CN114093586A - 一种聚合物包覆磁性微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合物包覆磁性微球，包括：多孔聚合物微球内核；所述多孔聚合物微球内核的孔道中设置有磁性铁氧化物；包裹于多孔聚合物微球内核外的硅氧化物层；包裹于硅氧化物层外的丙烯酸类交联聚合物层。与现有技术相比，本发明提供的聚合物包覆磁性微球具有三层结构，其内核为结合有铁氧体的多孔微球，多孔聚合物微球具有丰富的孔容与较大的比表面积可通过离子键合大量铁氧体；中间层为硅氧化物层，可有效阻止铁磁性物质在后面修饰反应中的流失，外层为具有活性端基的聚合物包覆层，一方面可进一步加固对铁氧体的保护作用，同时也可有效降低磁性微球的非特异性吸附，还提供了活性中心方便功能化修饰，保证了磁球各方面性能的稳定。

Description

一种聚合物包覆磁性微球及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，尤其涉及一种聚合物包覆磁性微球及其制备方法。

背景技术

亚微米或微米级磁球由于具有超顺磁性、快速磁响应性、高通量、单分散性和亚微米尺度粒径等特点能够经过功能型修饰与生物配体共价偶联，是医学与分子生物学研究中重要的载体工具。单纯的实心微球仅可通过其表面性质吸附沉淀或者共价化合部分磁性粒子，但对于多元化应用的生物材料来说是远远不够的。

王伟才等采用以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体聚合成球，然后将合成的微球均匀分散在Fe²⁺/Fe³⁺盐溶液中，在惰性气体氛围中通过沉淀剂作用，在微球表面沉积了Fe₃O₄，再与功能化基团作用得到具有生物活性的产物。此种方法看似能够较好的合成目标产物，但其存在相当的局限性，首先是磁含量无法得到保证，其次是负载的磁性物质并非存在大量的共价键相连，稳定性弱，很容易受到体系环境变化而最终导致磁性减弱或消失(wang weicai et al.Chinese Science Bulletin,53,1165-1170)。

目前对于磁性微球合成的工艺主要集中在两种思路：第一种通过水热或者是溶剂热方式合成纳米级的铁氧体簇，由于纳米级产物不稳定易团聚，要在纳米铁氧体表面包覆上一层SiO₂，然后再对其功能化修饰得到功能性磁球；第二种采用单体聚合成内核，通过亲水试剂对核表面进行修饰后，再在聚合物球表面共价铁氧体，然后用SiO₂或者聚合物再包覆一层，有效的保护了磁性材料的稳定性，最后在SiO₂或者聚合物表面进行功能化，得到具有特殊性质的磁性微球。

如公开号为CN109012518A的中国专利公布了一种以铁氧体为磁核，乙烯基硅氧烷水解产物为壳的磁球的制备方法，其中所用的铁氧体为纳米级，在于乙烯基硅氧烷作用的过程中由于前期的两者浓度都比较大，很容易生成无序状微球且表面官能团数量分布不均匀，在后期聚合反应中造成磁珠之间的团聚和非特异性吸附的增加，很难得到单分散且性能稳定的磁球。

因此，对于亚微米或微米级磁球来说，保证其机械稳定性、磁响应性、功能多样性是前提，在此基础上，通过物理与化学相结合的方法降低磁球表面的非特性吸附，才能得到具有市场竞争力的产品。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种表面非特异性吸附较低的聚合物包覆磁性微球及其制备方法。

本发明提供了一种聚合物包覆磁性微球，包括：

多孔聚合物微球内核；所述多孔聚合物微球内核的孔道中设置有磁性铁氧化物；

包裹于多孔聚合物微球内核外的硅氧化物层；

包裹于硅氧化物层外的丙烯酸类交联聚合物层。

优选的，所述多孔聚合物微球内核的粒径为1～30μm；所述硅氧化物层的厚度为100～500nm；所述丙烯酸交联聚合物层的厚度为200～1000nm；所述丙烯酸类交联聚合物层的交联度为20％～80％。

