CN115710373B - 一种水凝胶磁性微球的制备方法 - Google Patents
一种水凝胶磁性微球的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115710373B CN115710373B CN202211464012.0A CN202211464012A CN115710373B CN 115710373 B CN115710373 B CN 115710373B CN 202211464012 A CN202211464012 A CN 202211464012A CN 115710373 B CN115710373 B CN 115710373B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogel
- microspheres
- reaction
- magnetic
- microsphere
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：(1)向溶剂中加入反应单体和引发剂进行沉淀聚合反应，反应结束后得到球状聚合物；(2)在步骤(1)的反应体系中加入交联剂和反应单体，再次进行聚合反应，反应结束后，得到呈核壳结构的微球，微球由球状聚合物以及包裹在球状聚合物外的交联壳层组成；(3)将具有非交联内核和交联壳层的微球离心洗涤，得到具有空腔结构的水凝胶中空微球；(4)将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁离子；(5)将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，鼓入空气，再加入碱，反应液pH值大于10，升温至60～90℃，在水凝胶中空微球内部原位生成磁性纳米粒子，得到水凝胶磁性微球。
Description
技术领域
本发明涉及一种水凝胶磁性微球的制备方法。
背景技术
磁性聚合物微球是指尺寸在亚微米至微米级别、具有磁响应性和聚合物材料表面功能性的复合材料微球，一般由磁性材料部分和非磁性材料部分组成，磁性材料部分一般为Fe3O4或γ-Fe2O3或其他类型的铁氧体材料，非磁性材料包括有机材料或无机材料。磁性微球在许多领域特别是生物检测与体外诊断试剂中具有广泛的应用。用于诊断试剂的磁性聚合物微球要求其粒径均一、磁响应快、悬浮性好并且对蛋白、核酸等生物大分子具有较低的非特异性吸附。
磁性聚合物微球的常见制备方法有三种：第一种是先制备磁性内核，然后在其表面包覆有机或无机材料，形成核壳式结构；第二种先制备非磁性的微球材料，然后以其为内核在表面或内部沉积磁性材料层，最后在磁性材料层上包覆有机或无机材料，形成核-层-壳的“三明治”结构；第三种是将磁性材料和非磁性材料混合均匀，然后通过一定的方式制备成球，非磁性材料部分一般为有机聚合物材料。
CNl00533612C公开了一种利用多孔或中空的聚苯乙烯微球制备磁性微球的方法。此方法中，用二氯甲烷抽提获得多孔或中空的疏水化的聚苯乙烯微球，将多孔或中空微球浸泡在金属离子溶液中，旋转蒸发，加入碱沉淀，磁分离获得产物，然后在外面包覆二氧化硅层。此方法获得的微球磁性纳米颗粒分布均匀，化学物理稳定性好，不易氧化团聚。但此方法中制备多孔或中空微球步骤复杂，且疏水化的聚苯乙烯微球需要进行亲水化处理，且表面的二氧化硅层需要进一步的官能化修饰才能进行后续应用。
CN111375360A通过采用具有内核高交联度-壳层低交联度或零交联的聚合物微球作为模板，以共沉淀法在聚合物微球表面沉积磁性材料层可以制备粒径均一的磁性聚合物微球，聚合物微球粒径均一，尺寸在0.5-10μm之间，但其表面的磁性颗粒存在易聚集，易泄露需要后续包封的问题。
杨等人采用两段精馏沉淀聚合法制备了空心聚(N,N’-甲基双丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸)(P(MBAAm-co-MAA)微球，并从相应的PMAA/P(MBAAm-co-MAA)核壳微球中选择性去除聚(甲基丙烯酸)(PMAA)核芯，制备了中空聚(N，N’-甲基双丙烯酰胺-共甲基丙烯酸)(P(MBAAm-co-MAA)微球。在硝酸钾作为氧化剂，在六亚甲基四胺的辅助下，通过亚铁盐的部分氧化作用磁性纳米Fe3O4沉积在空心P(MBAAm-co-MAA)微球表面，并通过与3氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)修饰的P(MBAAm-co-MAA)@Fe3O4微球的氨基键合作用，进一步被叶酸(FA)功能化，从而产生磁铁矿和肿瘤双定位中空微球。但其两段精馏沉淀法制备模板微球存在蒸馏反应装置较复杂,操作繁琐,蒸馏过程不易控制,体系内不加搅拌使得反应不均匀且容易造成胶体失稳，并且在蒸馏过程中溶剂的减少使得容器壁上粘有较多聚合物导致得率较低,微球粒径受到限制等问题，此外，其表面沉积的磁性颗粒还存在易聚集等问题。
发明内容
发明目的：本发明目的旨在提供一种粒径均一、磁性强、悬浮稳定性好、生物相容性好磁性微球的制备方法。
技术方案：本发明所述的水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)向溶剂中加入反应单体和引发剂进行沉淀聚合反应，反应结束后得到球状聚合物；
(2)在步骤(1)的反应体系中加入交联剂，或加入交联剂和反应单体，再次进行聚合反应，反应结束后，得到呈核壳结构的微球，微球由球状聚合物以及包裹在球状聚合物外的交联壳层组成；
(3)将具有非交联内核和交联壳层的微球离心洗涤(洗涤过程中将非交联内核即球状聚合物溶解掉，交联壳层骨架稳定)，除去交联壳层内的球状聚合物，得到具有空腔结构的水凝胶中空微球；
