CN104892827B - 一种制备磁性复合微球的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种制备磁性复合微球的方法。包括以下步骤：制成均相体系，加入碱溶液反应，以水冲洗，然后将其分散于有机载体中，形成磁流体；将得到的磁流体和甲基丙烯酸甲酯等加入反应釜中反应，加入引发剂反应，分离，冷却，干燥。本发明制备的微球生物相容性好，能够在基因测序的过程中用于酶的固定。

Description

一种制备磁性复合微球的方法
技术领域
本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种制备磁性复合微球的方法。
背景技术
磁性高分子微球是近年发展起来的一种新型磁性材料，是通过适当方法将磁性无机粒子与有机高分子结合形成的具有一定磁性及特殊结构的复合微球。磁性复合微球不仅具有普通高分子微球的众多特性还具有磁响应性。目前，磁性复合微球已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等诸多领域。制备磁性高分子微球的高分子材料主要有天然高分子和合成高分子。天然高分子有纤维素、明胶等。合成高分子材料主要有聚苯乙烯、聚丙烯酸及其共聚物、聚酰胺类、和聚苯胺等。主要方法有包埋法、悬浮聚合法、乳液聚合法、分散聚合法及原子转移自由基聚合法等。
磁性高分子微球是通过适当的化学方法使有机高分子材料与无机磁性材料结合而形成的具有一定磁性及特殊结构的微球。因此,磁性微球既具有有机高分子材料的易加工和柔韧性,又具有无机材料的高密度和高力学性能以及生产成本低、能耗少、无污染等特点。还可以通过改性在其表面形成极性官能团。至于结构特征尺寸属于纳米范畴的磁性微球,则具有大的比表面积和显著的界面效应和量子效应,因此,磁性微球具有广泛的应用范围。目前,磁性微球主要应用于蛋白质纯化、细胞分离、环境、食品微生物检测以及隐身材料和磁性塑料等的制造。
发明内容
本发明的一个目的是一种制备磁性复合微球的方法，制备的微球可用于基因组测序酶的固定，具体步骤如下：
（1）将水合物FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O加入反应介质中，通入氮气，搅拌至均相体系；
（2）升温至90-95℃，加入碱溶液进行反应，反应100分钟以上，然后降至室温；
（3）将反应得到的Fe3O4以去离子水冲洗10遍以上，然后将其分散于有机载体中，形成磁流体；
（4）将步骤（3）得到的磁流体、甲基丙烯酸甲酯、表面活性剂、二乙烯基苯、正辛烷、聚乙烯醇、过氧化苯乙酰和去离子水加入反应釜中，在恒温下不断搅拌形成乳液；
（5）加入引发剂反应，时间为200分钟以上；
（6）熟化；
（7）使用磁力架进行磁性分离；
（8）冷却，筛选，真空干燥，使用30-50%乙醇清洗5遍以上，得到聚甲基丙烯酸甲酯微球。
所述微球粒径为1.0-2.2微米，也可以为1.5-2.0微米，优选为1.5微米。
所述步骤（1）的反应介质为水、乙醇和乙二醇中的一种或几种。
所述碱溶液为NaOH、Fe(OH)2和Fe(OH)3中的一种或几种，加入的铁离子和亚铁离子总浓度为0.5-0.6mol/L，OH-浓度为3-3.5mol/L。
所述有机载体为环己烷和异丙醇的混合物，其中环己烷和异丙醇的体积比为4:1。
所述的表面活性剂为CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）和硬脂酸中的一种或两种。
所述步骤（4）加入的磁流体使Fe3O4在乳液中的浓度为3-4mg/ml；
步骤（4）先将表面活性剂、聚乙烯醇和去离子水加入反应釜中，搅拌混合10分钟以上后，再加入磁流体、正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯和过氧化苯乙酰，搅拌10分钟以上形成乳液；
在搅拌时反应釜内保持压力为0.15-0.2MPa，优选为0.15MPa。
所述熟化温度为50-55℃，时间为150分钟以上优选为150分钟。
所述与引发剂反应温度为75-80℃，优选为76-78℃；所述引发剂为过硫酸钠或偶氮二异丁酸二甲酯，引发剂的加入使其占乳液体系重量比的0.3‰-0.6‰，优选为0.4‰。
本发明制备的微球生物相容性好，能够在基因测序的过程中用于酶的固定。本发明的制备方法中的步骤易于操作，原料成本低，能够适应大规模的工业生产。以本发明制备的微球粒径较小而均一，能够顺利的进行核酸测序反应酶的固定，得到的微球质地均匀，有较好的理化稳定性，磁响应性高，还可应用于生物工程中大分子的连接与分离。聚甲基丙烯酸甲酯微球透光率大，便于测序仪的信号读取，使噪点更清晰、测算更精确。
具体实施方式
实施例1
（1）在反应容器中加入水合物FeCl2·4H2O0.15mol和FeCl3·6H2O0.35mol加入1L去离子水，乙醇和乙二醇的混合液中，通入氮气，搅拌至均相体系；
（2）升温至90℃，加入3molNaOH，反应100分钟，然后降至室温；
（3）将反应得到的Fe3O4以去离子水冲洗10遍，然后将其分散于环己烷和异丙醇中，其中环己烷和异丙醇的体积比为4:1，形成磁流体；
（4）先将表面活性剂、聚乙烯醇和去离子水加入反应釜中，搅拌混合10分钟后，再加入磁流体、正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯和过氧化苯乙酰，搅拌10分钟形成乳液，搅拌时反应釜内保持压力为0.15MPa，Fe3O4在乳液中的浓度为4mg/ml；
