【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁性聚合物微球，特别是涉及一种多孔核壳式磁性复合微球及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磁性聚合物复合微球不仅具有聚合物微球良好的生物相容性和化学稳定性，而且具有较好的顺磁性，不但可以通过共聚或改性等方法使高分子材料带有具有化学活性的官能团(如-cooh、-nh2、-oh、-sh、-cho等)，还可以在外加磁场的作用下使之具有导向能力。磁性复合微球已广泛应用于固定化酶、细胞分离、蛋白质提纯、药物载体、金属离子吸附等方面。
2、磁性聚合物复合微球的制备方法主要包括包埋法，原位生长法和单体聚合法。包埋法是通过分子间作用力、氢键、螯合或共价键等作用力与聚合物结合，经过雾化、絮凝、沉积、蒸发等手段制备聚合物微球。该方法操作简单，但是微球粒径分布宽，形状不规则，微球磁含量不一致，壳层中有易混杂有杂质，使其应用受到一定限制。
3、原位生长法利用聚合物微球表面的功能基与铁离子以化学键结合，再升高ph值和温度得到含有fe3o4的磁性聚合物微球。该法制备的磁性复合微球磁性强，磁含量高于30％，粒径分布均匀，单分散性好，但是微球表面和溶液中会额外生成fe3o4，导致聚合物表面不光滑且过量fe3o4难以去除。原位生成磁性微球的影响因素很多，聚合物微球表面必须含有特定的功能基团并且严格控制合成条件才能得到所需的磁性复合微球。
4、单体聚合法包括悬浮聚合、乳液聚合、分散聚合、自由基聚合等。由于制备的产品具有粒径小，分散性好，易功能化等优点，目前在磁性粒子表面接枝聚合制备磁性聚合物微球的方法目前应用最广泛。
5、单体聚合法的关键在于磁性粒子表面的有机单体能够顺利发生聚合反应。有些聚合反应的单体是疏水性物质，不易与磁性粒子表面的亲水基团相连接，因此需要先对磁性粒子表面修饰，使其具有疏水性，或调整聚合反应中的有机相组成，之后才能使聚合物反应继续进行。专利cn106861570a公开了一种温敏性能的磁性核壳微球的制备方法及其在纤维素酶固定化中的应用，首先合成fe3o4@sio2，然后用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷进行改性，然后加入单体gma、nipam进行反应得到温敏型磁性复合微球，将该微球应用于固定化纤维素酶，高温时微球表面的温敏型聚合物变得疏水包裹住酶分子，低温时变得亲水将酶释放出来，提高了酶活恢复能力及热稳定性能。
6、fe3o4拥有高的比表面积、低毒性、良好生物相容性等特点，是现今磁性高分子复合微球的主要包覆材料。制备磁性高分子微球的关键在于如何才能在无机磁性颗粒表面形成高分子外壳，而高的比表面积使fe3o4纳米粒子具有高的表面能，容易发生团聚，但是通过表面修饰可改善纳米粒子的单分散性，提高其稳定性。磁性纳米粒子表面可通过油酸和硅烷偶联剂进行改性，油酸改性能防止团聚，但磁分散过程中存在表面活性剂与载液的相容性及载液本身的局限性等问题。二氧化硅制备方法简单，性质稳定、无毒、生物相容好，用二氧化硅包覆fe3o4可以保护磁核，避免fe3o4与二氧化硅表面的其他物质直接接触。二氧化硅包覆后的磁性纳米粒子具有可在水溶液中稳定存在(较低ph时)，表面易于修饰，单分散性好等优点。
7、fe3o4@sio2纳米粒子表面含有羟基官能团，表现出亲水性，这使得表面接枝功能性基团更易进行。原子转移自由基聚合借助磁性粒子表面的羟基反应点，首先在磁性粒子表面引入活性自由基或有机卤化物引发剂，使其成为引发中心，在过渡金属卤化物的配合物存在下引发聚合物单体在磁性颗粒表面发生聚合反应，制备聚合物刷。原子转移自由基聚合具有分子量可控、分子量分布窄、粒径小、聚合物端基易修饰及分子设计能力强等优点。
8、虽然用sio2包覆fe3o4可以保护磁核，避免fe3o4与二氧化硅表面的其他物质直接接触。但二氧化硅包覆也有自身缺点，如在碱性条件下不能稳定存在，形成无定形sio2表面存在孔隙导致氧气或其他小分子扩散到纳米粒子内部并与其反应。无机和有机材料相容性不佳会导致无机材料在有机材料中分散不均匀，容易出现团聚现象。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多孔核壳式磁性复合微球及其制备方法和应用，采用本专利技术提供的制备方法制备的多孔核壳式磁性复合微球的球形度好、单分散和表面含有多功能基团，使该磁性复合微球可应用于交联封装固定化酶、重金属离子的吸附、药物载体等方面。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种多孔核壳式磁性复合微球的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将fe3o4@sio2、无水乙醇和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合，在60℃下反应后，得到fe3o4@sio2-nh2；
5、2)将所述步骤1)得到的fe3o4@sio2-nh2与甲苯、三乙胺、2-溴异丁基酰溴混合，在20℃下反应后，得到fe3o4@sio2-br；
6、3)将所述步骤2)得到的fe3o4@sio2-br与单体、n,n-二甲基甲酰胺、溴化铜、2’2-联吡啶混合，在氮气保护和90℃下反应后，得到fe3o4@sio2-p(gma-hema)；
7、4)将所述步骤3)得到的fe3o4@sio2-p(gma-hema)与单体、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈、环己醇、山梨醇酐单油酸酯、四氯乙烯、正庚烷混合，在氮气保护和55℃下进行聚合反应，得到fe3o4@sio2/p(gma-hema-nvp)；
8、5)将所述步骤4)得到的fe3o4@sio2/p(gma-hema-nvp)与l-半胱氨酸、偶氮二异丁腈、无水乙醇混合，在氮气保护和65℃下反应，依次经洗涤和干燥后，得到多孔核壳式磁性复合微球；
9、所述步骤3)或4)单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸中的一种或几种。
10、优选的，所述步骤1)fe3o4@sio2的质量、无水乙醇的体积和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.1g:150ml:1.2g；
11、所述反应的时间为12h。
12、优选的，所述步骤2)fe3o4@sio2-nh2的质量与甲苯的体积、三乙胺的体积、2-溴异丁基酰溴的体积比为0.1g:20ml:5ml:2ml；
13、所述反应的时间为24h。
14、优选的，所述步骤3)得到的fe3o4@sio2-br的质量与单体的体积、n,n-二甲基甲酰胺的体积、溴化铜的质量、联吡啶的质量比为0.1g:3ml:7ml:25mg:56mg；
15、所述反应的时间为24h。
16、优选的，所述步骤4)fe3o4@sio2-p(gma-hema)的质量与单体的质量、1-乙烯基-2-吡咯烷酮的质量、乙二醇二甲基丙烯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔核壳式磁性复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)Fe3O4@SiO2的质量、无水乙醇的体积和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.1g:150mL:1.2g；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)Fe3O4@SiO2-NH2的质量与甲苯的体积、三乙胺的体积、2-溴异丁基酰溴的体积比为0.1g:20mL:5mL:2mL；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)得到的Fe3O4@SiO2-Br的质量与单体的体积、N,N-二甲基甲酰胺的体积、溴化铜的质量、联吡啶的质量比为0.1g:3mL:7mL:25mg:56mg；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)Fe3O4@SiO2-P(GMA-HEMA)的质量与单体的质量、1-乙烯基-2-吡咯烷酮的质量、乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量、偶氮二异丁腈的质量、环己醇的质量、山梨醇酐单油酸酯的质量、四氯乙烯的体积、正庚烷的体积比为0.5g:5.5g:1.1g:2.1
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)Fe3O4@SiO2/P(GMA-HEMA-NVP)的质量与L-半胱氨酸的质量、偶氮二异丁腈的质量、无水乙醇的体积比为0.1g:1.5g:50mg:100mL；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述步骤3)单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸羟乙酯时，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸羟乙酯的体积比为2:1；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述步骤3)单体为苯乙烯和甲基丙烯酸时，所述苯乙烯和甲基丙烯酸的体积比为2:1；
9.一种权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的多孔核壳式磁性复合微球。
10.权利要求9所述的多孔核壳式磁性复合微球在用于交联封装固定化酶、重金属离子吸附、蛋白质提纯、细胞分离和药物载体任一种中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔核壳式磁性复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)fe3o4@sio2的质量、无水乙醇的体积和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.1g:150ml:1.2g；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)fe3o4@sio2-nh2的质量与甲苯的体积、三乙胺的体积、2-溴异丁基酰溴的体积比为0.1g:20ml:5ml:2ml；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)得到的fe3o4@sio2-br的质量与单体的体积、n,n-二甲基甲酰胺的体积、溴化铜的质量、联吡啶的质量比为0.1g:3ml:7ml:25mg:56mg；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)fe3o4@sio2-p(gma-hema)的质量与单体的质量、1-乙烯基-2-吡咯烷酮的质量、乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量、偶氮二异丁腈的质量、环己醇的质量、山梨醇酐单油酸酯的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建黎，黄晴晴，楼政，陈望彬，张炜，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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