(4)将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀，亚铁离子进入呈网络结构的中空微球内部，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁离子；减少在沉淀过程中形成游离的磁性纳米颗粒；
(5)将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，鼓入空气，再加入碱，反应液pH值大于10，升温至80～90℃，在水凝胶中空微球内原位生成磁性纳米粒子，得到水凝胶磁性微球。
其中，步骤(1)中，所述溶剂为乙腈或乙腈和乙醇的混合溶剂，根据乙腈和乙醇的添加比例控制微球的粒径大小，乙醇相当于是良溶剂，添加乙醇会使微球粒径增大。
其中，步骤(1)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈或过氧化苯甲酰。
其中，步骤(1)和步骤(2)中，所述反应单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺中的一种或多种。
其中，步骤(2)中，交联剂为二乙烯基苯，甲叉双丙烯酰胺和二甲基丙烯酸乙二醇酯以及其它含两个以上不饱和烯键的交联剂。
其中，步骤(4)中，所述亚铁盐为四水合氯化亚铁或七水合硫酸亚铁。
其中，步骤(4)中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。
本发明方法通过将单体加入溶剂中，然后加入引发剂，通入氮气脱氧(去除空气中的氧气，聚合反应是自由基引发的，氧气的存在会与自由基结合，大大减小反应速率，降低产率)，进行第一阶段回流沉淀聚合反应；第一阶段反应结束后，在同一反应体系内加入混合单体(含交联剂和反应单体或只含交联剂)，反应得到具有非交联内核和交联壳层的水凝胶微球，然后将该水凝胶微球进行乙醇和水的离心洗涤，除去中间非交联的内核，得到水凝胶中空微球，即该微球具有内部空腔结构；将制得的水凝胶中空微球除氧，然后与亚铁盐在水相中混合，溶胀微球，水相均为除氧水(目的是：去除氧气，防止亚铁被氧化。如果有氧气存在，会氧化亚铁为三价铁，在后续沉淀过程中需要另外加入亚铁才能沉淀为四氧化三铁，如果后续加入亚铁又会造成四氧化三铁在微球表面而不是微球内部的沉积)，然后离心洗涤去除水相中的亚铁盐，将微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，迅速鼓入空气，加入碱，然后升温，使微球内的铁盐和亚铁盐水解、在水凝胶中空微球内部沉积为磁性纳米粒子，从而得到粒径均一的水凝胶磁性微球，且上述磁性纳米粒子的负载过程可以进行多次，以提高微球的磁含量。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)本发明方法采用沉淀聚合法形成微球，从而实现微球的粒径均一，并且还能通过调节反应单体在溶剂中的质量占比实现微球粒径的可调(0.5μm至10μm)；(2)本发明方法能够形成内部具有空腔结构的水凝胶中空微球，使得氧化沉淀法形成的磁性纳米颗粒可以有效在水凝胶微球内部沉积，同时还有效避免了没有附着的游离的磁性纳米颗粒在溶液中聚集成大颗粒后难以与磁性微球分离而导致的磁性微球不纯、悬浮稳定性差、粒径不均一的问题；(3)本发明制得的磁性微球的磁含量高，可达到30wt％以上，悬浮稳定性好，磁性微球中空结构质量轻的同时微球表面的官能团能够使其稳定悬浮在水体中，不易沉降；(4)基于特定的使用场景，需要增大微球的磁含量时，可以将制好的磁性微球再次进行磁性纳米粒子的负载。
附图说明
图1是实施例1制备的水凝胶中空微球的透射电镜图；
图2是实施例2制备的水凝胶中空微球的扫描电镜图；
图3是实施例4制备的粒径均一的水凝胶磁性微球的透射电镜图；
图4是实施例7制备的粒径均一的水凝胶磁性微球的透射电镜图。
具体实施方式
实施例1
本发明水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于100mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL甲基丙烯酸和0.25mL二乙烯基苯组成的混合液，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的聚甲基丙烯酸内核，得到聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)的中空微球；
(2)称取5g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例1制得的水凝胶磁性微球粒径为1120±20nm，液面下降一半的时间为12h，磁含量36.7％，磁分离时间18s。
实施例2
本发明水凝胶磁性聚合物微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取过氧化苯甲酰0.03g，溶解于60mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入3mL丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入0.1mL丙烯酸、0.1g丙烯酰胺和0.3g甲叉双丙烯酰胺组成的混合物，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的内核，得到聚(丙烯酸-甲叉双丙烯酰胺-丙烯酰胺)中空微球；
(2)称取5g七水合硫酸亚铁，超声分散于10mL水中，称取0.1g聚(丙烯酸-甲叉双丙烯酰胺-丙烯酰胺)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.3g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例2制得的水凝胶磁性微球粒径为550±25nm，液面下降一半的时间为16h，磁含量28％，磁分离时间25s。
实施例3
