一種介孔磁性高分子復(fù)合球及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，涉及一種介孔磁性高分子復(fù)合球。
技術(shù)背景
[0002]超順磁性納米顆粒因其具有超順磁性、良好的生物相容性、單分散性、粒徑均一、表面易于功能化等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于磁共振顯影、生物分離(細(xì)胞分離、蛋白分離等)、藥物傳遞系統(tǒng)、磁熱療及基因治療等生物醫(yī)學(xué)方面。由于超順磁性納米顆粒的粒徑很小，在用于生物分離時(shí)，在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的磁作用力也很小，需要在很強(qiáng)的磁場(chǎng)下或作用很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到較好的分離效果。目前，有部分研究者通過(guò)將超順磁性納米顆粒與聚合物混合制成復(fù)合微球，來(lái)增加其在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的磁作用力，使分離效率得到了提高。
[0003]目前雖然有不少采用無(wú)機(jī)材料或高分子材料包裹超順磁性納米顆粒形成復(fù)合微球的報(bào)道，但由于包覆材料的遮蔽作用，使得復(fù)合微球的磁含量和比飽和磁化強(qiáng)度都較低，降低了其磁響應(yīng)性，從而限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種介孔磁性高分子復(fù)合球，該復(fù)合微球具有很高的磁含量和比飽和磁化強(qiáng)度，且制備條件溫和，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，便于推廣應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種介孔磁性高分子復(fù)合球，包括超順磁性納米顆粒和水溶性高分子包覆層，所述水溶性高分子包覆層包裹所述超順磁性納米顆粒，經(jīng)乳化交聯(lián)后，大量的所述超順磁性的納米顆粒緊密堆積形成球狀，所述復(fù)合球具有介孔結(jié)構(gòu)。在所述復(fù)合微球中水溶性高分子或其單體首先包裹超順磁性納米顆粒形成納米小球，再由所述納米小球緊密堆積成復(fù)合球，并經(jīng)聚合物交聯(lián)或單體聚合對(duì)復(fù)合球進(jìn)行穩(wěn)定，得到具有介孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合球。所述介孔結(jié)構(gòu)不僅有利于提高復(fù)合球的磁含量和比飽和磁化強(qiáng)度，還可以為某些蛋白或活性因子提供相應(yīng)的結(jié)合位點(diǎn)，從而將其用于相應(yīng)物質(zhì)的選擇性吸附和分離。
[0006]作為可選方式，在上述介孔磁性高分子復(fù)合球中，所述水溶性高分子包覆層為羧化殼聚糖(CMCS)、殼聚糖、纖維素、聚丙烯酰胺中的至少一種，或以丙烯酸、丙烯胺、丙烯酸二甲氨基乙酯中的至少一種為單體形成的聚合物。
[0007]作為可選方式，在上述介孔磁性高分子復(fù)合球中，所述復(fù)合球的平均粒徑范圍為500~600nm,介孔的平均孔徑為40~50nm。
[0008]作為可選方式，在上述介孔磁性高分子復(fù)合球中，所述超順磁性納米顆?？梢允撬难趸F，Y-三氧化二鐵等具有超順磁性納米粒子中的至少一種，還可以是摻有如錳，鈷或鋅等金屬元素以提高比飽和磁化強(qiáng)度的鐵氧磁性納米粒子中的至少一種。
[0009]作為可選方式，在上述介孔磁性高分子復(fù)合球中，所述超順磁性納米顆粒為Fe304磁性納米粒子，優(yōu)選粒徑為4nm?20nm。
[0010]作為可選方式，在上述介孔磁性高分子復(fù)合球中，所述復(fù)合球形狀規(guī)整、粒徑均勻、單分散性良好，比飽和磁化強(qiáng)度在60 emu g 1以上，磁含量在85%以上，所述超順磁性納米顆粒均勻分布在所述介孔磁性高分子復(fù)合球中。
[0011]介孔的磁性復(fù)合球通常是通過(guò)模板法來(lái)制備，但是模板法需要移除模板，操作繁瑣，且模板不易除去。所以，一系列非模板法被提出，Zhang等(ACS Appl.Mater.1nterfaces2013, 5，614 - 621)結(jié)合了溶劑熱法與高溫煅燒方法，制備出介孔的Y _Fe203納米團(tuán)簇，但是該制備方法需要高溫操作，反應(yīng)條件不溫和。Ma等(ACS Nano, 2012，6，3179-3188)先通過(guò)溶膠凝膠法制備出磁性膠體納米晶團(tuán)簇，再經(jīng)過(guò)水熱處理得到以Fe304為核，Ti02為殼的介孔Fe304@mTi02微球。但其制備過(guò)程繁瑣，且需要高溫操作。提出一種簡(jiǎn)易的反應(yīng)條件溫和的制備方法來(lái)合成出介孔的復(fù)合球是一項(xiàng)有意義的工作。
[0012]因此，本發(fā)明還提供了一種制備上述介孔磁性高分子復(fù)合球的方法，包括以下步驟:
(1)將超順磁性納米顆粒分散在水中制成懸浮液；
(2)將水溶性高分子的水溶液或水溶性單體的水溶液與步驟(1)中制備的超順磁性納米顆粒懸浮液共同攪拌，使所述水溶性高分子或水溶性單體包覆到超順磁性納米顆粒表面，得到納米粒子懸浮液；
(3)將步驟(2)中得到的納米粒子懸浮液加入到液體石蠟中，對(duì)混合液進(jìn)行勻漿分散；
(4)向步驟(3)中得到的勻漿液中加入交聯(lián)劑或引發(fā)劑:當(dāng)步驟(2)中加入的是水溶性高分子的水溶液時(shí)，加入交聯(lián)劑，對(duì)水溶性高分子進(jìn)行交聯(lián)，當(dāng)步驟(2)中加入的是水溶性單體的水溶液時(shí)，加入引發(fā)劑，引發(fā)單體聚合；形成介孔磁性高分子復(fù)合球。
[0013]作為可選方式，在上述制備方法中，所述步驟(2)中水溶性高分子或水溶性單體與超順磁性納米顆粒的質(zhì)量比為1:1~1:2。
[0014]作為可選方式，在上述制備方法中，所述步驟(3)中所述的液體石蠟中含有司盤(pán)80 (span80),通過(guò)加入司盤(pán)80可以使乳化形成的液滴更均勻。所述司盤(pán)80的體積百分含量為 5%~60%。
[0015]作為可選方式，在上述制備方法中，所述步驟(3)中所述勻漿分散的條件為2000rpm_6000rpm，5_20min。
[0016]作為可選方式，在上述制備方法中，所述步驟(4)中的交聯(lián)或聚合反應(yīng)的條件為:60°C，lOOOrpm轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h。
[0017]作為可選方式，在上述制備方法中，包括以下步驟:
(1)將超順磁性納米顆粒分散在水中制成濃度為10mg/ml的懸浮液；
(2)將5-50ml濃度為5mg/ml水溶性高分子的水溶液或水溶性單體的水溶液與5_50ml步驟(1)中制備的超順磁性納米顆粒懸浮液共同攪拌6-20小時(shí)，使所述水溶性高分子或水溶性單體包覆到超順磁性納米顆粒表面，得到納米粒子懸浮液；
(3)將200ul-lml步驟(2)中得到的納米粒子懸浮液加入到含有l(wèi)_6ml司盤(pán)80的10-20ml液體石蠟中的液體石蠟中，對(duì)混合液進(jìn)行勻漿分散，勻漿分散的條件為:2000rpm-6000rpm，5_20min ；
(4 )向步驟(3 )中得到的勻漿液中加入25-125mg交聯(lián)劑或引發(fā)劑:當(dāng)步驟(2 )中加入的是水溶性高分子的水溶液時(shí)，加入交聯(lián)劑，對(duì)水溶性高分子進(jìn)行交聯(lián)，當(dāng)步驟(2)中加入的是水溶性單體的水溶液時(shí)，加入引發(fā)劑，引發(fā)單體聚合；交聯(lián)或聚合反應(yīng)的條件為:60°C，lOOOrpm轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h,形成介孔磁性高分子復(fù)合球。
[0018]作為可選方式，在上述制備方法中，所述交聯(lián)劑為京尼平或戊二醛，優(yōu)選京尼平；所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨(APS)或過(guò)硫酸鈉。
[0019]本發(fā)明還提供了一種所述介孔磁性高分子復(fù)合球的應(yīng)用，其特征在于，將其用于分離蛋白質(zhì)。
[0020]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0021 ] 本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明所述復(fù)合微球具有很高的磁含量和比飽和磁化強(qiáng)度，且制備條件溫和，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，便于推廣應(yīng)用。
[0022]2、本發(fā)明所述復(fù)合微球的制備方法先將超順磁性納米粒子表面包覆一層水溶性高分子或單體，再將其滴加到油相液體石蠟中，在劇烈的攪拌力作用下將其乳化成油包水的雜化液滴，然后加入交聯(lián)劑或引發(fā)劑穩(wěn)定乳化系統(tǒng)，逐漸形成介孔的磁性高分子復(fù)合球。所述聚合物交聯(lián)或單體聚合反應(yīng)在低溫條件下(60°C左右)即可進(jìn)行，其余步驟均可在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，設(shè)備要求低，操作十分簡(jiǎn)單，且原料價(jià)廉，易大規(guī)模生產(chǎn)。
[0023]【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所述介孔CMCS/Fe304復(fù)合球的制備方法示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的樣品的粒徑、形貌表征結(jié)果圖，其中A為Fe304納米粒子的TEM照片；B為Fe304@CMCS納米粒子的TEM照片；C為CMCS / Fe304復(fù)合球的SEM照片，其左上角插入的圖片為復(fù)合球表面形貌的放大圖；D*CMCS / Fe304復(fù)合球的T