2h。聚合冷卻后經(jīng)磁性分離，蒸餾水反復(fù)洗滌后，得到PMMA磁性聚合物微球。實施例3.(1)在盛有700ml蒸餾水的1升攪拌式反應(yīng)器中加入0. 21摩爾FeCl2 ·4Η20和0. 31 摩爾FeCl3 · 6Η20，升溫至70°C，傾入IOOml含1摩爾的NaHCO3水溶液，立刻開始按0. 5ml/ min的速度滴加硬脂酸約20ml，直至看到一個清楚的上清液為止，繼續(xù)恒溫1小時，傾去上 清液即可得到黑色團塊狀包縛磁性Fe304顆粒凝聚體。(2)在500ml的三口燒瓶中，將上述包覆硬脂酸的Fe3O4顆粒溶于適量IOOml甲苯 中，攪拌至完全溶解，形成甲苯基的油基磁流體。(3)先采用分散聚合法，在250ml四口瓶中加入81g乙醇和9g水，再加入2g穩(wěn)定 劑PVP K-30,攪拌至其完全溶解，接著加入IOg單體St和0. Ig引發(fā)劑AIBN，攪拌下通氮 氣30min后，將反應(yīng)器放入已預(yù)熱到70°C的恒溫水浴中，保持氮氣氣氛，200rpm轉(zhuǎn)速下反 應(yīng)12h制得PSt種子微球；在上述制得的PSt種子微球中加入適量水稀釋后，加入共聚單體 2ml St、4ml HEMA, 0. 2ml交聯(lián)劑EGDMA及0. 12g引發(fā)劑AIBN，混合液在室溫下攪拌24h，使 單體及交聯(lián)劑完全被種子微球吸收。最后此混合液在70°C，氮氣氣氛下反應(yīng)12h，制得水相 的聚苯乙烯-甲基丙烯酸羥乙酯(P(St-HEMA))交聯(lián)微球。(4)將上述油相(2)和水相(3)，機械攪拌混合，在25°C條件下充分溶脹36h。(5)在上述溶脹體系中加入一定量的交聯(lián)劑EGDMA和引發(fā)劑AIBN，通入氮氣，在 500ml三口瓶中混合上述乳化液升溫至70°C，恒溫聚合18h，降溫至60°C熟化2h。聚合冷卻后經(jīng)磁性分離，蒸餾水反復(fù)洗滌后，得到P (St-HEMA)磁性聚合物微球。
權(quán)利要求
一種合成超順磁性聚合物微球的方法，所述方法包括如下具體步驟1.1制備表面包覆有疏水層的超順磁性Fe3O4所述包覆磁性Fe3O4顆粒具有核/殼式結(jié)構(gòu)，疏水層為C8-22直鏈脂肪酸；1.2制備疏水性烯烴基Fe3O4磁流體將步驟1.1制得的超順磁性Fe3O4顆粒分散溶解在疏水性烯類單體中，制成疏水性烯烴基Fe3O4磁流體；1.3制備非磁性種子顆粒將一種或一種以上烯類單體均聚或共聚合成聚合物，制成非磁性種子顆粒；其特征在于，所述方法還包括如下步驟1.4將疏水性烯烴基Fe3O4磁流體與非磁性種子顆?；旌先苊泴⒉襟E1.2制得的疏水性烯烴基Fe3O4磁流體作為油相，將步驟1.3制得非磁性種子顆粒制成溶液作為水相，把油相和水相充分震蕩混合24小時至36小時，形成疏水性烯烴基磁流體吸附在非磁性種子顆粒微球表面的溶脹體系，直至疏水性烯烴基磁流體被完全吸收得到溶脹產(chǎn)物；1.5引發(fā)聚合制備磁性聚合物微球的步驟在步驟1.4制得的溶脹產(chǎn)物中，加入引發(fā)劑引發(fā)聚合，合成出單分散超順磁性聚合物顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成超順磁性聚合物微球的方法，其特征在于所述步 驟1.2中，超順磁性Fe304顆粒與烯類單體體積比為1 2至1 10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成超順磁性聚合物微球的方法，其特征在于所述步 驟1. 3中，所述制備非磁性種子顆粒的合成方法包括懸浮聚合、分散聚合、乳液聚合、細乳 液聚合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成超順磁性聚合物微球的方法，其特征在于所述步 驟1.3中，聚合物單體與交聯(lián)劑體積比為10 1至20 1，引發(fā)劑用量總體積的0.01%至 0. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成超順磁性聚合物微球的方法，其特征在于所述步 驟1.5中，引發(fā)劑用量占總體積的0. 至3%，交聯(lián)劑用量占總體積的至10%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超順磁性聚合物微球的合成方法。所述主要方法主要包括以下幾個步驟制備表面包覆有疏水層的超順磁性Fe3O4；制備疏水性烯烴基Fe3O4磁流體；制備非磁性種子顆粒；將疏水性烯烴基Fe3O4磁流體與非磁性種子顆?；旌先苊洠灰l(fā)聚合制備磁性聚合物微球的步驟。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于將疏水性烯烴基Fe3O4磁流體與非磁性種子顆?；旌先苊?。此方法制備過程簡單、操作方便、產(chǎn)率高，合成出的磁性聚合物微球粒徑分布窄、磁性強、化學性質(zhì)穩(wěn)定。
文檔編號C08L25/08GK101838426SQ20101016890
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者劉剛, 官月平, 戈瑩, 王強, 謝立 申請人:北京科技大學