本发明水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取过氧化苯甲酰0.02g，溶解于50mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入2mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入0.2mL甲基丙烯酸、0.4mL甲基丙烯酸羟丙酯和0.4mL二甲基丙烯酸乙二醇酯组成的混合物，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的内核，得到聚(甲基丙烯酸-二甲基丙烯酸乙二醇酯-甲基丙烯酸羟丙酯)中空微球；
(2)称取5g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(甲基丙烯酸-二甲基丙烯酸乙二醇酯-甲基丙烯酸羟丙酯)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.3g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例3制得的水凝胶磁性微球粒径为1200±20nm，液面下降一半的时间为10h，磁含量33％，磁分离时间22s。
实施例4
本发明水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异戊腈0.2g，溶解于200mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入10mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入0.3mL甲基丙烯酸、0.5mL N-异丙基丙烯酰胺和0.2mL二甲基丙烯酸乙二醇酯组成的混合物，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的内核，得到聚(甲基丙烯酸-二甲基丙烯酸乙二醇酯-N-异丙基丙烯酰胺)中空微球；
(2)称取3g四水合氯化亚铁，超声分散于10mL水中，称取0.1g聚(甲基丙烯酸-二甲基丙烯酸乙二醇酯-N-异丙基丙烯酰胺)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.1g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例4制得的水凝胶磁性微球粒径为1980±20nm，液面下降一半的时间为6h，磁含量40％，磁分离时间16s。
实施例5
本发明水凝胶磁微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于200mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入0.3mL丙烯酸、0.6mL丙烯酸-2-羟乙酯和0.1g甲叉双丙烯酰胺组成的混合物，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的内核，得到聚(丙烯酸-甲叉双丙烯酰胺-丙烯酸-2-羟乙酯)中空微球；
(2)称取2.5g七水合硫酸亚铁，超声分散于20mL水中，称取0.1g聚(丙烯酸-甲叉双丙烯酰胺-丙烯酸-2-羟乙酯)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例5制得的水凝胶磁性微球粒径为1000±20nm，液面下降一半的时间为14h，磁含量20.7％，磁分离时间35s。
实施例6
本发明水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异丁腈0.04g，溶解于200mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入2g丙烯酰胺，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入0.75g丙烯酰胺、0.75mL甲基丙烯酸-2-羟乙酯和0.5mL二乙烯基苯组成的混合物，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的内核，得到聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯-甲基丙烯酸-2-羟乙酯)中空微球；
(2)称取5g七水合硫酸亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(丙烯酰胺-二乙烯基苯-甲基丙烯酸-2-羟乙酯)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例6制得的水凝胶磁性微球粒径为750±25nm，液面下降一半的时间为16h，磁含量28％，磁分离时间25s。
实施例7
本发明水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异戊腈0.1g，溶解于200mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入8mL丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL丙烯酸、0.5mL甲基丙烯酸羟丙酯和0.5mL二乙烯基苯组成的混合物，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的内核，得到聚(丙烯酸-二乙烯基苯-甲基丙烯酸羟丙酯)中空微球；
(2)称取5g七水合硫酸亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.2g聚(丙烯酸-二乙烯基苯-甲基丙烯酸羟丙酯)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例7制得的水凝胶磁性微球粒径为1680±20nm，液面下降一半的时间为8h，磁含量33.7％，磁分离时间20s。
