CN104151764A - 一种聚合物刷修饰的磁性复合微球及其制备方法与应用 - Google Patents

一种聚合物刷修饰的磁性复合微球及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚合物刷修饰的磁性复合微球及其制备方法和应用,聚合物刷修饰的磁性复合微球由内到外依次包括:聚合物内核、超顺磁性纳米颗粒外壳和聚合物刷,所述聚合物刷由含羧基的水溶性不饱和单体通过原子转移自由基聚合直接接枝到所述超顺磁性纳米颗粒外壳上。通过在磁纳米颗粒表面接枝聚合物刷,可以大大增加微球的比表面积以及蛋白结合位点,提高了蛋白与材料相接触的机会。另外,还便于在所述聚合物刷上进一步接枝特定的功能基团,提高微球与分离目标特异性结合的能力,实现更精细的分离目的。所述制备方法简单、提高了反应体系的稳定性、可操作性以及环境友好性,便于推广应用。

Description

一种聚合物刷修饰的磁性复合微球及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于生物材料领域,涉及一种聚合物刷修饰的磁性复合微球及其制备方法与应用。
技术背景
超顺磁性纳米颗粒因其具有超顺磁性、良好的生物相容性、单分散性、粒径均一、表面易于功能化等特点,被广泛应用于磁共振显影、生物分离(细胞分离、蛋白分离等)、药物传递系统、磁热疗及基因治疗等生物医学方面。由于超顺磁性纳米颗粒的粒径很小,在用于生物分离时,在磁场作用下产生的磁作用力也很小,需要在很强的磁场下或作用很长时间才能达到较好的分离效果。目前,有部分研究者通过将超顺磁性纳米颗粒与聚合物混合制成复合微球(J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2008,46,3900-3910)、(J. Mater. Chem. 2006,16,4480-4487),来增加其在磁场作用下产生的磁作用力,使分离效率得到了提高。
然而,这类复合微球仍然存在不足,由于超顺磁性纳米颗粒表面可以与被分离物结合的位点有限,且与目标特异性结合的能力差,主要是靠吸附作用进行较粗略的分离,其分离效果十分有限。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种聚合物刷修饰的磁性复合微球。
本发明通过以下技术方案来实现:
一种聚合物刷修饰的磁性复合微球,由内到外依次包括:聚合物内核、超顺磁性纳米颗粒外壳和聚合物刷,所述聚合物刷由含羧基的水溶性不饱和单体通过原子转移自由基聚合直接接枝到所述超顺磁性纳米颗粒外壳上。在微球表面接枝聚合物刷,可以大大增加微球的比表面积以及蛋白结合位点,提高了蛋白与材料相接触的机会。另外,还便于在所述聚合物刷上进一步接枝特定的功能基团,提高微球与分离目标特异性结合的能力,实现更精细的分离目的。选择含羧基的水溶性不饱和烃作为单体,一方面便于在水溶液中进行聚合,同时使聚合物刷表面含有大量羧基,增加了蛋白与微球结合的位点,同时便于进一步接枝其他功能基团进行改性。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述超顺磁性纳米颗粒外壳可以是集中分布在所述聚合物内核外围的壳层,也可以是超顺磁性纳米颗粒弥散分布在所述聚合物内核中并大量裸露在所述聚合物内核的外表面形成的嵌合在所述聚合物内核的外表面的壳层。作为可选,当超顺磁性纳米颗粒在微球表面形成多层密堆积的外壳,一方面有利于规则的球形结构,且有利于提高微球的磁响应能力,另一方面对高分子内壳形成严密的保护,减缓高分子材料的降解,且即使高分子材料部分降解也能保持其形状,不会立即崩塌,有利于延长复合微球的保存时间,更便于推广应用。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述聚合物内核表面含有羧基或羟基或氨基,羧基或羟基或氨基可以与超顺磁性纳米颗粒形成牢固的结合,使复合微球更稳定。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述聚合物内核可以是实心微球,也可以是空心微球。其中实心微球制备方便,而空心微球可以有效减轻微球的质量,提高微球的比饱和磁化强度。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述内核为疏水性聚合物,具体为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一种或其共聚物。