[發明專利]一種聚合物刷修飾的磁性復合微球及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410391435.3
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104151764B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 吳堯;解麗芹;藍芳;馬少華;顧忠偉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L51/10
• 分類號: C08L51/10;C08L25/08;C08F292/00;C08F212/08;C08F220/06;C08F2/44;C08K3/22
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 曾曉波

技術領域

本發明屬于生物材料領域，涉及一種聚合物刷修飾的磁性復合微球及其制備方法與應用。

技術背景

超順磁性納米顆粒因其具有超順磁性、良好的生物相容性、單分散性、粒徑均一、表面易于功能化等特點，被廣泛應用于磁共振顯影、生物分離（細胞分離、蛋白分離等）、藥物傳遞系統、磁熱療及基因治療等生物醫學方面。由于超順磁性納米顆粒的粒徑很小，在用于生物分離時，在磁場作用下產生的磁作用力也很小，需要在很強的磁場下或作用很長時間才能達到較好的分離效果。目前，有部分研究者通過將超順磁性納米顆粒與聚合物混合制成復合微球（J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2008,46,3900-3910）、（J. Mater. Chem. 2006,16,4480-4487），來增加其在磁場作用下產生的磁作用力，使分離效率得到了提高。

然而，這類復合微球仍然存在不足，由于超順磁性納米顆粒表面可以與被分離物結合的位點有限，且與目標特異性結合的能力差，主要是靠吸附作用進行較粗略的分離，其分離效果十分有限。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種聚合物刷修飾的磁性復合微球。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種聚合物刷修飾的磁性復合微球，由內到外依次包括：聚合物內核、超順磁性納米顆粒外殼和聚合物刷，所述聚合物刷由含羧基的水溶性不飽和單體通過原子轉移自由基聚合直接接枝到所述超順磁性納米顆粒外殼上。在微球表面接枝聚合物刷，可以大大增加微球的比表面積以及蛋白結合位點，提高了蛋白與材料相接觸的機會。另外，還便于在所述聚合物刷上進一步接枝特定的功能基團，提高微球與分離目標特異性結合的能力，實現更精細的分離目的。選擇含羧基的水溶性不飽和烴作為單體，一方面便于在水溶液中進行聚合，同時使聚合物刷表面含有大量羧基，增加了蛋白與微球結合的位點，同時便于進一步接枝其他功能基團進行改性。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述超順磁性納米顆粒外殼可以是集中分布在所述聚合物內核外圍的殼層，也可以是超順磁性納米顆粒彌散分布在所述聚合物內核中并大量裸露在所述聚合物內核的外表面形成的嵌合在所述聚合物內核的外表面的殼層。作為可選，當超順磁性納米顆粒在微球表面形成多層密堆積的外殼，一方面有利于規則的球形結構，且有利于提高微球的磁響應能力，另一方面對高分子內殼形成嚴密的保護，減緩高分子材料的降解，且即使高分子材料部分降解也能保持其形狀，不會立即崩塌，有利于延長復合微球的保存時間，更便于推廣應用。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述聚合物內核表面含有羧基或羥基或氨基，羧基或羥基或氨基可以與超順磁性納米顆粒形成牢固的結合，使復合微球更穩定。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述聚合物內核可以是實心微球，也可以是空心微球。其中實心微球制備方便，而空心微球可以有效減輕微球的質量，提高微球的比飽和磁化強度。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述內核為疏水性聚合物，具體為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一種或其共聚物。這類疏水性縮聚物有一定的剛性，具有良好的成球性，易與磁納米顆粒復合，且毒性小。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述聚合物內核為疏水性單體與羧基、羥基、氨基化的親水性單體的共聚物，具體為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一種與丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。這類疏水性單體經聚合之后具有良好的成球性，親水性單體經聚合后易于功能化表面，便于形成磁性復合微球，其表面的羧基或羥基或氨基可以與超順磁性納米顆粒形成牢固的結合，使復合微球更穩定，毒性小、生物相容性好。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述聚合物刷修飾的磁性復合微球的平均粒徑為300-500nm，其中聚合物刷層的厚度為10-70nm，比飽和磁化強度為12-40 emu/g。所述尺寸和飽和磁化強度可根據應用需要靈活調整。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，超順磁性納米顆粒是四氧化三鐵，伽馬三氧化二鐵或摻有如錳、鈷或鋅等金屬元素的鐵氧磁性納米粒子中的至少一種。

作為可選方式，在上述聚合物刷修飾的磁性復合微球中，所述含羧基的水溶性不飽和單體可以是甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、N.N-二甲基丙烯酸中的至少一種。