磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，属于功能高分子微球制备领域。
背景技术
[0002] 目前，近年来磁性微球作为一种新型的
生物分离技术和靶向药物的固相载体，受到了人们的广泛关注和研究。磁性微球的出现解决了应用过程中操作复杂、周期长、难分离等问题，在核酸提取、细胞分离、蛋白纯化、
化学发光等领域得到了广泛的应用。
[0003] 磁性微球作为固相载体，必须具备下面几个调节：
[0004] 1)亲
水性，高分子量的生物大分子在一些高疏水材料的表面易变性失活，为防止蛋白变性，一般会选择给
磁珠包覆亲水性的壳层；
[0005] 2)官能团，高度有序排列的羧基基团让磁性微球的表面更加亲水，也有利于后续生物大分子的修饰；
[0007] 固相载体材料的性能是决定后续生物大分子修饰的关键，磁性材料是近年来最常用的载体材料，其表面修饰的高度有序的羧基基团(-COOH)能够与含有
氨基的生物配体，如：
蛋白质、
抗体、寡聚核苷酸和药物分子等通过共价偶联的方法实现结合，是一种分子生物学和医学研究的重要载体工具。
发明内容
[0008] 本发明的目的是克服
现有技术存在的不足，提供一种磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法。
[0009] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：
[0010] 磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，特点是：首先，通过水相原位聚合的方法将共聚
单体、引发剂、交联剂、环
氧单体在
种子微球表面包覆形成均匀的环氧壳层；然后，通过均布的环氧基团的开环反应将环氧打开连接羧基单体，形成表面羧基高度有序的磁性微球。
[0011] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述种子微球为磁性微球，粒径为50nm～5μm。
[0012] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述种子微球的表面修饰双键，将种子微球分散在
有机溶剂中，在机械搅拌的条件下加入
硅烷类
偶联剂，调节pH值使溶液呈
碱性，反应后得到双键修饰的磁性微球；双键通过
水解的方式修饰到种子微球的表面，通过硅烷类偶联剂的量调节种子微球表面双键的含量。
[0013] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，
有机溶剂为
乙醇或乙腈，硅烷类偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[0014] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，微球分散在水相中，加入环氧单体、共聚单体、引发剂、交联剂，水浴加热至40℃～90℃，反应1～24小时得到环氧壳层包被的磁性微球；壳层厚度为20nm～200nm。
[0015] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述引发剂为过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中一种或多种。
[0016] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过
硫酸钾、偶氮二异丁腈、过硫酸铵/亚硫酸氢钠中的一种或多种。
[0017] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述交联剂为二烯单体、三烯单体、多烯单体中一种或多种。
[0018] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、N’N亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三
丙烯酸酯中的一种或多种。
[0019] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述环氧单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
[0020] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，在碱性条件下将环氧壳层包被的磁性微球分散在去离子水中，加入带有氨基的羧基化合物及水，水浴加热至40℃～90℃，反应1～24小时后得到羧基修饰的磁性微球。
[0021] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述羧基单体为甘氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、亚氨基二乙酸中一种或多种。
[0022] 进一步地，上述的磁性微球表面羧基高度有序排列的构筑方法，其中，所述磁性微球为Fe3O4磁性微球、CoFe2O4磁性微球、NiFe2O4磁性微球中一种或多种。
[0023] 本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
[0024] ①本发明通过水相原位聚合法在磁性微球的表面聚合一层环氧的壳层，再经过开环反应后将羧基接到磁性微球的表面，制得羧基磁性微球；其工艺合成的羧基磁性微球的表面很光滑，壳层的环氧分布均匀，环氧开环后羧基可以高度有序的排列在微球的表面；
[0025] ②羧基磁性微球的粒径分布宽，可以从几十纳米到几微米；表面的环氧基团含量可以通过调节环氧单体的投料量来调节，可控；羧基基团可以通过调节带羧基的有机物的投料量来控制，可控；
[0026] ③所制备的羧基磁性微球粒径和羧基含量可调节，实验流程简便，水相体系污染少；
[0027] ④本发明制备方法工艺流程简捷，可实现生产连续化，提高产能。
[0028] 本发明的其他特征和优点将在随后的
说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、
权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0029] 图1：本发明制备的羧基磁性微球扫描电镜照片。
具体实施方式
[0030] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。
[0031] 本发明提供一种高有序羧基排列、高结合效率、工艺流程简单、适用于自动化的磁性微球的制备方法。