这类疏水性缩聚物有一定的刚性,具有良好的成球性,易与磁纳米颗粒复合,且毒性小。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述聚合物内核为疏水性单体与羧基、羟基、氨基化的亲水性单体的共聚物,具体为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一种与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。这类疏水性单体经聚合之后具有良好的成球性,亲水性单体经聚合后易于功能化表面,便于形成磁性复合微球,其表面的羧基或羟基或氨基可以与超顺磁性纳米颗粒形成牢固的结合,使复合微球更稳定,毒性小、生物相容性好。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述聚合物刷修饰的磁性复合微球的平均粒径为300-500nm,其中聚合物刷层的厚度为10-70nm,比饱和磁化强度为12-40 emu/g。所述尺寸和饱和磁化强度可根据应用需要灵活调整。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,超顺磁性纳米颗粒是四氧化三铁,伽马三氧化二铁或掺有如锰、钴或锌等金属元素的铁氧磁性纳米粒子中的至少一种。
作为可选方式,在上述聚合物刷修饰的磁性复合微球中,所述含羧基的水溶性不饱和单体可以是甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、N.N-二甲基丙烯酸中的至少一种。
本发明还提供了一种制备上述聚合物刷修饰的磁性复合微球的方法,具体步骤如下:
1)获取具有聚合物内核和超顺磁性纳米颗粒外壳的磁性复合微球;
2)对超顺磁性纳米颗粒外壳进行氯甲基化;
3)将含羧基的水溶性不饱和单体通过原子转移自由基聚合直接接枝到所述超顺磁性纳米颗粒外壳上,形成聚合物刷。
所述步骤1)中的磁性复合微球可以从市面上购买,也可以采用无皂乳液聚合(Colloid Polym Sci.,2003, 281: 1076-1081)和微乳液聚合(J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 2008, 46, 3900-3910)等常用方法制备。
上述步骤2) 中所述氯甲基化是将带羧基的氯代物与步骤1)中所述的具有聚合物内核和超顺磁性纳米颗粒外壳的磁性复合微球混合搅拌,进行配体交换反应,使所述氯代物中的羧基与超顺磁性纳米颗粒配位。作为可选,所述氯代物为氯乙酸或对氯甲基苯磺酸。
作为可选方式,在上述制备方法中,所述步骤3)具体为:
a.准备反应体系:在室温下将反应器抽真空、通氮气,至反应体系中无水无氧;
b.在反应体系中,将CuCl2溶于水溶液,2,2-联吡啶溶于乙醇溶液,抗坏血酸溶于水溶液,在冰浴下依次注射到无水无氧的反应体系内;将氯甲基化的磁性复合微球注射到反应体系内,磁力搅拌,将所述水溶性不饱和单体的钠盐或钾盐溶于水溶液并逐滴滴加到反应体系中,撤去冰浴,室温反应4-8h。
本方法采用CuCl2,2,2-联吡啶,抗坏血酸作为催化体系,其催化反应机理如下:
原子转移自由基聚合(ATRP)制备的聚合物具有分子量可控调节剂分布较窄等特点,催化体系一般为金属离子(Cu(I))与配体(2,2-联吡啶,N,N,N',N',N''-五甲基二乙三胺)。现有的ATRP反应可以合成多种官能团的聚合物链,但其影响因素众多,特别是对无水无氧的操作,实施比较有难度。在以往的研究中,常以丙烯酸叔丁酯为单体进行ATRP反应而后再水解或热裂解来获得聚丙烯酸。这类反应一般在有机溶剂(甲苯、苯甲醚等)中进行,对环境污染较为严重,而且后续的水解或热裂解花费较长时间。选择水溶液为反应体系直接进行丙烯酸聚合是理想的解决办法,但是丙烯酸单体与金属离子的结合阻碍了配体与金属离子的结合而易使催化剂失活。在本发明的这一可选方式中,用水溶性不饱和单体的盐溶液作为反应物,解决了由于反应单体的离子化而与催化体系的金属离子的结合,从而影响催化效果;另外,我们用抗坏血酸在反应过程中将稳定性及水溶性良好的CuCl2还原成CuCl,而不是直接用难溶于水且对氧化剂敏感的CuCl,从而提高了反应体系的稳定性及可操作性。而且,本发明所述方法中,所述聚合反应以水为溶剂,无需加入有机溶剂,具有良好的环境友好性。
作为可选方式,在上述制备方法中,所述催化体系中各组分的摩尔比范围如下,金属离子(CuCl2) : 配体(2,2-联吡啶)的比例为1 : 1 ~ 1 : 3,抗坏血酸与金属离子的比例为1 : 1 ~ 1 :10。