优选的，所述丙烯酸类交联聚合物层由丙烯酸类化合物经交联剂交联形成或由丙烯酸类化合物经交联剂交联后再经功能化修饰形成；所述丙烯酸类化合物选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；所述交联剂选自二乙烯基苯、双丙酮双丙烯酰胺、亚甲基双丙基酰胺与碳二亚胺中的一种或多种。

本发明还提供了一种聚合物包覆磁性微球的制备方法，包括：

S1)将多孔聚合物微球经磺化处理后，得到磺化的多孔聚合物微球；

S2)将磺化的多孔聚合物微球、亚铁盐和/或铁盐、硅烷偶联剂与沉淀剂在保护气氛中反应，得到硅烷化修饰的磁性微球；

S3)在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂进行回流沉淀聚合反应，得到聚合物包覆磁性微球。

优选的，所述步骤S1)中多孔聚合物微球按照以下方法制备：

将第一单体经乳液聚合，得到种子球；

将所述种子球、致孔剂、第二单体与引发剂在表面活性剂及稳定剂存在的条件下进行反应，得到多孔微球粗品；

将所述多孔微球粗品除去致孔剂，得到多孔聚合物微球。

优选的，所述第一单体选自苯乙烯；所述种子球的粒径为400～1500nm；

所述致孔剂选自己二酸二辛脂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯与邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种；

所述第二单体选自二乙烯基苯；

所述引发剂选自过氧化苯甲酰；

所述表面活性剂选自烷基硫酸盐；

所述稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮；

所述种子球与第二单体的质量比为1：(3～6)；

所述致孔剂的质量为第二单体质量的40％～95％。

优选的，所述磺化的多孔聚合物微球与亚铁盐和/或铁盐的质量比为1：(0.5～1.5)；所述磺化的多孔聚合物与硅烷偶联剂的比例为1g：(0.5～2)mL。

优选的，所述亚铁盐选自氯化亚铁；所述铁盐选自氯化铁；所述硅烷偶联剂选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯与KH570中的一种或多种；所述沉淀剂选自氨水；所述步骤S2)中反应的温度为60℃～100℃；所述反应的时间为3～8h。

优选的，所述丙烯酸类化合物选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；

所述交联剂选自二乙烯基苯、双丙酮双丙烯酰胺、亚甲基双丙基酰胺与碳二亚胺中的一种或多种；

所述引发剂选自偶氮类引发剂；

所述丙烯酸类化合物的体积为回流沉淀聚合反应体系总体积的5％～20％；

所述硅烷化修饰的磁性微球与丙烯酸类化合物的质量比为1：(0.5～2)；

所述交联剂的体积为丙烯酸类化合物体积的10％～80％；

所述引发剂的质量为丙烯酸类化合物质量的1％～20％。

优选的，所述步骤S3)中反应在溶剂中进行；所述溶剂选自乙醇、乙腈与水中的一种或多种；

所述步骤S3)先在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂在溶剂中混合搅拌30～60min，然后升温至70℃～110℃反应1～36h。

本发明提供了一种聚合物包覆磁性微球，包括：多孔聚合物微球内核；所述多孔聚合物微球内核的孔道中设置有磁性铁氧化物；包裹于多孔聚合物微球内核外的硅氧化物层；包裹于硅氧化物层外的丙烯酸类交联聚合物层。与现有技术相比，本发明提供的聚合物包覆磁性微球具有三层结构，其内核为结合有铁氧体的多孔微球，多孔聚合物微球具有丰富的孔容与较大的比表面积可通过离子键合大量铁氧体；中间层为硅氧化物层，可有效阻止铁磁性物质在后面修饰反应中的流失，外层为具有活性端基的聚合物包覆层，一方面可进一步加固对铁氧体的保护作用，同时也可有效降低磁性微球的非特异性吸附，还提供了活性中心方便功能化修饰，保证了磁球各方面性能的稳定。

进一步，本发明采用RPP聚合方法，单体均匀的分散于溶剂中，无需稳定剂作用，经过升温在引发剂作用下引发单体聚合到磁球的表面；接着通过其他亲核试剂进行功能化修饰，从而在磁球表面引入氨基、羧基等。本发明所涉及的生产工艺简单、原料价廉易得，方便工业化实施，所得产物可用作生物医用材料的应用，诸如免疫检测、化学发光等。