实施例8
称取5g七水合硫酸亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.2g实施例1中制备的磁性水凝胶微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
实施例8制得的水凝胶磁性微球粒径为1020±20nm，液面下降一半的时间为8h，磁含量43.7％，磁分离时间14s。因此，微球进行二次负载，可以提高微球的磁含量和磁分离速度。对比例1与实施例1进行对比，唯一区别为(不含柠檬酸钠)
一种水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于100mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL甲基丙烯酸和0.25mL二乙烯基苯组成的混合液，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的聚甲基丙烯酸内核，得到聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)的中空微球；
(2)称取5g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁盐；然后将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到10mL水中(不含柠檬酸钠)，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
对比例1制得的水凝胶磁性微球粒径为1120±20nm，液面下降一半的时间为6h，磁含量30％且含有少量游离磁性纳米粒子，磁分离时间25s。直接用水分散会降低磁含量且会出现游离的磁性纳米粒子易发生团聚沉降。
对比例2与实施例1进行对比，唯一区别为(将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀后未离心洗涤)
一种水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于100mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL甲基丙烯酸和0.25mL二乙烯基苯组成的混合液，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的聚甲基丙烯酸内核，得到聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)的中空微球；
(2)称取5g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜；然后将水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
对比例2制得的水凝胶磁性微球粒径为1320±30nm，液面下降一半的时间为5min，磁含量50％且含有大量游离磁性纳米粒子，磁分离时间5s。水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀后未离心洗涤会导致磁性纳米粒子在微球表面沉积造成微球聚集并且会出现大量游离的磁性纳米粒子。
对比例3与实施例1进行对比，唯一区别为(水凝胶中空微球在高浓度的亚铁盐溶液中溶胀)
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于100mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL甲基丙烯酸和0.25mL二乙烯基苯组成的混合液，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的聚甲基丙烯酸内核，得到聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)的中空微球；
(2)称取12g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜；然后将水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
对比例3制得的水凝胶磁性微球粒径为820±30nm，液面下降一半的时间为8h，磁含量40％，磁分离时间16s。水凝胶中空微球在高浓度的亚铁盐溶液中溶胀会使微球收缩导致粒径变小。
对比例4与实施例1进行对比，唯一区别为(沉淀时的温度为60℃)
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于100mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL甲基丙烯酸和0.25mL二乙烯基苯组成的混合液，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的聚甲基丙烯酸内核，得到聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)的中空微球；
(2)称取12g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜；然后将水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH>10的氢氧化钾水溶液中，升温至60℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