本发明还提供了一种在超顺磁性纳米颗粒表面接枝聚合物刷的方法,具体步骤如下:
1)获取超顺磁性纳米颗粒或表面裸露有超顺磁性纳米颗粒的反应物;
2)对超顺磁性纳米颗粒表面进行氯甲基化;
3)将含羧基的水溶性不饱和单体通过原子转移自由基聚合直接接枝到所述超顺磁性纳米颗粒外壳上,形成聚合物刷。
步骤2) 所述氯甲基化是将带羧基的氯代物与步骤1)中所述的超顺磁性纳米颗粒或表面裸露有超顺磁性纳米颗粒的反应物混合搅拌,进行配体交换反应,使所述氯代物中的羧基与超顺磁性纳米颗粒配位。
所述步骤3)具体为:
a.准备反应体系:在室温下将反应器抽真空、通氮气,至反应体系中无水无氧;
b.在反应体系中,将CuCl2溶于水溶液,2,2-联吡啶溶于乙醇溶液,抗坏血酸溶于水溶液,在冰浴下依次注射到无水无氧的反应体系内;将氯甲基化的超顺磁性纳米颗粒或表面裸露有超顺磁性纳米颗粒的反应物注射到反应体系内,磁力搅拌,将所述水溶性不饱和单体的钠盐或钾盐溶于水溶液并逐滴滴加到反应体系中,撤去冰浴,室温反应4-8h。
本发明还提供了一种上述的聚合物刷修饰的磁性复合微球的应用,将其用于生物分离。具体方法为:将所述聚合物刷修饰的磁性复合微球与待分离物混合,在外加磁场作用下静置一段时间实现分离。还可以在所述聚合物刷修饰的磁性复合微球表面进一步接枝特定的功能基团,用于分离特定的目标物。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本发明的有益效果:
1、本发明所述复合微球形状规整,粒径分布窄,聚合物刷直接接枝到磁纳米颗粒表面,最大限度的减少磁屏蔽作用,所得复合微球具有较高的比饱和磁化强度(Ms),有利于提高该复合材料的磁响应性。
2、通过在磁纳米颗粒表面接枝聚合物刷,可以大大增加微球的比表面积以及蛋白结合位点,提高了蛋白与材料相接触的机会。另外,还便于在所述聚合物刷上进一步接枝特定的功能基团,提高微球与分离目标特异性结合的能力,实现更精细的分离目的。
附图说明:
图1为本发明所述聚合物刷修饰的磁性复合微球的制备方法示意图。
图2为本发明实施例2中所述超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例2和3中所得复合微球的形貌表征图,图中(a)代表A0样品,(b)代表A3样品,每组图片中较大的图片为透射电镜照片,插入的较小照片为扫描电镜照片。
具体实施方式:
以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应当将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明的精神和原则之内做的任何修改,以及根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的等同替换或者改进,均应包括在本发明的保护范围内。以下实施例中所用原料均可以从市场上购得。
实施例1超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备
采用多元醇法制备Fe3O4纳米粒子: 将720 mg乙酰丙酮铁置于带有冷凝管的100 mL三颈瓶中,抽真空通氮气反复三次,而后将40 mL三甘醇,注射到反应体系中。磁力搅拌,沙浴加热,缓慢升温至180℃,保温30 min;而后快速升温至278℃(三甘醇沸点),回流30min,得黑色磁流体(即Fe3O4纳米粒子的原反应溶液)。冷至室温,用乙醇 : 乙酸乙酯(V1 : V2=1 : 10)混合溶液反复洗三次,磁分离,所得产物复分散在乙醇中,低温保存。
所得产品具有良好的超顺磁性,平均粒径为4~20nm,比饱和磁化强度高于50 emu/g。
也可以采用高温法(见 JACS 2004,126,273-279)或共沉淀法(见Chem. Mater. 1996,8,2209-2211)制备所述超顺磁性纳米颗粒,或采用市售的超顺磁性纳米颗粒来进一步制备磁性复合材料。
实施例2超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4的制备
聚合物模板通过无皂乳液聚合法制备,具体如下:三颈瓶,机械搅拌,抽真空通氮气反复三次,确保反应体系无水无氧。将苯乙烯单体(St,0.5 g)及蒸馏水(45 mL)注射到反应体系中,350 rpm,氮气保护下乳化30 min。油浴加热至70℃,加过硫酸化物(如过硫酸铵APS)水溶液作为引发剂(APS含量为3.3 mg),反应3 h。而后,将苯乙烯(4.5 g),丙烯酸(1.67 g),水(5 mL)分别注射到反应体系之中,继续反应5 h。反应结束后,有白色乳液生成。冷至室温,将反应液进行减压蒸馏以除去未反应的单体,所得粉末密封保存。得到P(St-AA)微球的固体粉末。