附图说明

图1为本发明实施例1中得到的硅烷化修饰的磁性微球的扫描电镜图；

图2为本发明实施例1中得到的表面羧基修饰的磁性微球的扫描电镜图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种聚合物包覆磁性微球，包括：多孔聚合物微球内核；所述多孔聚合物微球内核的孔道中设置有磁性铁氧化物；包裹于多孔聚合物微球内核外的硅氧化物层；包裹于硅氧化物层外的丙烯酸类交联聚合物层。

本发明提供的聚合物包覆磁性微球具有三层结构，其多孔聚合物微球为内核；在本发明中，所述多孔聚合物微球内核的粒径优选为1～30μm，更优选为1～20μm，再优选为1～10μm，进一步具体地，可为1.5μm、2.5μm、3.5μm、4.5μm、5.5μm或6.5μm；所述多孔聚合物微球优选为聚苯乙烯交联二乙烯苯多孔微球；所述多孔聚合物微球内核的孔道中设置有磁性铁氧化物；所述磁性铁氧化物优选为Fe₃O₄和/或γ-Fe₂O₃。

所述多孔聚合物微球外包裹有硅氧化物层；所述硅氧化物层由硅烷偶联剂水解得到；所述硅氧化物层的厚度优选为100～500nm，更优选为100～300nm；硅氧化物层表面具有大量的羟基基团和碳碳不饱和键基团，其分别由硅氧烷水解以及硅烷偶联剂提供。

所述硅氧化物层外包裹有包裹于硅氧化物层外的丙烯酸类交联聚合物层；所述丙烯酸类交联聚合物层的交联度优选为20％～80％；所述丙烯酸类交联聚合物层的厚度优选为200～1000nm，更优选为300～600nm；所述丙烯酸类交联聚合物层由丙烯酸类化合物优选经交联剂交联形成或由丙烯酸类化合物经交联剂交联后再经功能化修饰形成；所述丙烯酸类化合物优选为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；所述交联剂优选为二乙烯基苯、双丙酮双丙烯酰胺、亚甲基双丙基酰胺与碳二亚胺中的一种或多种。所述功能化修饰优选为经羟基化、氨基化或羧基化修饰；在本发明中，最优选地，所述丙烯酸类交联聚合物层为交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯层和/或交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯功能化衍生物层。

本发明提供的聚合物包覆磁性微球具有三层结构，其内核为结合有铁氧体的多孔微球，多孔聚合物微球具有丰富的孔容与较大的比表面积可通过离子键合大量铁氧体；中间层为硅氧化物层，可有效阻止铁磁性物质在后面修饰反应中的流失，外层为具有活性端基的聚合物包覆层，一方面可进一步加固对铁氧体的保护作用，同时也可有效降低磁性微球的非特异性吸附，还提供了活性中心方便功能化修饰，保证了磁球各方面性能的稳定。

本发明还提供了一种上述聚合物包覆磁性微球的制备方法，包括：S1)将多孔聚合物微球经磺化处理后，得到磺化的多孔聚合物微球；S2)将磺化的多孔聚合物微球、亚铁盐和/或铁盐、硅烷偶联剂与沉淀剂在保护气氛中反应，得到硅烷化修饰的磁性微球；S3)在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂进行回流沉淀聚合反应，得到聚合物包覆磁性微球。

其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。

将多孔聚合物微球经磺化处理后，得到磺化的多孔聚合物微球；所述多孔聚合物微球优选为聚苯乙烯交联二乙烯苯多孔微球；所述多孔聚合物微球优选由种子球经致孔剂溶胀致孔并交联第二单体得到；所述种子球优选为聚苯乙烯；所述种子球的粒径优选为400～1500nm，更优选为500～1200nm，再优选为500～1000nm；在本发明中，所述种子球的粒径具体可为500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm；所述致孔剂优选为己二酸二辛脂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯与邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种；所述致孔剂的质量优选为第二单体质量的40％～95％，更优选为60％～95％，再优选为70％～95％，再优选为85％～95％，最优选为88％～92％；所述第二单体优选为二乙烯基苯；所述种子球与第二单体的质量比优选为1：(3～6)，更优选为1：(3.5～5.5)，再优选为1：(4～5)，最优选为1：(4～4.5)；在本发明中，此步骤更优选具体为：将第一单体经乳液聚合，得到种子球；将所述种子球、致孔剂、第二单体与引发剂在表面活性剂及稳定剂存在的条件下进行反应，得到多孔微球粗品；将所述多孔微球粗品除去致孔剂，得到多孔聚合物微球。