（5）加入偶氮二异丁酸二甲酯反应，其占乳液体系重量比的0.4‰，反应时间为200分钟，温度为76℃；
（6）熟化，温度为50℃，时间为150分钟；
（7）使用磁力架进行磁性分离；
（8）冷却，筛选，真空干燥，使用30%乙醇清洗5遍，得到聚甲基丙烯酸甲酯微球。
实施例2
（1）在反应容器中加入水合物FeCl2·4H2O0.2mol和FeCl3·6H2O0.3mol加入去1L离子水中，通入氮气，搅拌至均相体系；
（2）升温至95℃，加入3.2molNaOH，0.1molFe(OH)3，反应110分钟，然后降至室温；
（3）将反应得到的Fe3O4以去离子水冲洗12遍，然后将其分散于环己烷和异丙醇中，其中环己烷和异丙醇的体积比为5:1，形成磁流体；
（4）先将硬脂酸、聚乙烯醇和去离子水加入反应釜中，搅拌混合10分钟后，再加入磁流体、正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯和过氧化苯乙酰，搅拌15分钟形成乳液，搅拌时反应釜内保持压力为0.2MPa，Fe3O4在乳液中的浓度为3mg/ml；
（5）加入偶氮二异丁酸二甲酯反应，其占乳液体系重量比的0.6‰，反应时间为200分钟，温度为78℃；
（6）熟化，温度为55℃，时间为160分钟；
（7）使用磁力架进行磁性分离；
（8）冷却，筛选，真空干燥，使用50%乙醇清洗6遍，得到聚甲基丙烯酸甲酯微球。
实施例3
（1）在反应容器中加入水合物FeCl2·4H2O0.1mol和FeCl3·6H2O0.3mol加入1L去离子水和乙二醇的混合液中，通入氮气，搅拌至均相体系；
（2）升温至93℃，加入3molNaOH，0.03molFe(OH)2，0.09molFe(OH)3，反应120分钟，然后降至室温；
（3）将反应得到的Fe3O4以去离子水冲洗10遍，然后将其分散于环己烷和异丙醇中，其中环己烷和异丙醇的体积比为4:1，形成磁流体；
（4）先将CTAB、聚乙烯醇和去离子水加入反应釜中，搅拌混合12分钟后，再加入磁流体、正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯和过氧化苯乙酰，搅拌12分钟形成乳液，搅拌时反应釜内保持压力为0.16MPa，Fe3O4在乳液中的浓度为3.5mg/ml；
（5）加入过硫酸钠反应，其占乳液体系重量比的0.3‰，反应时间为210分钟，温度为75℃；
（6）熟化，温度为52℃，时间为150分钟；
（7）使用磁力架进行磁性分离；
（8）冷却，筛选，真空干燥，使用35%乙醇清洗10遍，得到聚甲基丙烯酸甲酯微球。
实施例4
（1）在反应容器中加入水合物FeCl2·4H2O0.25mol和FeCl3·6H2O0.32mol加入1L去离子水和乙醇的混合液中，通入氮气，搅拌至均相体系；
（2）升温至90℃，加入3.3molNaOH，反应110分钟，然后降至室温；
（3）将反应得到的Fe3O4以去离子水冲洗12遍，然后将其分散于环己烷和异丙醇中，其中环己烷和异丙醇的体积比为4:1，形成磁流体；
（4）先将硬脂酸、聚乙烯醇和去离子水加入反应釜中，搅拌混合10分钟后，再加入磁流体、正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯和过氧化苯乙酰，搅拌15分钟形成乳液，搅拌时反应釜内保持压力为0.18MPa，Fe3O4在乳液中的浓度为3mg/ml；
（5）加入过硫酸钠反应，反应时间为210分钟，温度为80℃；
（6）熟化，温度为54℃，时间为155分钟；
（7）使用磁力架进行磁性分离；
（8）冷却，筛选，真空干燥，使用45%乙醇清洗6遍，得到聚甲基丙烯酸甲酯微球。
式中：δ为标准方差；di为单个粒子的直径；d为粒子的平均直径；n为粒子数目，fs为分散系数，具体结果如下：
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种制备磁性复合微球的方法，其特征在于，制备的微球可用于基因组测序酶的固定，具体步骤如下：
（1）在反应容器中加入水合物FeCl2·4H2O0.2mol和FeCl3·6H2O0.3mol加入去1L离子水中，通入氮气，搅拌至均相体系；
（2）升温至95℃，加入3.2molNaOH，0.1molFe(OH)3，反应110分钟，然后降至室温；
（3）将反应得到的Fe3O4以去离子水冲洗12遍，然后将其分散于环己烷和异丙醇中，其中环己烷和异丙醇的体积比为5:1，形成磁流体；
（4）先将硬脂酸、聚乙烯醇和去离子水加入反应釜中，搅拌混合10分钟后，再加入磁流体、正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基苯和过氧化苯乙酰，搅拌15分钟形成乳液，搅拌时反应釜内保持压力为0.2MPa，Fe3O4在乳液中的浓度为3mg/ml；
（5）加入偶氮二异丁酸二甲酯反应，其占乳液体系重量比的0.6‰，反应时间为200分钟，温度为78℃；
（6）熟化，温度为55℃，时间为160分钟；
（7）使用磁力架进行磁性分离；
（8）冷却，筛选，真空干燥，使用50%乙醇清洗6遍，得到聚甲基丙烯酸甲酯微球。
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