取上述P(St-AA)的固体粉末100 mg溶于10 mL蒸馏水中,加入到30mL实施例1中制备的Fe3O4纳米粒子的原反应溶液(冷却后未经分离洗涤获得的黑色磁流体)中,其中Fe3O4纳米粒子的含量为100 mg,在70 ℃、氮气保护、磁力搅拌下持续反应2天,混合物颜色由黑色变为棕色。磁分离可得磁性复合微球,用水反复洗三次,所得产物复分散在水中,密封保存。获得超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4,记为样品A0。
 采用扫描电子显微镜,透射电子显微镜,马尔文粒度分析仪,热重分析仪,震动磁强计等设备对所得的复合微球进行表征,部分结果如图2和图3所示,表征结果显示:本实施例制备的超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4具有良好球形结构,形状规整、粒径均一、具有良好的单分散性,平均粒径约为290纳米,多分散指数(PDI)为0.241,表面Zeta电位约为19.8 mV,复合微球中Fe3O4的质量百分含量(磁含量)约为61.8%,比饱和磁化强度为39 emu/g,Fe3O4包裹在P(St-AA)微球的表面形成壳层结构,具有良好的磁响应特性。
作为可选方式,在本实施例中,还可以将上述Fe3O4纳米粒子的原反应溶液替换成实施例1中获得的其他超顺磁性纳米颗粒的溶液(溶剂可以是水或乙醇也可以是其他分散超顺磁性纳米颗粒的常用溶剂),同样可以成功的制备超顺磁性复合微球。而实施例1中制备的Fe3O4纳米粒子的原反应溶液时可以减少洗涤分离步骤,简化操作,同时Fe3O4纳米粒子在P(St-AA)微球表面包裹更均一。
作为可选方式,在本实施例中,通过调整各反应物的投料比,可以制备平均粒径为200-300 nm,磁含量为50%-70%,比饱和磁化强度为35-50 emu/g的一系列超顺磁性复合微球。
实施例3 超顺磁性复合微球的制备
取三颈瓶,机械搅拌,组装反应装置,抽真空通氮气反复三次,确保反应体系无水无氧。将苯乙烯单体(St,0.5 g)及蒸馏水(45 mL)注射到反应体系中,400 rpm,氮气保护下乳化40 min。油浴加热至70 ℃,加过硫酸化物(如过硫酸钠)水溶液作为引发剂(过硫酸钠含量为3 mg),反应 : 乙酸乙酯(V1 : V2=1 : 10)混合溶液反复洗三次,磁分离,所得产物复分散在乙醇中,低温保存。
所得产品具有良好的超顺磁性,平均粒径为4~20nm,比饱和磁化强度高于50 emu/g。
也可以采用高温法(见 JACS 2004,126,273-279)或共沉淀法(见Chem. Mater. 1996,8,2209-2211)制备所述超顺磁性纳米颗粒,或采用市售的超顺磁性纳米颗粒来进一步制备磁性复合材料。
实施例2超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4的制备
聚合物模板通过无皂乳液聚合法制备,具体如下:三颈瓶,机械搅拌,抽真空通氮气反复三次,确保反应体系无水无氧。将苯乙烯单体(St,0.5 g)及蒸馏水(45 mL)注射到反应体系中,350 rpm,氮气保护下乳化30 min。油浴加热至70℃,加过硫酸化物(如过硫酸铵APS)水溶液作为引发剂(APS含量为3.3 mg),反应3 h。而后,将苯乙烯(4.5 g),丙烯酸(1.67 g),水(5 mL)分别注射到反应体系之中,继续反应5 h。反应结束后,有白色乳液生成。冷至室温,将反应液进行减压蒸馏以除去未反应的单体,所得粉末密封保存。得到P(St-AA)微球的固体粉末。
取上述P(St-AA)的固体粉末100 mg溶于10 mL蒸馏水中,加入到30mL实施例1中制备的Fe3O4纳米粒子的原反应溶液(冷却后未经分离洗涤获得的黑色磁流体)中,其中Fe3O4纳米粒子的含量为100 mg,在70 ℃、氮气保护、磁力搅拌下持续反应2天,混合物颜色由黑色变为棕色。磁分离可得磁性复合微球,用水反复洗三次,所得产物复分散在水中,密封保存。获得超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4,记为样品A0。