在本发明中，先将第一单体经乳液聚合，得到种子球；所述第一单体优选为苯乙烯；所述乳液聚合所用的引发剂优选为偶氮类引发剂，更优选为AIBN；乳液聚合时引发剂的质量优选为第一单体质量的1％～20％，更优选为1％～10％，再优选为2％～5％；所述乳液聚合所用的乳化剂优选为聚乙烯吡咯烷酮，更优选为PVP-K30和/或PVP-124；所述乳化剂的质量优选为第一单体质量的10％～50％，更优选为20％～40％，再优选为30％；所述乳化聚合所用的溶剂优选为醇溶液，更优选为乙醇溶液，再优选为75％～80％的乙醇溶液；所述乳液聚合的温度优选为60℃～100℃，更优选为70℃～90℃，再优选为80℃；所述乳液聚合的时间优选为2～10h，更优选为4～8h，再优选为6～8h。

将所述种子球、致孔剂、第二单体与引发剂在表面活性剂及稳定剂存在的条件下进行反应，得到多孔微球粗品；所述表面活性剂优选为烷基硫酸盐，更优选为十二烷基硫酸盐，再优选为十二烷基硫酸钠；所述表面活性剂的质量优选为反应溶剂质量的0.1％～0.5％，更优选为0.2％～0.3％；所述稳定剂优选为聚乙烯吡咯烷酮；所述稳定剂的质量优选为反应溶剂质量的0.5％～2％，更优选为1％～1.5％；所述反应的温度优选为60℃～100℃，更优选为70℃～90℃，再优选为70℃～80℃；所述反应的时间优选为10～30h，更优选为15～25h，再优选为20～24h；反应后优选离心，醇水洗涤、过滤、干燥后得到多孔微球粗品。

将所述多孔微球粗品除去致孔剂；在本发明中优选利用有机溶剂除去致孔剂；所述有机溶剂优选为呋喃；除去致孔剂后优选用醇洗涤后，干燥得到多孔聚合物微球。

将多孔聚合物微球经磺化处理后，得到磺化的多孔聚合物微球；所述磺化处理为本领域技术人员熟知的处理方法即可，并无特殊的限制，本发明中以冰醋酸与浓硫酸的混合物为磺化处理的试剂；所述冰醋酸与浓硫酸的体积比优选为(0.1～0.5)：1，更优选为(0.2～0.4)：1，再优选为0.3：1；所述磺化处理的温度优选为60℃～100℃，更优选为70℃～90℃，再优选为70℃～80℃；所述磺化处理的时间优选为1～10h，更优选为3～8h，再优选为4～7h，最优选为5～6h。

将磺化的多孔聚合物微球、亚铁盐和/或铁盐、硅烷偶联剂与沉淀剂在保护气氛中反应，得到硅烷化修饰的磁性微球；所述亚铁盐优选为氯化亚铁；所述铁盐优选为氯化铁；所述磺化的多孔聚合物微球与亚铁盐和/或铁盐的质量比优选为1：(0.5～1.5)，更优选为1：(0.8～1.2)，再优选为1：(0.8～0.9)；所述硅烷偶联剂优选为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯与KH570中的一种或多种；所述磺化的多孔聚合物与硅烷偶联剂的比例优选为1g：(0.5～2)mL，更优选为1g：(0.8～1.5)mL，再优选为1g：(0.8～1.2)mL，最优选为1g：1mL；所述沉淀剂优选为碱性物质，更优选为氨水；所述氨水的质量浓度优选为10％～20％，更优选为14％～18％；所述硅烷偶联剂与氨水的体积比优选为1：(20～60)，更优选为1：(30～50)，再优选为1：(35～45)，最优选为1：40；所述保护气氛为本领域技术人员熟知的保护气氛即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气；所述反应的温度优选为60℃～100℃，更优选为70℃～90℃，再优选为80℃；所述反应的时间优选为3～8h，更优选为4～7h，再优选为5～6h。多孔微球修饰离子基团后与Fe²⁺/Fe³⁺盐在沉淀剂作用下，可在内核孔道和表面都形成Fe-O牢固结合，同时采用

