[發明專利]一種表面富含鎳離子的核殼式磁性復合微球的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201410089968.6
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103897123A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 汪長春;章雨婷
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F226/06;C08F222/38;C08F8/42;B01J20/26;B01J20/28;C07K1/14
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于納米功能材料技術領域，具體涉及一種表面富含鎳離子的核殼式磁性復合微球的制備方法及其應用。

背景技術

近年來，有機-無機雜化復合微球，尤其是磁性復合微球正受到人們的廣泛關注。由于磁性高分子微球同時具有有機高分子的表面可修飾性和無機磁性材料的磁響應性，可以在外加磁場下方便、快速、高效的分離目標生物分子。因此，在蛋白分離純化、細胞分離、磁共振成像和磁靶向載藥等生物醫學領域具有廣泛的應用前景。

目前，通過乳液聚合方法可以制備出不同結構的磁性聚合物復合微球。但是乳液聚合對于結構以及磁含量的控制相對較差，且對單體選擇性高。要獲得結構較好、磁含量可控的復合微球，通常需要借助過渡層（如二氧化硅），但是包覆中間的二氧化硅層會降低整個微球的磁飽和強度。另外由于乳液聚合大多采用過硫酸鉀等帶電水溶性引發劑，反應結束后往往使微球帶上相應的電荷，會一定程度上影響后續的應用。并且該方法常常需要共聚疏水性單體，這會使得表面官能團密度下降。為了解決這一問題，回流沉淀聚合可以不用借助過渡層，直接在磁性納米粒子表面包覆聚合物殼層，可以用不帶電的油溶性引發劑，并且無需共聚其他單體，表面官能團密度較大。該方法簡便易行，成本低廉，開發利用回流沉淀法直接包覆聚合物殼層是十分必要的。

磁性載體固定金屬離子親和色譜分離法是從生物混合體系中分離出高純度的目標生物分子的方法，它將親和配基偶聯在磁性分離載體表面，在磁場定向控制下，通過親和吸附、清洗和解吸等操作步驟，實現目標蛋白的分離純化。磁性載體固定金屬離子親和色譜分離法具有分離速度快、選擇性好、載體不易污染、回收率高等顯著優勢，在生物產品大規模分離純化方面具有重要的發展潛力。近年常用來富集組氨酸蛋白的金屬離子是鎳離子或者銅離子，而用來固定這些離子的配體通常是氨三乙酸或者亞氨基二乙酸，但作為配體前者價格較為昂貴，而后者效果相比前者絡合鎳離子的能力較差，開發一種新型的效果較好且成本低廉的配體用于固定金屬離子是很有必要的。這里我們用乙烯基咪唑作為單體，通過回流沉淀制備表面富含咪唑基團的殼層，然后通過咪唑基團作為配體來絡合鎳離子。相比以前的后修飾上配體而言，該方法能將一整個殼層的配體直接包覆于磁簇上再螯合鎳離子，官能團密度大大增加，可實現高選擇性地分離純化組氨酸蛋白。

組氨酸蛋白最常見的是血液中的血紅蛋白和血清蛋白，這兩種高豐度蛋白在動物體內大量存在。而目前很多癌癥的生物標志物都是低豐度蛋白，由于大量高豐度蛋白的存在，這些低豐度的蛋白信號常常會被掩蓋，所以先把高豐度蛋白去除有利于低豐度蛋白的分析和檢測。該類微球能高效去除高豐度蛋白，意義重大。6個組氨酸標記的蛋白是目前最為常見的重組蛋白之一，這些蛋白通常是有功能性的，比如重組纖維素酶，對纖維素水解意義重大，而這些蛋白在自然界中含量極微，要獲得相對大量的蛋白必須通過大腸桿菌等表達，但是表達出來的蛋白需要從復雜的體系中純化出來，就需要某種材料來達成這個富集分離的目標，所以開發這樣一種新型的表面富含鎳離子的核殼結構微球對于高豐度組氨酸蛋白的去除和低豐度組氨酸標記蛋白的富集分離都有著巨大的意義。

發明內容

本發明的目的在于提出一種制備時間短，過程簡單高效，磁含量高，能大量特異性富集組氨酸蛋白的富含鎳離子的核殼式磁性復合微球的制備方法及其應用。

本發明針對背景技術中所存在的問題，提出了無需過渡層直接制備以磁簇為核，聚乙烯基咪唑為殼層的核殼式磁性復合微球的制備方法，并進一步進行鎳離子的絡合，由于鎳離子和組氨酸中的咪唑基團有很強的配位絡合作用，且表面純凈無雜質，都是鎳離子，所以能高效循環的富集組氨酸蛋白。本發明提出的富含鎳離子的核殼式磁性復合微球的制備方法，具體步驟為：?

1、首先，以六水合三氯化鐵、醋酸鹽和檸檬酸鹽為原料制備檸檬酸鈉穩定的磁性納米粒子團簇（簡稱磁簇）；

2、接著，使用溶膠凝膠法對磁簇表面進行修飾，使其表面帶上活性的乙烯基官能團；

3、然后，以表面含有乙烯基的磁簇為種子，通過回流沉淀聚合的方法在磁簇表面包覆一層致密的含咪唑基團的聚合物交聯網絡，得到以磁簇為核、含咪唑基團的聚合物網絡為殼的磁性聚合物復合微球；

4、再利用六水合氯化鎳與前述表面富含咪唑基團的核殼式復合微球進行鎳離子的絡合，使其表面具有大量鎳離子；

5、最后用該表面富含鎳離子的磁性微球，進行富集分離組氨酸蛋白的實驗。