[0032] 首先，通过水相原位聚合的方法将共聚单体、引发剂、交联剂、环氧单体在种子微球表面包覆形成均匀的环氧壳层；然后，通过均布的环氧基团的开环反应将环氧打开连接羧基单体，形成表面羧基高度有序的磁性微球。
[0033] 其中，种子微球为磁性微球，粒径为50nm～5μm。种子微球的表面修饰双键，将种子微球分散在有机溶剂中，有机溶剂为乙醇或乙腈，在机械搅拌的条件下加入硅烷类偶联剂，硅烷类偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，调节pH值使溶液呈碱性，反应后得到双键修饰的磁性微球；双键通过水解的方式修饰到种子微球的表面，通过硅烷类偶联剂的量调节种子微球表面双键的含量。
[0034] 双键修饰的磁性微球分散在水相中，加入环氧单体、共聚单体、引发剂、交联剂，水浴加热至40℃～90℃，反应1～24小时得到环氧壳层包被的磁性微球；壳层厚度为20nm～200nm。引发剂为过氧化物引发剂、偶氮类引发剂或氧化还原引发剂，具体可采用过氧化苯甲酰、过
硫酸钾、偶氮二异丁腈、过硫酸铵/亚硫酸氢钠中的一种或多种。交联剂为二烯单体、三烯单体或多烯单体，具体可采用二乙烯基苯、二异氰酸酯、N’N亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。环氧单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
[0035] 在碱性条件下将环氧壳层包被的磁性微球分散在去离子水中，加入带有氨基的羧基化合物及水，水浴加热至40℃～90℃，反应1～24小时后得到羧基修饰的磁性微球。羧基单体为甘氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、亚氨基二乙酸中一种或多种。
[0036] 磁性微球为Fe3O4磁性微球、CoFe2O4磁性微球、NiFe2O4磁性微球中一种或多种。
[0038] 双键修饰：称取10g的四氧化三
铁磁性微球(平均粒径200nm)分散在200ml的乙醇溶液中，边搅拌边加入1g的 -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后加入10g的氢氧化钠溶液(0.5g/ml)，40℃反应15小时，得到表面双键修饰的磁性微球，保存备用。
[0039] 实施例2
[0040] 双键修饰：称取10g的四氧化三
铁磁性微球(平均粒径400nm)分散在200ml的乙醇溶液中，边搅拌边加入3g的 -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后加入10g的氢氧化钠溶液(0.5g/ml)，70℃反应3小时，得到表面双键修饰的磁性微球，保存备用。
[0041] 实施例3
[0042] 环氧壳层包被：称取10g的双键修饰的四氧化三铁磁性微球(平均粒径300nm)分散在300ml的水中，再加入5g的甲基丙烯酸缩水甘油醚、0.25g的二乙烯基苯和0.1g的过硫酸钾。溶液经过超声后倒入三口烧瓶中，搅拌均匀，加热至70℃，反应5小时，得到表面环氧修饰的磁性微球。
[0043] 实施例4
[0044] 双键修饰：称取10g的四氧化三铁磁性微球(平均粒径1μm)分散在300ml的乙醇溶液中，边搅拌边加入0.8g的 -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后加入10g的
氨水，70℃反应3小时，得到表面双键修饰的磁性微球，保存备用。
[0045] 实施例5
[0046] 双键修饰：称取10g的四氧化三铁磁性微球(平均粒径500nm)分散在400ml乙醇溶液中，边搅拌边加入2.52g的 -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后加入9.1g的氨水，70℃反应3小时，得到表面双键修饰的磁性微球，保存备用。
[0047] 实施例6
[0048] 称取10g的双键修饰的四氧化三铁磁性微球(平均粒径500nm)分散在200ml的去离子水中，再加入5g的甲基丙烯酸缩水甘油醚、0.25g的二乙烯基苯、1g的苯乙烯和0.1g的过硫酸铵。溶液经过超声后倒入三口烧瓶中，搅拌均匀，加热至70℃，反应5小时，得到表面环氧修饰的磁性微球。
[0049] 实施例7
[0050] 称取10g的双键修饰的四氧化三铁磁性微球(平均粒径300nm)分散在400ml的去离子水中，再加入5g的甲基丙烯酸缩水甘油醚、0.2g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.1g的过硫酸铵。溶液经过超声后倒入三口烧瓶中，搅拌均匀，加热至70℃，反应3小时，得到表面环氧修饰的磁性微球。
[0051] 实施例8
[0052] 称取10g的表面环氧修饰的四氧化三铁磁性微球(平均粒径500nm)分散在400ml的去离子水中，再加入2.85g的NaOH、6.8g的天冬氨酸及适量的Na2CO3溶液，调节pH值为11，70℃水浴反应8小时，磁分离洗涤6次后，重新分散在200ml去离子水中，得到表面羧基修饰的磁性微球。如图1所示，磁性微球的表面十分光滑。
[0053] 实施例9
[0054] 称取10g的表面环氧修饰的四氧化三铁磁性微球(平均粒径500nm)分散在400ml的去离子水中，再加入2.85g的NaOH、3.42g的天冬氨酸及适量的Na2CO3溶液，调节pH值为11，70℃水浴反应8小时，磁分离洗涤6次，重新分散在200ml去离子水中，得到表面羧基修饰的磁性微球。
[0055] 实施例10
[0056] 称取10g的表面环氧修饰的四氧化三铁磁性微球(平均粒径500nm)分散在400ml的去离子水中，再加入2.85g的NaOH、3.42g的天冬氨酸及适量的Na2CO3溶液，调节pH值为11，80℃水浴反应5小时，磁分离洗涤6次，重新分散在200ml去离子水中，得到羧基磁性微球。
[0057] 综上所述，本发明通过水相原位聚合法在磁性微球的表面聚合一层环氧的壳层，再经过开环反应后将羧基接到磁性微球的表面，制得羧基磁性微球；其工艺合成的羧基磁性微球的表面很光滑，壳层的环氧分布均匀，环氧开环后羧基可以高度有序的排列在微球的表面。羧基磁性微球的粒径分布宽，可以从几十纳米到几微米；表面的环氧基团含量可以通过调节环氧单体的投料量来调节，可控；羧基基团可以通过调节带羧基的有机物的投料量来控制，可控。
[0058] 所制备的羧基磁性微球粒径和羧基含量可调节，实验流程简便，水相体系污染少。本发明制备方法工艺流程简捷，可实现生产连续化，提高产能。
[0059] 需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专
门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在
申请专利范围中。