 采用扫描电子显微镜,透射电子显微镜,马尔文粒度分析仪,热重分析仪,震动磁强计等设备对所得的复合微球进行表征,部分结果如图2和图3所示,表征结果显示:本实施例制备的超顺磁性复合微球P(St-AA)/Fe3O4具有良好球形结构,形状规整、粒径均一、具有良好的单分散性,平均粒径约为290纳米,多分散指数(PDI)为0.241,表面Zeta电位约为19.8 mV,复合微球中Fe3O4的质量百分含量(磁含量)约为61.8%,比饱和磁化强度为39 emu/g,Fe3O4包裹在P(St-AA)微球的表面形成壳层结构,具有良好的磁响应特性。
作为可选方式,在本实施例中,还可以将上述Fe3O4纳米粒子的原反应溶液替换成实施例1中获得的其他超顺磁性纳米颗粒的溶液(溶剂可以是水或乙醇也可以是其他分散超顺磁性纳米颗粒的常用溶剂),同样可以成功的制备超顺磁性复合微球。而实施例1中制备的Fe3O4纳米粒子的原反应溶液时可以减少洗涤分离步骤,简化操作,同时Fe3O4纳米粒子在P(St-AA)微球表面包裹更均一。
作为可选方式,在本实施例中,通过调整各反应物的投料比,可以制备平均粒径为200-300 nm,磁含量为50%-70%,比饱和磁化强度为35-50 emu/g的一系列超顺磁性复合微球。
实施例3 超顺磁性复合微球的制备
取三颈瓶,机械搅拌,组装反应装置,抽真空通氮气反复三次,确保反应体系无水无氧。将苯乙烯单体(St,0.5 g)及蒸馏水(45 mL)注射到反应体系中,400 rpm,氮气保护下乳化40 min。油浴加热至70 ℃,加过硫酸化物(如过硫酸钠)水溶液作为引发剂(过硫酸钠含量为3 mg),反应30~50%,比饱和磁化强度为10~30emu/g,Fe3O4包裹在P(St-AA)微球的表面形成壳层结构,具有良好的磁响应特性。
作为可选方式,在本实施例所述方法中将丙烯酸钠替换为甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、N.N二甲基丙烯酸或其对应的金属盐中的至少一种,同样可以成功制备聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球。相对于直接采用含羧基的水溶性不饱和单体,采用其对应的金属盐进行反应更有利于提高催化效率。
作为可选方式,在本实施例所述方法中将丙烯酸钠替换为丙烯酸钾,同样可以成功制备聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球。
作为可选方式,在本实施例所述方法中,控制所述催化体系中各组分的摩尔比范围如下,金属离子(CuCl2): 配体(2,2-联吡啶)的比例为1 : 1 ~ 1 : 3,抗坏血酸与金属离子的比例为1 : 1 ~ 1 : 10,均可以成功制备粒径均匀,性能优越的聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球。
表1 几种复合微球的性能参数对比
实施例6聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球的制备
参照实施例5所述的方法,在实施例3或4中制备的各种复合微球的外围接枝聚合物刷,获得一系列聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球。所得聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球都具有规整的球形结构,且粒径均匀,单分散性好,具有良好的磁响应性。
对比例
将实施例2中制备的A0样品水溶液与聚丙烯酸溶液混合搅拌4~12 h,获得PAA包裹的磁性复合微球,记为样品A4,其平均粒径约为320 nm,Zeta电位约为-25 mV,磁含量约为47%,比饱和磁化强度约为25emu/g。 
实施例7 溶菌酶吸附实验
将溶菌酶溶解在pH=7.2的浓度为10 mM的PBS缓冲液中,制成浓度为0.5mg mL-1的溶菌酶溶液,取5 mg上述实施例中制备的A0、A1、A4样品加入到5 mL溶菌酶溶液中,在室温下搅拌4-12小时后,在外加磁场下,将复合微球从溶菌酶溶液中移出(在磁铁作用下静置分离4~24小时)。未被吸附的溶菌酶的浓度可通过测量残余的溶菌酶溶液样品在280 nm的紫外可见光谱估算出来。溶菌酶的吸附量可从以下方程估算出来:
q = (C o  - C) V o /W
q是微球的平衡吸附量(mg g-1);C o C分别是蛋白的初始浓度和平衡浓度(mgmL-1);V o 是水相的体积(mL);W是磁性复合微球的重量(g).
