CN108654528A - 磁性高分子核壳结构微球及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，包括以下步骤：(1)将磁性纳米颗粒与有机物颗粒进行热混匀，然后挤压成棒状；(2)将棒置入空芯的光纤包层中，然后在真空干燥箱中缩成棒，制成光纤预制棒；(3)将光纤预制棒在拉丝塔上拉制成光纤；(4)光纤在高于光纤拉制的温度5℃‑50℃下热处理；(5)采用有机溶剂将光纤的有机物包层溶解，得到磁性高分子微球。本发明还公开了磁性高分子核壳结构微球及其应用。本发明得到的磁性高分子微球大小均匀、分散性好，并且磁性微球尺寸从微米级到纳米级可控，而且利用拉光纤可制备大量微球，容易实现量产；磁性微球表面修饰羧基后，可偶联抗体，用于分离细胞，而且分离效果好。
Description
技术领域
本发明涉及核壳结构材料，特别涉及磁性高分子核壳结构微球及其制备方法和应用。
背景技术
磁性高分子微球是指将有机高分子物质与无机磁性颗粒结合起来的一类同时具有高分子材料特性和磁响应性的微球颗粒。由于磁性高分子微球兼具高分子微球的众多优良特性，同时又具有磁响应性，这使得它不仅能通过多种不同的表面修饰方法赋予多种表面功能基团，还能在外加磁场作用下迅速、方便地分离，因而，具有十分广泛的应用。
在众多高分子复合微球中，表面带羧基的聚合物微球由于与各种配体特别是对生物分子的反应活性高，而广泛用于生物化学、免疫测定、RNA和DNA净化、免疫学、药物学、医学等生物医学领域以及生物工程领域，如在细胞分离、靶向药物、固定化酶等诸多方面展现了广阔的应用前景。
目前，高分子磁性微球的合成方法主要有高分子包埋法、化学转化法和单体聚合法。化学转化法合成的高分子磁性微球性能较好，但它的制造工艺繁琐，生产成本较高，因而限制了它的应用。单体聚合法与高分子包埋法相比，合成的磁性高分子微球性能较好，同时其制造工艺简单，成本低，是目前比较常用的合成高分子磁性微球的方法。单体聚合法主要包括乳液聚合、分散聚合、种子聚合、悬浮聚合和微悬浮聚合等方法，其中乳液聚合是目前应用较多的一种方法。上述方法都是基于化学法合成高分子磁性微球颗粒，这些方法都具有一定的局限性，鉴于高分子磁性微球在日常生活中日益广泛的应用，尤其是在生物医学领域的应用逐渐深入，不断发展探索新的方法制备高分子磁性微球也显得尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，工艺简单，易于操作，容易量产；制备得到磁性高分子核壳结构微球，微球形貌均匀，分散良好，微球尺寸从几十微米到30nm可控。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的磁性高分子微球。
本发明的再一目的在于提供上述制备方法制备得到的磁性高分子微球应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)将磁性纳米颗粒与有机物颗粒进行热混匀，然后挤压成棒状；
(2)将步骤(1)制备的棒置入空芯的光纤包层中，然后在真空干燥箱中缩成棒，制成光纤预制棒；
(3)将步骤(2)制备得到的光纤预制棒在拉丝塔上拉制成光纤；
(4)将步骤(3)得到的光纤在高于光纤拉制的温度5℃-50℃下热处理1-5分钟，利用纤芯和包层材料的软熔性差异使包覆有磁性纳米颗粒的纤芯在包层中自然缩成球；
(5)采用有机溶剂将步骤(4)处理后的光纤的有机物包层溶解，即得到磁性高分子微球。
步骤(1)所述包层的材料为PMMA、PES、PSU、PC或PEI；步骤(1)所述有机物纤芯材料为COC、COP或ABS。
步骤(1)所述热混匀的温度为100℃-260℃。
步骤(1)所述磁性纳米粉为纳米Fe3O4、MnFe2O4、NiFe2O4或MnFe2O4。
步骤(1)所述磁性纳米粉和有机物颗粒的质量比在1:100～1:3之间。
步骤(2)在真空干燥箱中缩成棒，具体为：在温度为100℃-230℃的真空干燥箱中缩成棒。
步骤(3)所述拉制成光纤，具体为：在150℃-380℃制成光纤。
步骤(5)所述有机溶剂为二甲基乙酰胺。
所述的磁性高分子核壳结构微球的制备方法制备得到的磁性高分子微球。所述的磁性高分子微球的应用，在磁性高分子微球修饰上羧基后偶联抗体，用于分离细胞。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明的磁性高分子微球的制备方法，其中的高分子磁性微球是通过宏观拉制光纤制备的，与传统的化学合成法相比，本发明提供了一种制备磁性高分子核壳结构微球的新方法，工艺简单，易于操作，且成本较低。
(2)本发明的磁性高分子微球的制备方法，制备得到微球形貌均匀，分散良好，微球尺寸从微米级到纳米级可控，且单根光纤可制备大量微球。
(3)本发明的磁性高分子微球表面修饰羧基后可偶联特定抗体，用于分离特定的细胞，而且分离效果良好。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的磁性高分子微球的SEM图。
图2为本发明的实施例1制备的磁性微球的TEM图片。
图3为本发明的实施例1制备的磁性高分子微球的磁滞回线图。
图4为本发明的实施例1中制备的磁性高分子微球表面修饰羧基后用于细胞分离前的流式细胞分析结果图。
图5为本发明的实施例1中制备的磁性高分子微球表面修饰羧基后用于细胞分离后的流式细胞分析结果图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
