[发明专利]一种纳米磁性聚合物复合微球的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种纳米磁性聚合物复合微球的制备方法。

背景技术：

磁性聚合物复合微球(磁性复合微球)因对外磁场具有较强的磁响应性，并且能够被进一步功能化和进行表面修饰后固载各种生物分子，因此在生物医学、生物工程和生物技术等领域有着广泛的应用，如进行细胞分离、免疫测定、核酸提纯和DNA分离、酶固定、磁共振成像等。

磁性复合微球应满足一些要求以便应用于生物、医学领域。这些要求包括：磁性复合微球在体系中不沉淀；磁性复合微球粒径小且分布窄、磁含量高且均匀；磁性复合微球具有超顺磁性，且无毒、无磁性粒子泄漏；体系中没有未包覆聚合物的磁性粒子(未包覆磁性粒子)，也没有不含磁性粒子的纯聚合物微球(不含磁聚合物微球)，等等。磁性复合微球在体系中不沉淀，是为了避免磁性复合微球的聚集和合并；粒径小是为了具有高的比表面积以便固载更多的生物分子；分布窄、磁含量高且均匀是为了具有较强且均一的磁响应性；磁性复合微球具有超顺磁性是为了满足在外加磁场存在下的磁响应性和外加磁场撤除后磁性复合微球因无剩磁存在而能够进行重新分散；无毒是生物医学必然的要求，无磁性粒子泄漏是为了避免磁响应性的减弱；体系中没有未包覆磁性粒子，也没有不含磁聚合物微球是因为未包覆磁性粒子不能被进一步功能化，不含磁聚合物微球虽能够被进一步功能化，但其对外磁场无响应，因而无法满意生物医学的要求。

目前，已经有多种方法被用于合成磁性复合微球。

物理包覆法是最早被采用制备磁性复合微球的方法。它是采用在天然高分子(如右旋糖苷、明胶、壳聚糖、支链淀粉、蛋白质等)或合成高分子(如PVP，PEG，PVA等)存在下，原位化学沉淀铁离子和亚铁离子制得。该法所制备的磁性复合微球已经在核酸提纯和DNA分离、酶固定等领域得到应用。但是，该法只能制备亲水性磁性复合微球，应用领域受到很大限制，且所得到的磁性复合微球存在形态极不规整、粒径分布极宽、磁性粒子容易泄漏等诸多无法克服的问题，因此，该方法目前已经被淘汰。

PCT WO 83/03920介绍的在单分散、多孔聚合物微球的孔中进行铁离子和亚铁离子原位化学沉淀制备磁性复合微球的方法是目前唯一商品化的方法。该法制备的磁性复合微球具有粒径分布窄、磁含量均匀等优点。但是，该法制备的磁性复合微球粒径较大(1～10微米)，因而比表面积较小，进一步功能化或表面修饰后固载各种生物分子较少，且该法需要预先制备单分散、多孔聚合物微球，制备过程复杂且重复困难。另外，磁性粒子也容易从粒子孔穴中泄漏出去而降低磁性复合微球的磁响应性。

异相凝聚法(或称电荷中和法)是分别制备表面带有相反电荷的无机磁性粒子和聚合物微球，然后将二者混合在一起。因正负电荷的中和，磁性粒子被吸附并沉积在聚合物微球表面，形成聚合物核/磁性粒子壳的核/壳结构。为避免磁性粒子的泄漏，通常还需要在磁性复合微球表面再包覆一层聚合物，形成聚合物/磁性粒子/聚合物的多层结构。该法聚合物核/磁性粒子壳的制备较容易，但磁性粒子在聚合物微球表面的沉积不均匀，也很难控制，体系中通常存在大量的未被吸附的磁性粒子，该部分磁性粒子显然无法被进一步功能化。另外，聚合物/磁性粒子/聚合物多层结构的形成也很难控制，且在此过程中通常都会形成不含磁聚合物微球，而该微球虽能够被进一步功能化，但因不含磁性粒子而对外磁场无响应。

通过非均相聚合对磁性粒子进行微囊化是研究最广泛、最有效的磁性复合微球的合成方法。目前，已经用于合成疏水性磁性复合微球的非均相聚合法有传统乳液聚合、无皂溶液聚合、细乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合和ATRP等，而合成亲水性磁性复合微球的非均相聚合法有反相乳液聚合、反相微乳液聚合、反相细乳液聚合、沉淀聚合和种子沉淀聚合等。但是，上述方法所合成的磁性微球存在粒径大(多为亚微米级)且分布宽等问题。同时，上述方法都无法从根本上避免未包覆磁性粒子和不含磁聚合物微球的形成，因而磁性粒子的微囊化率较低，限制了其在生物、医学等领域的应用。

对于制备疏水性磁性复合微球来说，由于磁性粒子无法在聚合过程中从水相扩散到单体相，故需要在聚合前将亲水性磁性粒子表面进行疏水化处理，而得到可直接溶于单体的疏水性磁性粒子。因而，在上述各种非均相聚合法制备疏水性磁性复合微球的方法中，以单体珠滴机理进行聚合的细乳液聚合是最合适和有效的合成方法。但是，该方法无法从根本上避免未包覆磁性粒子和不含磁聚合物微球的形成。

发明内容：