结果显示:A0样品对溶菌酶的吸附量几乎为0,A4样品对溶菌酶的吸附量约为100 mg/g,而A1样品对溶菌酶的吸附量可达650 mg/g。P(St-AA)/Fe3O4/PAA与蛋白之间存在较强的氢键作用力促使了蛋白固定于材料上;再者,PAA的刷状结构有效增大了磁性复合微球的比表面积,提高了蛋白与材料相接触的机会。
采用上述实施例中制备各种聚合物刷修饰的超顺磁性复合微球在相同的条件下进行溶菌酶吸附实验,其溶菌酶的吸附量均高于500 mg/g。
以上所述仅为本发明的优选实施例,对本发明而言仅是说明性的,而非限制性的;本领域普通技术人员理解,在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变,修改,甚至等效变更,但都将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚合物刷修饰的磁性复合微球,其特征在于,所述复合微球由内到外依次包括:聚合物内核、超顺磁性纳米颗粒外壳和聚合物刷,所述聚合物刷由含羧基的水溶性不饱和单体经原子转移自由基聚合直接接枝到上述超顺磁性纳米颗粒外壳上。
2.根据权利要求1所述的聚合物刷修饰的磁性复合微球,其特征在于,所述聚合物内核为具有空心结构的聚合物微球。
3.根据权利要求1所述的聚合物刷修饰的磁性复合微球,其特征在于,所述聚合物内核为疏水性单体与带羧基或羟基或氨基的亲水性单体共聚而得。
4.根据权利要求1所述的聚合物刷修饰的磁性复合微球的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
1)获取具有聚合物内核和超顺磁性纳米颗粒外壳的磁性复合微球;
2)对超顺磁性纳米颗粒外壳进行氯甲基化;
3)将含羧基的水溶性不饱和单体通过原子转移自由基聚合直接接枝到所述超顺磁性纳米颗粒外壳上,形成聚合物刷。
5.根据权利要求4所述的聚合物刷修饰的磁性复合微球的制备方法,其特征在于,步骤2) 所述氯甲基化是将带羧基的氯代物与步骤1)中所述的具有聚合物内核和超顺磁性纳米颗粒外壳的磁性复合微球混合搅拌,进行配体交换反应,使所述氯代物中的羧基与超顺磁性纳米颗粒配位。
6.根据权利要求4所述的聚合物刷修饰的磁性复合微球的制备方法,其特征在于,步骤3)具体为:
a.准备反应体系:在室温下将反应器抽真空、通氮气,至反应体系中无水无氧;
b.在反应体系中,将CuCl2溶于水溶液,2,2-联吡啶溶于乙醇溶液,抗坏血酸溶于水溶液,在冰浴下依次注射到无水无氧的反应体系内;将氯甲基化的磁性复合微球注射到反应体系内,磁力搅拌,将所述水溶性不饱和单体的钠盐或钾盐溶于水溶液并逐滴滴加到反应体系中,撤去冰浴,室温反应4-8h。
7.一种在超顺磁性纳米颗粒表面接枝聚合物刷的方法,其特征在于,具体步骤如下:
1)获取超顺磁性纳米颗粒或表面裸露有超顺磁性纳米颗粒的反应物;
2)对超顺磁性纳米颗粒表面进行氯甲基化;
3)将含羧基的水溶性不饱和单体通过原子转移自由基聚合直接接枝到所述超顺磁性纳米颗粒外壳上,形成聚合物刷。
8.根据权利要求7所述的在超顺磁性纳米颗粒表面接枝聚合物刷的方法,其特征在于,步骤2) 所述氯甲基化是将带羧基的氯代物与步骤1)中所述的超顺磁性纳米颗粒或表面裸露有超顺磁性纳米颗粒的反应物混合搅拌,进行配体交换反应,使所述氯代物中的羧基与超顺磁性纳米颗粒配位。
9.根据权利要求7所述的在超顺磁性纳米颗粒表面接枝聚合物刷的方法,步骤3)具体为:
a.准备反应体系:在室温下将反应器抽真空、通氮气,至反应体系中无水无氧;
b.在反应体系中,将CuCl2溶于水溶液,2,2-联吡啶溶于乙醇溶液,抗坏血酸溶于水溶液,在冰浴下依次注射到无水无氧的反应体系内;将氯甲基化的超顺磁性纳米颗粒或表面裸露有超顺磁性纳米颗粒的反应物注射到反应体系内,磁力搅拌,将所述水溶性不饱和单体的钠盐或钾盐溶于水溶液并逐滴滴加到反应体系中,撤去冰浴,室温反应4-8h。
10.根据权利要求1所述的聚合物刷修饰的磁性复合微球的应用,其特征在于,将其用于生物分离。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104387535A (zh) * 2014-12-08 2015-03-04 新乡医学院 双亲性超顺磁性复合中空微球及其制备方法
CN104497217A (zh) * 2014-12-19 2015-04-08 新乡医学院 Janus结构超顺磁性纳米粒及其制备方法