对比例4制得的水凝胶磁性微球粒径为1120±20nm，液面下降一半的时间为14h，磁含量20％，磁分离时间120s。沉淀时的温度为60℃会使生成的磁性纳米粒子磁性减弱。
对比例5与实施例1进行对比，唯一区别为(沉淀时的pH＝8)
(1)称取偶氮二异丁腈0.12g，溶解于100mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，加入6mL甲基丙烯酸，通入氮气30分钟脱氧，然后浸入80～100℃油浴中反应0.5～3小时；沉淀聚合反应后往反应体系中加入1mL甲基丙烯酸和0.25mL二乙烯基苯组成的混合液，反应1～3小时；反应结束后用乙醇和水离心洗涤，除去非交联的聚甲基丙烯酸内核，得到聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)的中空微球；
(2)称取12g四水合氯化亚铁，超声分散于15mL水中，称取0.1g聚(二乙烯基苯-甲基丙烯酸)微球加入，通入氮气除氧30分钟，100rpm-200rpm下机械搅拌一夜；然后将水凝胶中空微球分散到10mL含有0.5g柠檬酸钠的水溶液中，然后再加入到40mL、pH＝8的氢氧化钾水溶液中，升温至90℃反应2小时；反应结束后，离心或磁性分离出磁性微球，然后用水清洗数遍，得到水凝胶磁性微球。
对比例5制得的水凝胶磁性微球粒径为1120±20nm，液面下降一半的时间为16h，磁含量10％，磁分离时间200s。沉淀的pH<10时，沉淀所得的磁性水凝胶微球磁含量减少并且磁性极弱。
Claims (7)
1.一种水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向溶剂中加入反应单体和引发剂进行沉淀聚合反应，反应结束后得到球状聚合物；
(2)在步骤(1)的反应体系中加入交联剂，或加入交联剂和反应单体，再次进行聚合反应，反应结束后，得到呈核壳结构的微球，微球由球状聚合物以及包裹在球状聚合物外的交联壳层组成；
(3)将具有非交联内核和交联壳层的微球离心洗涤，除去交联壳层内的球状聚合物，得到具有空腔结构的水凝胶中空微球；
(4)将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀，亚铁离子进入呈网络结构的中空微球内部，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁离子；
(5)将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，鼓入空气，再加入碱，反应液pH值大于10，升温至60～90℃，在水凝胶中空微球内部原位生成磁性纳米粒子，得到水凝胶磁性微球。
2.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶剂为乙腈或乙腈和乙醇的混合溶剂。
3.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈或过氧化苯甲酰。
4.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，所述反应单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，交联剂为二乙烯基苯，甲叉双丙烯酰胺和二甲基乙二醇酯以及其它含两个以上不饱和烯键的交联剂。
6.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述亚铁盐为四水合氯化亚铁或七水合硫酸亚铁。
7.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211464012.0A CN115710373B (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种水凝胶磁性微球的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211464012.0A CN115710373B (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种水凝胶磁性微球的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115710373A CN115710373A (zh) | 2023-02-24 |
| CN115710373B true CN115710373B (zh) | 2023-07-28 |
Family
ID=85234045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211464012.0A Active CN115710373B (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种水凝胶磁性微球的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115710373B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328065A (zh) * | 2001-07-16 | 2001-12-26 | 复旦大学 | 一种磁性聚合物纳米微球及其制备方法 |
| CN1911495A (zh) * | 2006-08-03 | 2007-02-14 | 吉林大学 | 单分散二氧化硅包覆的中空结构磁性微球及其制备方法 |
| CN104292493A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-21 | 湖北工业大学 | 一种磁性、荧光中空多级孔聚合物微球及其制备方法 |