首先称取4g Fe3O4纳米粉，在玛瑙研钵中研磨10min。然后称取40g有机物COC颗粒，将Fe3O4纳米粉与COC颗粒在240℃混合均匀，再将混合物挤压成纤芯棒，然后将纤芯棒置入空芯PMMA棒中，在真空干燥箱中缩成实芯棒以得到光纤预制棒。然后将上述制备的预制棒在拉丝塔上260℃下拉制光纤，所得光纤的直径为200μm。取10cm的上述光纤在280℃的炉中热处理3min，然后将热处理后的光纤浸泡在有机溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中30min，并重复浸泡3-5次，以充分除去包层有机物，得到包覆Fe3O4纳米粉的COC高分子微球，分散在二甲基乙酰胺中的微球的SEM图如图1所示，微球的大小均匀，分散性好；所得微球的TEM如图2所示，可看出纳米Fe3O4分散在COC微球中，磁性微球的磁滞回线如图3所示，可知微球具有超顺磁性，微球表面修饰羧基后偶联了靶向CD4细胞的抗体，从全血细胞中分离CD4细胞的测试如图4～5所示，由图可知，CD4细胞的分离效果良好。
实施例2
称取4g NiFe2O4纳米粉，在玛瑙研钵中研磨10min。然后称取40g有机物COC颗粒，将NiFe2O4纳米粉与COC颗粒在240℃混合均匀，再将混合物挤压成纤芯棒，然后将纤芯棒置入空芯PMMA棒中，在真空干燥箱中缩成实芯棒以得到光纤预制棒。然后将上述制备的预制棒在拉丝塔上250℃下拉制光纤，所得光纤的直径为200μm。取10cm的上述光纤在280℃的炉中热处理3min，然后将热处理后的光纤浸泡在有机溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中30min，并重复浸泡3-5次，以充分除去包层有机物，得到包覆NiFe2O4纳米粉的COC高分子微球分散在二甲基乙酰胺中。微球表面修饰羧基后可以偶联抗体，用于分离特定的细胞。
本实施例制备得到的包覆NiFe2O4纳米粉的有机物微球颗粒的测试结果与实施例1类似，在此不再赘述。
实施例3
称取4g MnFe2O4纳米粉，在玛瑙研钵中研磨10min。然后称取40g有机物COC颗粒，将MnFe2O4纳米粉与COC颗粒在240℃混合均匀，再将混合物挤压成纤芯棒，然后将纤芯棒置入空芯PC棒中，在真空干燥箱中缩成实芯棒以得到光纤预制棒。然后将上述制备的预制棒在拉丝塔上245℃下拉制光纤，所得光纤的直径为200μm。取10cm的上述光纤在280℃的炉中热处理3min，然后将热处理后的光纤浸泡在有机溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中30min，并重复浸泡3-5次，以充分除去包层有机物，得到包覆MnFe2O4纳米粉的COC高分子微球分散在二甲基乙酰胺中。微球表面修饰羧基后可以偶联抗体，用于分离特定的细胞。
本实施例制备得到的包覆MnFe2O4纳米粉的有机物微球颗粒的测试结果与实施例1类似，在此不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将磁性纳米颗粒与有机物颗粒进行热混匀，然后挤压成棒状；
(2)将步骤(1)制备的棒置入空芯的光纤包层中，然后在真空干燥箱中缩成棒，制成光纤预制棒；
(3)将步骤(2)制备得到的光纤预制棒在拉丝塔上拉制成光纤；
(4)将步骤(3)得到的光纤在高于光纤拉制的温度5℃-50℃下热处理1-5分钟，利用纤芯和包层材料的软熔性差异使包覆有磁性纳米颗粒的纤芯在包层中自然缩成球；
(5)采用有机溶剂将步骤(4)处理后的光纤的有机物包层溶解，即得到磁性高分子微球。
2.根据权利要求1所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述包层的材料为PMMA、PES、PSU、PC或PEI；步骤(1)所述有机物纤芯材料为COC、COP或ABS。
3.根据权利要求2所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热混匀的温度为100℃-260℃。
4.根据权利要求2所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述磁性纳米粉为纳米Fe3O4、MnFe2O4、NiFe2O4或MnFe2O4。
5.根据权利要求2所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述磁性纳米粉和有机物颗粒的质量比在1:100～1:3之间。
6.根据权利要求2所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)在真空干燥箱中缩成棒，具体为：在温度为100℃-230℃的真空干燥箱中缩成棒。
7.根据权利要求2所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述拉制成光纤，具体为：在150℃-380℃制成光纤。
8.根据权利要求1所述的一种磁性高分子核壳结构微球的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述有机溶剂为二甲基乙酰胺。
9.权利要求1～8任一项所述的磁性高分子核壳结构微球的制备方法制备得到的磁性高分子微球。
10.权利要求9所述的磁性高分子微球的应用，其特征在于，在磁性高分子微球修饰上羧基后偶联抗体，用于分离细胞。
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