法合成在磁球表面，并在硅氧层表面接枝了不饱和双键。

在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂进行回流沉淀聚合反应，得到聚合物包覆磁性微球；所述保护气氛为本领域技术人员熟知的保护气氛即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气；所述硅烷化修饰的磁性微球与丙烯酸类化合物的质量比优选为1：(0.5～2)，更优选为1：(0.5～1.5)，再优选为1：(0.8～1.2)，最优选为1：1；所述丙烯酸类化合物优选为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；所述丙烯酸类化合物的体积为回流沉淀聚合反应体系总体积的5％～20％；所述交联剂优选为二乙烯基苯、双丙酮双丙烯酰胺、亚甲基双丙基酰胺与碳二亚胺中的一种或多种；所述交联剂的体积优选为丙烯酸类化合物体积的10％～80％，更优选为20％～60％，再优选为30％～50％，最优选为40％；所述引发剂优选为偶氮类引发剂，更优选为AIBN；所述引发剂的质量优选为丙烯酸类化合物质量的1％～20％，更优选为2％～15％，再优选为5％～10％；所述反应优选在溶剂中进行；所述溶剂优选为乙醇、乙腈与水中的一种或多种；所述反应的时间优选为1～36h，更优选为4～30h，再优选为4～20h，再优选为6～15h，最优选为8～10h；在本发明中此步骤优选具体为：先在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂在溶剂中混合搅拌30～60min，然后升温至70℃～110℃反应1～36h；在反应过程中始终保持剧烈回流。

反应结束后，优选冷却降温，醇溶剂洗涤后，得到聚合物包覆磁性微球。

在本发明中，还可对上述产物进行功能化修饰；所述功能化修饰优选为羟基化、氨基化或羧基化修饰。

本发明采用RPP聚合方法，单体均匀的分散于溶剂中，无需稳定剂作用，经过升温在引发剂作用下引发单体聚合到磁球的表面；接着通过其他亲核试剂进行功能化修饰，从而在磁球表面引入氨基、羧基等。本发明所涉及的生产工艺简单、原料价廉易得，方便工业化实施，所得产物可用作生物医用材料的应用，诸如免疫检测、化学发光等。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种聚合物包覆磁性微球及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

取30g苯乙烯、9g PVP-K30均匀分散于750mL的75％(V/V)乙醇溶液中并将其加入到1000mL的三口烧瓶中，机械搅拌下升温至80℃，然后向其中加入0.6g的AIBN，保持该温度下继续反应6h。产物经离心醇水洗涤后，分散于0.25％的十二烷基硫酸钠水溶液中，得到粒径在1000±50nm的单分散种子球。

取上述合成的种子球10g、DOP 40g、二乙烯基苯45g、0.25g BPO均匀分散于2000mL的0.25％十二烷基硫酸钠溶液(其中含有1％PVP)中并将其转移至3L的三口烧瓶中，机械搅拌下升温至70℃反应24h。产物经离心醇水洗涤后砂芯漏斗过滤50℃干燥得到多孔微球粗品，将上述粗产物用分散在呋喃中摇床上震荡6～24h。提取后的产物再用醇洗经干燥后可得粒径在3±0.1μm多孔球。

取上述多孔微球100g至2L烧瓶中，向其中加入300mL的冰醋酸和1L浓硫酸，机械搅拌下升温至80℃反应6h。将反应产物转移至碎冰中，冷却分离干燥。称取上述干燥后的磺化微球10g均匀分散在150mL的去离子水中，向其中引入6.18g FeCl₃·6H₂O、2.57g FeCl₂·4H₂O、10mL KH570溶液，在N₂氛围下将上述反应装置放于冰水浴中。随后引入400mL体积分数14％的氨水，令反应温度升至80℃后保持反应5h。产物离心分离、醇水洗涤后，得到硅烷化修饰的磁性微球。