CN106432562A (zh) * 2016-09-12 2017-02-22 安徽工程大学 一种氯甲基化磁性聚苯乙烯纳米球及其制备方法
CN107300582A (zh) * 2017-08-16 2017-10-27 杭州电子科技大学 基于微传感器的抗生素检测装置及其制造方法、检测方法
CN108176384A (zh) * 2018-01-17 2018-06-19 四川大学 接枝精氨酸聚合物刷的磁性纳米球及其制备方法与应用
CN111375360A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 苏州海狸生物医学工程有限公司 一种粒径均一的磁性微球的制备方法
CN111918892A (zh) * 2018-04-11 2020-11-10 拉迪瑟夫私人有限责任公司 形成聚合物刷的组合物
CN113354764A (zh) * 2019-09-24 2021-09-07 武汉中科先进技术研究院有限公司 一种层层组装多功能纳米磁珠的制备
CN113456827A (zh) * 2021-05-27 2021-10-01 北京化工大学 一种纳米材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI QIN XIE ETAL: ""Double-sided coordination assembly: superparamagnetic composite microspheres with layer-by-layer structure for protein separation"", 《RSC ADVANCES》 *
安丽娟 等: ""表面引发原子转移自由基聚合方法合成Fe3O4/PMMA复合纳米微粒"", 《高等学校化学学报》 *
胡亮 等: ""原子转移自由聚合的研究新进展"", 《材料导报A:综述篇》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104387535A (zh) * 2014-12-08 2015-03-04 新乡医学院 双亲性超顺磁性复合中空微球及其制备方法
CN104497217A (zh) * 2014-12-19 2015-04-08 新乡医学院 Janus结构超顺磁性纳米粒及其制备方法
CN104497217B (zh) * 2014-12-19 2017-09-29 新乡医学院 Janus结构超顺磁性纳米粒及其制备方法
CN106432562A (zh) * 2016-09-12 2017-02-22 安徽工程大学 一种氯甲基化磁性聚苯乙烯纳米球及其制备方法
CN107300582A (zh) * 2017-08-16 2017-10-27 杭州电子科技大学 基于微传感器的抗生素检测装置及其制造方法、检测方法
CN108176384A (zh) * 2018-01-17 2018-06-19 四川大学 接枝精氨酸聚合物刷的磁性纳米球及其制备方法与应用
CN108176384B (zh) * 2018-01-17 2020-08-14 四川大学 接枝精氨酸聚合物刷的磁性纳米球及其制备方法与应用
CN111918892B (zh) * 2018-04-11 2023-05-05 拉迪瑟夫私人有限责任公司 形成聚合物刷的组合物
CN111918892A (zh) * 2018-04-11 2020-11-10 拉迪瑟夫私人有限责任公司 形成聚合物刷的组合物
CN111375360A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 苏州海狸生物医学工程有限公司 一种粒径均一的磁性微球的制备方法
CN111375360B (zh) * 2018-12-28 2022-03-04 苏州海狸生物医学工程有限公司 一种粒径均一的磁性微球的制备方法
CN113354764A (zh) * 2019-09-24 2021-09-07 武汉中科先进技术研究院有限公司 一种层层组装多功能纳米磁珠的制备
CN113456827A (zh) * 2021-05-27 2021-10-01 北京化工大学 一种纳米材料及其制备方法和应用

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