大粒径核-壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术制造技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，且公开了大粒径核

【技术实现步骤摘要】
大粒径核
‑
壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术


[0001]本专利技术涉及生物
，具体为大粒径核
‑
壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术。

技术介绍

[0002]目前文献资料以及现有技术方案均未能实现大规模地、尺寸均一的合成较大粒径(10
‑
100μm)的磁性聚合物微球，尤其是核壳型磁性聚合物微球。
[0003]现有技术对原材料要求比较高，且工艺很不稳定，磁性物质的包覆量不可精确把控，工艺批次间可重复性差。而且现有技术工艺中通常会使用一些环境污染、安全隐患较大的试剂，如硫酸等磺化试剂。原材料的较高要求、大量的管制类试剂以及批次间的不稳定限制了现有技术的生产规模，因此本专利技术提供了大粒径核
‑
壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了大粒径核
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壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术提供如下技术方案：大粒径核
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壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，其步骤包括：S1、聚合物微球的准备与修饰；S2、磁流体在聚合物微球表面的吸附；S3、磁性微球表面交联和功能化；S4、磁流体在聚合物微球表面的多层吸附；S5、功能化和应用。
[0008]优选的，所述所用的聚合物微球可以为聚苯乙烯微球、交联聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球等聚合物微球，粒径可以从几百纳米到几个微米，由于磁性物质壳层包覆较薄，最终的磁性微球粒径和均一度取决于聚合物微球的粒径和均一度。值得注意的是，本专利技术适用的聚合物微球粒径范围是非常广的，可以适用纳米级诊断微球，也可以适用于亚微米/微米级化学发光微球，更大范围地，适用于几十微米到几个毫米的大粒径微球。微球可以需用商业化高均一度微球，也可以通过聚合反应合成高均一度微球。
[0009]优选的，所述采用的微球修饰为通过静电作用和亲疏水相互作用实现的，在聚合物微球表面通过静电吸附和亲疏水作用包覆一层电负性的两亲性分子，如烷基苯磺酸盐、α
‑
烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐等表面活性剂，优选地可以采用十二烷基苯磺酸钠货十二烷基硫酸钠。疏水端与聚合物表面疏水层相吸附，暴露在外层亲水的带负电离子层。
[0010]修饰负电层后用带正电的聚合物分子将微球表面表面转化成正电功能性基团，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等氨基聚合物大分子，优选地选用聚乙烯亚胺。通过静电吸附作用在聚合物微球表面吸附带正电荷的氨基聚合物，形成带正电的氨基功能化外层。具体实施方案：
[0011]取200g的PS
‑
DVB微球分散于5000mL水中，边搅拌边加入50g十二烷基硫酸钠，室温搅拌2h后用纯净水洗涤微球去除未吸附的十二烷基硫酸钠。洗涤后微球重新分散到5000mL水中，加入50g聚乙烯亚胺溶液，室温搅拌2h后用纯净水洗涤微球去除未吸附的聚乙烯亚胺。
[0012]优选的，所述所用的磁流体为Fe3O4磁性纳米颗粒，尺寸为10
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500nm，最优的为10
‑
200nm，为Fe3O4纳米粒子团聚形成(一般由10
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15nmFe3O4纳米粒子团聚成50
‑
200nm磁流体)。可以选用商业化的油酸修饰磁流体纳米颗粒，也可以一锅法合成油酸修饰的纳米磁流体，具体实施方案：
[0013]取129.2g氯化铁和87.4g氯化亚铁溶解于1000mL纯水，设置油浴温度80℃搅拌15min。用200mL水和200mL乙醇混合液溶解100g油酸钠，超声搅拌完全溶解后加入到Fe盐溶液中，继续搅拌15min后直接倒入500mL氨水进行反应，15min后将油浴温度设置到100℃老化1.5h。反应结束后将反应液倒出在通风橱中沉降过夜，收集上清备用。
[0014]优选的，所述磁流体在聚合物微球微球表面的吸附通过电荷作用吸附，聚乙烯亚胺修饰的聚合物微球表面带正电荷，表面电负性性的油酸修饰Fe3O4纳米颗粒通过电荷作用结合在聚合物微球表面，形成磁性物质壳层，磁性物质含量5％
‑
15％。磁性成分的含量可以通过投加磁流体的含量进行控制，磁流体的投加量根据微球的比表面积进行调控。具体实施方案：
[0015]将200g聚乙烯亚胺修饰的聚合物微球重新分散到2000mL纯净水中，加入2000mL磁流体溶液，室温搅拌2h后，分别用乙醇和纯净水洗涤去除未吸附以及弱吸附的磁流体纳米粒子。获得单层吸附的磁性聚合物微球。
[0016]优选的，所述为了稳固磁性壳层在微球表面的稳定性，用功能性的亲水聚合物对聚合物微球进行交联，一方面通过交联将磁性纳米粒子加固在微球表面，一方面功能性的亲水聚合物也提供了功能性基团以方便后续的工艺步骤，同时亲水聚合物的修饰也大大降低了微球的非特异性吸附。本专利技术采用的功能性亲水聚合物为具有氨基基团的亲水性聚合物，如聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺溶液，优选的采用聚乙烯亚胺溶液。具体实施方案：
[0017]将50g聚乙烯亚胺溶液用5000mL纯净水稀释分散，与200g单层吸附的磁性聚合物微球混合搅拌均匀，加入50g1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)分散均匀后继续室温搅拌2h。反应结束后用纯净水洗涤去除未反应的杂质，获得氨基亲水聚合物交联的磁性聚合物微球。
[0018]优选的，所述可以通过多层吸附磁流体的方式增加磁性聚合物微球的磁性物质含量，从而增加磁性聚合物微球的顺磁性，双层吸附微球磁性物质含量可调控到10％
‑
20％。更加地，重复此步骤可将磁性微球磁性物质含量调控到20％
‑
50％。具体实施方案：
[0019]将200g氨基亲水聚合物交联的磁性聚合物微球重新分散到2000mL纯净水中，加入2000mL磁流体溶液，室温搅拌2h后，分别用乙醇和纯净水洗涤去除未吸附以及弱吸附的磁流体纳米粒子，获得双层吸附的磁性聚合物微球。双层吸附的磁性聚合物微球与聚乙烯亚胺溶液混合分散后，加入EDC进行交联2h后，获得氨基亲水聚合物修饰的磁性聚合物微球，表面
‑
NH2配基含量2000
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3000nmol/mg。
[0020](三)有益效果
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供了大粒径核
‑
壳型磁性聚合物微球的合成与功能化
修饰技术，具备以下有益效果：
[0022]该大粒径核
‑
壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，通过本专利技术填补了现有技术短板，可以放大规模生产的均一、大粒径磁性聚合物微球的制备工艺。核壳型磁性聚合物微球的粒径和均一性取决于聚合物微球核心的尺寸和均一性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大粒径核
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壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，其特征在于：其步骤包括：S1、聚合物微球的准备与修饰；S2、磁流体在聚合物微球表面的吸附；S3、磁性微球表面交联和功能化；S4、磁流体在聚合物微球表面的多层吸附；S5、功能化和应用。2.根据权利要求1所述的大粒径核
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壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，其特征在于：所述所用的聚合物微球可以为聚苯乙烯微球、交联聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球等聚合物微球，粒径可以从几百纳米到几个微米，由于磁性物质壳层包覆较薄，最终的磁性微球粒径和均一度取决于聚合物微球的粒径和均一度。值得注意的是，本发明适用的聚合物微球粒径范围是非常广的，可以适用纳米级诊断微球，也可以适用于亚微米/微米级化学发光微球，更大范围地，适用于几十微米到几个毫米的大粒径微球。微球可以需用商业化高均一度微球，也可以通过聚合反应合成高均一度微球。3.根据权利要求1所述的大粒径核
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壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，其特征在于：所述采用的微球修饰为通过静电作用和亲疏水相互作用实现的，在聚合物微球表面通过静电吸附和亲疏水作用包覆一层电负性的两亲性分子，如烷基苯磺酸盐、α
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烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐等表面活性剂，优选地可以采用十二烷基苯磺酸钠货十二烷基硫酸钠。疏水端与聚合物表面疏水层相吸附，暴露在外层亲水的带负电离子层。修饰负电层后用带正电的聚合物分子将微球表面表面转化成正电功能性基团，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等氨基聚合物大分子，优选地选用聚乙烯亚胺。通过静电吸附作用在聚合物微球表面吸附带正电荷的氨基聚合物，形成带正电的氨基功能化外层。具体实施方案：取200g的PS
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DVB微球分散于5000mL水中，边搅拌边加入50g十二烷基硫酸钠，室温搅拌2h后用纯净水洗涤微球去除未吸附的十二烷基硫酸钠。洗涤后微球重新分散到5000mL水中，加入50g聚乙烯亚胺溶液，室温搅拌2h后用纯净水洗涤微球去除未吸附的聚乙烯亚胺。4.根据权利要求1所述的大粒径核
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壳型磁性聚合物微球的合成与功能化修饰技术，其特征在于：所述所用的磁流体为Fe3O4磁性纳米颗粒，尺寸为10
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500nm，最优的为10
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200nm，为Fe3O4纳米粒子团聚形成(一般由10
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15nmFe3O4纳米粒子团聚成50
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200nm磁流体)。可以选用商业化的油酸修饰磁流体纳米颗粒，也可以一锅法合成油酸修饰的纳米磁流体，具体实施方案：取129.2g氯化铁和87.4g氯化亚铁溶解于1000mL纯水，设置油浴温度80℃搅拌15min。用200mL水和200mL乙醇混合液溶解100g油酸钠，超声搅拌完全溶解后加入到Fe盐溶液中，继续搅拌15min后直...

【专利技术属性】
技术研发人员：王济凯，石功名，
申请(专利权)人：南京艾迪迈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：