| CN110734524A (zh) * | 2018-07-18 | 2020-01-31 | 苏州为度生物技术有限公司 | 阳离子聚合物改性的磁性壳核微球的制备方法 |
| 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 |
| CN114591726A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-06-07 | 浙江工业大学 | 一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法 |
-
2022
- 2022-11-22 CN CN202211464012.0A patent/CN115710373B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328065A (zh) * | 2001-07-16 | 2001-12-26 | 复旦大学 | 一种磁性聚合物纳米微球及其制备方法 |
| CN1911495A (zh) * | 2006-08-03 | 2007-02-14 | 吉林大学 | 单分散二氧化硅包覆的中空结构磁性微球及其制备方法 |
| CN104292493A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-21 | 湖北工业大学 | 一种磁性、荧光中空多级孔聚合物微球及其制备方法 |
| CN110734524A (zh) * | 2018-07-18 | 2020-01-31 | 苏州为度生物技术有限公司 | 阳离子聚合物改性的磁性壳核微球的制备方法 |
| 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 |
| CN114591726A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-06-07 | 浙江工业大学 | 一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Fabrication of well-defined electromagnetic Fe3O4/ polyaniline hollow microspheres and their application in Pb2+ uptake;Feng Wang et al.;Polym. Chem;第5卷;4332 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115710373A (zh) | 2023-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20170218095A1 (en) | Monodisperse submicron polymer particles | |
| CN111375360B (zh) | 一种粒径均一的磁性微球的制备方法 | |
| CN112666140B (zh) | 聚(十一烯酸-二乙烯基苯)包覆的磁性荧光编码微球 | |
| CN113336959B (zh) | 磁性接枝聚合物载体的制备方法、制备的载体及其应用 | |
| CN111393574B (zh) | 一种表面带有功能基团的磁性微球及其制备方法和用途 | |
| CN112592423B (zh) | 单分散磁性微球 | |
| CN113278194A (zh) | 一种单分散磁性聚苯乙烯微球的制备方法及微球及其应用 | |
| CN114093586A (zh) | 一种聚合物包覆磁性微球及其制备方法 | |
| CN112175150A (zh) | 一种功能化多孔磁性微球的新型制备方法 | |
| CN114591726B (zh) | 一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法 | |
| CN114192079B (zh) | 一种磁性中空聚合物微球及其制备方法和应用 | |
| CN115710373B (zh) | 一种水凝胶磁性微球的制备方法 | |
| JP4548598B2 (ja) | 磁性粒子およびその製造方法、ならびに生化学用担体 | |
| CN115304882B (zh) | 表面可控拓扑结构聚合物包覆多孔磁性聚合物微球的制备方法 | |
| Liu et al. | Preparation and characterization of superparamagnetic functional polymeric microparticles | |
| CN115975252B (zh) | 一种具有双层壳体结构的磁性聚合物微球的制备方法 | |
| CN110935405B (zh) | 一种表面富含双键的磁性聚苯乙烯微球的制备方法 | |
| CN103730226A (zh) | 一种空心磁性高分子复合微球及其制备方法与应用 | |
| JP2023524994A (ja) | 単分散超常磁性粒子およびその製造方法 | |
| CN114106266A (zh) | 一种树莓状磁性聚苯乙烯微球及其制备方法 | |
| CN114106254A (zh) | 一种用多孔微球做模板的细乳液聚合法制备官能化磁性聚合物微球的方法 | |
| CN112724305A (zh) | 单分散量子点编码磁性微球 | |
| CN116444730A (zh) | 一种多孔磁性聚合物微球的制备方法 | |
| CN113621112B (zh) | 一种单分散超顺磁粒子及制备方法 | |
| CN114854085A (zh) | 光敏性重氮树脂包覆的磁性多孔微球及荧光编码磁性微球的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |