一种二氧化硅磁性微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种二氧化硅磁性微球及其制备方法，所述二氧化硅磁性微球具有稳定性高；能提供更高的成键能力；易功能化；无裸露磁粒子；磁层厚度大；对磁场响应强及均匀性优好等特点。同时该二氧化硅磁性微球对各种水溶液分散性较好，可以接生物活性物质，如抗体、抗原、酶、蛋白质或核酸。特别适用于生物和医药制品的分离和纯化方面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及一种多层核壳式的二氧化硅磁性微球以及它的制备方法。
技术介绍
二氧化硅磁性微球能够方便地在外磁场下从悬浮液中分离，而撤去外磁场这些微球不显示任何剩磁，因此适用于细胞分离、亲和纯化、DNA探针检测和磁酶免疫分析等。二氧化硅粒子是一种公认的吸附剂和吸附剂的载体。这种载体可以用离心、过滤和类似的方法重复使用，但在隔离吸附物或提取物时，采用离心、柱分离或类似的方法，需要花费大量时间，而且采用的设备比较昂贵，使用不方便。美国专利USP 5,734,020(1998)公开的一种方法，将多孔的无机硅材料浸渍在磁流体中，置于摇床上吸附平衡，离心除去多余的磁流体，洗涤后制成磁性微球，利用孔中的磁性物质，通过磁场进行目标生物物质的分离。然而，这些磁性微球的性质不能充分控制，原因是微球的直径、孔直径、孔体积、微球的比表面积、磁物质含量很难保持一致。为了保持磁性微球的性质一致，美国专利USP 6,103,379(2000)公开了另一种制备方法，通过沉淀法将四氧化三铁纳米粒子包覆在单一尺寸的高分子(如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚氯甲基苯乙烯)微球的表面，形成核壳型磁性高分子微球，然后用硅烷水解法在磁性微球外包覆二氧化硅保护层。然而沉淀法不能保持高分子微球表面高的氧化铁磁层，造成磁性物质含量低，需要用很强的磁选器才能将其分离。采用层层静电自组装的方法可以提高核壳型微球的壳层。文献(Caruso F，Susha A，Giersig M，Mhwald H.Magnetic Core-shell ParticlesPreparation of Magnetite Multilayers onPolymer Latex Microspheres，Adv.Mater.1999，11950-952)报道了采用层层静电自组装的方法将纳米四氧化三铁组装于高分子微球的研究。但是这样得到的磁性高分子微球外层全是裸露的磁性粒子，对很多生物活型物质有毒害作用，限制了其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提出一种具有超顺磁性、磁性粒子/聚解电解质层层包裹在二氧化硅微球表面，并且最外层再包裹纳米二氧化硅结构的单分散、窄分布的二氧化硅磁性微球，解决上述现有技术中存在的问题；本专利技术的目的之二在于公开目的之一所述的二氧化硅磁性微球的制备方法。实现本专利技术目的的技术方案 本专利技术所述的二氧化硅磁性微球是一种多层的核壳型微球。其中内核是二氧化硅微球，核外是有机材料和纳米磁性粒子交替吸附序列层。例如，ABABA，其中A是阳离子聚电解质，B是纳米磁性粒子。序列层数并不受限制。最后一层有机层外面是纳米二氧化硅胶体粒子。所述的二氧化硅微球为单一尺寸的平均粒径为0.05-10μm的二氧化硅微球，最合适的是平均粒径为0.1-2μm的二氧化硅微球。所述的有机材料为含有多个离子或可电离的带相同电荷的官能团的聚合物，如聚电解质。特别是阳离子聚电解质，如poly(diallyldimethylammonium chloride)(″PDDA″)，poly(N-methyl-4-vinylpyridinium bromide)，或poly(D-lysinehydrobromide)。所说的纳米磁性粒子可以包括超顺磁性的纳米Fe3O4粒子、纳米γ-Fe2O3粒子或掺过渡金属元素如铬、钴、铜、镁、锰、镍、锌和它们的混合物纳米铁氧体粒子等，最合适的是纳米Fe3O4粒子。所说的纳米二氧化硅胶体粒子为单一尺寸的平均粒径为1-20nm的二氧化硅胶体粒子，最合适是5-15nm的二氧化硅胶体粒子。本专利技术所述的二氧化硅磁性微球的制备方法包括如下步骤(1)将二氧化硅微球(其合成参见J.Colloid InterfaceSci.1968，(26)62-69“Controlled Growth of MonodisperseSilica Spheres in the Micron Size Range”)加入由有机材料和可溶性盐组成的水溶液中，二氧化硅微球与水溶液的质量比值为0.01-0.1；水溶液中有机物的浓度为0.1-5g/L；可溶性盐的浓度为0.2-0.6M，调节水溶液的pH值为9-11。在5-50℃下搅拌5-100min，形成二氧化硅微球吸附有机材料的水溶性悬浮液，该悬浮液采用离心方法除去清液后，用去离子水水洗/离心/重新分散3-5遍后得水溶性二氧化硅悬浮液。(2)将含纳米磁性粒子质量百分比为0.5-10％的水溶性磁流体加入由步骤(1)所得水溶性二氧化硅悬浮液中，水溶性磁流体与水溶性二氧化硅悬浮液的体积比值为0.01-0.05，在5-50℃下搅拌5-100min后用离心方法除去多余的磁流体，用去离子水水洗/离心/重新分散3-5遍，再离心得到沉积物。(3)将由步骤(2)所得沉积物再加入上述由有机材料和可溶性盐组成的水溶液中，除不用调pH值外，其它按步骤(1)再进行一次，得水溶性二氧化硅悬浮液。再将含纳米磁性粒子质量百分比为0.5-10％的水溶性磁流体加入所得水溶性二氧化硅悬浮液中重复步骤(2)，如此循环多次，得到微球的最外层为有机物吸附的水溶性二氧化硅悬浮液。(4)用碱调节由步骤(3)所得水溶性二氧化硅悬浮液的pH值为9-11，加入纳米二氧化硅胶体粒子，纳米二氧化硅胶体粒子与二氧化硅微球的质量比值为0.1-2，即得本专利技术所述二氧化硅磁性微球。具体实施方法1)超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子的制备将氨水或NaOH水溶液加入FeCl2与FeCl3混合液(或含部分过渡金属盐以取代等摩尔相应价态的铁盐)中，直至pH值为8-11，最好为10-11。然后，在55-90℃下搅拌0.5-5小时。二价与三价金属盐的摩尔比为0.4-0.6。得到粒径小于30nm的超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子悬浮液。再加入5-10％重量比的脂肪酸盐，如油酸钠，熟化30-60min后，冷却至室温，用酸，如HCl调pH至4-6，然后过滤，水洗，再醇洗，最后80℃干燥，得到超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子。2)水溶性磁流体的制备将步骤1)得到的超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子加上质量百分比为5-15％的阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠搅拌混合，配制成含纳米磁性粒子为0.5-10％(质量百分比)的水溶性磁流体。3)二氧化硅磁性微球的制备i)将技术方案所说的有机材料和可溶性盐，如NaCl或KCl等配制成溶液A。溶液A中有机物的浓度为0.1-5g/L，盐的浓度为0.2-0.6M。ii)将技术方案所说的二氧化硅微球搅拌分散在溶液A中，用碱，如NaOH调节水溶液的pH值，pH值最好在9-11之间。5-50℃下搅拌10-30min，形成二氧化硅微球吸附有机材料的水溶性悬浮液，二氧化硅微球与溶液A的质量比值为0.02-0.05。然后用离心，除去上清液，用去离子水水洗/离心/重新分散3-5遍。iii)将步骤2)中得到的水溶性磁流体加入到洗涤过的二氧化硅悬浮液中，5-50℃下搅拌10-30min，磁流体与二氧化硅悬浮液的体积比值为0.01-0.05。然后用离心，除去多余的磁流体，用去离子水水洗/离心/重新分散3-5遍，再离心得到沉积物。i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅磁性微球，其特征是所述二氧化硅磁性微球为核壳型微球，其内核是二氧化硅微球，核外是有机材料和纳米磁性粒子交替吸附序列层，序列层数并不受限制，最外层是纳米二氧化硅胶体粒子，所述的有机材料为含有多个离子或可电离的带相同电荷的官能团 的聚合物；所说的纳米磁性粒子为超顺磁性的纳米Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］粒子、纳米γ－Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］粒子或掺过渡金属元素及其混合物纳米铁氧体粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱以华，答鸿，杨晓玲，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]