将上述合成的硅烷化磁球10g均匀分散到50％的乙醇-乙腈混合液中，向其中引入甲基丙烯酸缩水甘油酯10g、4g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.5g AIBN分散均匀，在N₂氛围下分散搅拌30～60min，然后开始升温至90℃反应8h，反应过程中始终保持剧烈回流。待反应结束后，撤离热源冷却降温，无水乙醇清洗数次后，最终分散于DMF中。

最后将上述的产物10g在DMF体系中，加入5mL三乙胺、5g丁二酸酐室温搅拌48h后可得到表面羧基修饰的磁性微球，记作S1。

利用扫描电子显微镜对实施例1中得到的硅烷化修饰的磁性微球及表面羧基修饰的磁性微球进行分析，得到其扫描电镜图如图1与图2所示。其中图1为硅烷化修饰的磁性微球，图2为表面羧基修饰的磁性微球。

实施例2

取20g苯乙烯、16g PVA-124均匀分散于600mL的75％(V/V)乙醇溶液中并将其加入到1000mL的三口烧瓶中，机械搅拌下升温至80℃，然后向其中加入0.5g的AIBN，保持该温度下继续反应8h。产物经离心醇水洗涤后，分散于0.25％的十二烷基硫酸钠水溶液中，得到单分散种子球。

取上述合成的种子球15g、(DOP+DBP)60g(DOP 20g，DBP 40g)、二乙烯基苯65g、0.36g BPO均匀分散于2000mL的0.25％十二烷基硫酸钠溶液(其中含有1％PVP)中并将其转移至3L的三口烧瓶中，机械搅拌下升温至70℃反应24h。产物经离心醇水洗涤后砂芯漏斗过滤50℃干燥得到多孔微球粗品，将上述粗产物用分散在呋喃中摇床上震荡6～24h。提取后的产物再用醇洗经干燥后可得粒径均一的多孔球。

取上述多孔微球50g至1L烧瓶中，向其中加入150mL的冰醋酸和500mL浓硫酸，机械搅拌下升温至80℃反应6h。将反应产物转移至碎冰中，冷却分离干燥。称取上述干燥后的磺化微球10g均匀分散在150mL的去离子水中，向其中引入6.18g FeCl₃·6H₂O、2.57g FeCl₂·4H₂O、10mL KH570溶液，在N₂氛围下将上述反应装置放于冰水浴中。随后引入400mL体积分数14％的氨水，令反应温度升至80℃后保持反应5h。产物离心分离、醇水洗涤后，得到硅烷化修饰的磁性微球。

将上述合成的硅烷化磁球10g均匀分散到50％的乙醇-乙腈混合液中，向其中引入甲基丙烯酸缩水甘油酯10g、2gN,N-亚甲基双丙烯酰胺、2g二乙烯基苯、0.5g AIBN分散均匀，在N₂氛围下分散搅拌30～60min，然后开始升温至90℃反应8h，反应过程中始终保持剧烈回流。待反应结束后，撤离热源冷却降温，无水乙醇清洗数次后，最终分散于DMF中。

最后将上述的产物10g在DMF体系中，加入5mL三乙胺、5g丁二酸酐室温搅拌48h后可得到表面羧基修饰的磁性微球，记作S2。

对实施例1与实施例2中得到的表面羧基修饰的磁性微球的结合生物素核酸特异性吸附能力进行检测，得到结果见表1。

表1样品结合生物素核酸特异性吸附与非特异性能力

注：“Standard”为Dynabeads ^TM MyOne ^TM链霉素亲和素T1(参照品)。

偶联工艺：将羧基磁珠调整至目标浓度(10mg/mL)，使用偶联缓冲液对磁珠进行换液清洗并活化羧基磁珠，后将SA蛋白(0.2mg/2mg磁珠)加入至活化后的磁珠中孵育反应2h。完成蛋白接枝后再进行封闭处理，最后将磁珠用保存液进行清洗定量储存。接着用生物素寡核苷酸(Biotin-Probe，0.2nmol/mL)和非生物素寡核苷酸(Not-Bio-Probe，0.2nmol/mL)孵育反应2h，测试结合性能。其中，生物素寡核苷酸:CCCTAACCCTAACCCTAACCCTAA；

非生物素寡核苷酸:CCCTAACCCTAACCCTAACCCTAA；

生物素与非生物素序列排列一致。

Claims (10)

1.一种聚合物包覆磁性微球，其特征在于，包括：

多孔聚合物微球内核；所述多孔聚合物微球内核的孔道中设置有磁性铁氧化物；

包裹于多孔聚合物微球内核外的硅氧化物层；

包裹于硅氧化物层外的丙烯酸类交联聚合物层。

2.根据权利要求1所述的聚合物包覆磁性微球，其特征在于，所述多孔聚合物微球内核的粒径为1～30μm；所述硅氧化物层的厚度为100～500nm；所述丙烯酸交联聚合物层的厚度为200～1000nm；所述丙烯酸类交联聚合物层的交联度为20％～80％。

3.根据权利要求1所述的聚合物包覆磁性微球，其特征在于，所述丙烯酸类交联聚合物层由丙烯酸类化合物经交联剂交联形成或由丙烯酸类化合物经交联剂交联后再经功能化修饰形成；所述丙烯酸类化合物选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；所述交联剂选自二乙烯基苯、双丙酮双丙烯酰胺、亚甲基双丙基酰胺与碳二亚胺中的一种或多种。

4.一种聚合物包覆磁性微球的制备方法，其特征在于，包括：

S1)将多孔聚合物微球经磺化处理后，得到磺化的多孔聚合物微球；

S2)将磺化的多孔聚合物微球、亚铁盐和/或铁盐、硅烷偶联剂与沉淀剂在保护气氛中反应，得到硅烷化修饰的磁性微球；

S3)在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂进行回流沉淀聚合反应，得到聚合物包覆磁性微球。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1)中多孔聚合物微球按照以下方法制备：

将第一单体经乳液聚合，得到种子球；

将所述种子球、致孔剂、第二单体与引发剂在表面活性剂及稳定剂存在的条件下进行反应，得到多孔微球粗品；

将所述多孔微球粗品除去致孔剂，得到多孔聚合物微球。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一单体选自苯乙烯；所述种子球的粒径为400～1500nm；

所述致孔剂选自己二酸二辛脂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯与邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种；

所述第二单体选自二乙烯基苯；

所述引发剂选自过氧化苯甲酰；

所述表面活性剂选自烷基硫酸盐；

所述稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮；

所述种子球与第二单体的质量比为1：(3～6)；

所述致孔剂的质量为第二单体质量的40％～95％。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磺化的多孔聚合物微球与亚铁盐和/或铁盐的质量比为1：(0.5～1.5)；所述磺化的多孔聚合物与硅烷偶联剂的比例为1g：(0.5～2)mL。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述亚铁盐选自氯化亚铁；所述铁盐选自氯化铁；所述硅烷偶联剂选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯与KH570中的一种或多种；所述沉淀剂选自氨水；所述步骤S2)中反应的温度为60℃～100℃；所述反应的时间为3～8h。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸类化合物选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；

所述交联剂选自二乙烯基苯、双丙酮双丙烯酰胺、亚甲基双丙基酰胺与碳二亚胺中的一种或多种；

所述引发剂选自偶氮类引发剂；

所述丙烯酸类化合物的体积为回流沉淀聚合反应体系总体积的5％～20％；

所述硅烷化修饰的磁性微球与丙烯酸类化合物的质量比为1：(0.5～2)；

所述交联剂的体积为丙烯酸类化合物体积的10％～80％；

所述引发剂的质量为丙烯酸类化合物质量的1％～20％。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3)中反应在溶剂中进行；所述溶剂选自乙醇、乙腈与水中的一种或多种；

所述步骤S3)先在保护气氛中，将所述硅烷化修饰的磁性微球、丙烯酸类化合物、交联剂与引发剂在溶剂中混合搅拌30～60min，然后升温至70℃～110℃反应1～36h。

Images