[发明专利]光磁双重响应的Janus粒子、制备和应用与形貌调控方法

说明书

本发明公开了一种光磁双重响应的Janus粒子、制备和应用与形貌调控方法，属于聚合物功能材料领域。制备方法包括制备光响应聚合物微球、半屏蔽法固定光响应聚合物微球、光响应聚合物微球裸露表面沉积铁磁性材料以及Janus粒子的洗脱和分离。所述Janus粒子能够在外加磁场的作用下规整取向，在偏振光辐射下发生形貌变化，可通过调控磁场、偏振光方向、偏振光辐射时间及偏振光辐射次数来制备形貌各异的Janus粒子。本发明的制备方法操作简单、成本低廉、可重复性强、适用于不同尺寸的粒子，并且便于大批量大规模制备。所得光磁双重响应的Janus粒子在磁共振显影、磁热疗或制备药物靶向载体方面的应用。

技术领域

本发明属于聚合物功能材料领域，更具体地，涉及到一种光磁双重响应的Janus粒子、制备和应用与形貌调控方法。

背景技术

Janus这一概念在1991年被首次提出，用于表示微粒具有两种不同的化学组成及物理性质。Janus粒子的这种合二为一的特点让它在功能表面活性剂、微型自驱动体系、自组装和分子识别、光电生物传感器、电子显示屏和药物负载等领域表现出不错的应用前景。目前，所知的Janus粒子的形貌大多局限在球形、柱形、碟形、雪人形、汉堡形、哑铃形、半树莓形等，而这些形貌的Janus粒子在实际应用时也面临着新的挑战，例如将粒子作为药物载体时，一方面可以利用Janus粒子负载不同的药物，另一方面，要求细胞粘附点处粒子的局部形貌是利于细胞吞噬，因此这对Janus粒子提出了新的要求。传统上，制备Janus粒子的方法主要有微流体法、拓扑选择表面改性、模板导向自组装、可控相分离及可控表面成核等。然而通过上述方法，难以得到丰富形貌的Janus粒子，另外影响Janus粒子结构的因素较多，并且制备过程复杂，可控性不强。

利用光响应聚合物制备不同形貌的Janus粒子的方法虽然已有文献报道，但是存在粒子的尺寸不均、形貌单一且很难批量制备的问题，上述缺陷和不足大大地限制了Janus粒子的应用。

发明内容

本发明解决了现有技术中Janus粒子尺寸不均匀、形貌单一以及无法批量制备的技术问题。

按照本发明的第一方面，提供了一种光磁双重响应的Janus粒子的制备方法，含有以下步骤：

(1)制备光响应聚合物微球：利用微流控技术或膜乳化法，以光响应聚合物为原料制备得到光响应聚合物微球；

(2)半屏蔽法固定光响应聚合物微球：配制水溶性聚合物溶液，将该水溶性聚合物溶液均匀旋涂至基底表面，待水溶性聚合物溶液中的溶剂挥发后，基底表面形成均匀的水溶性聚合物涂层；然后将步骤(1)中制得的光响应聚合物微球的悬浮液超声分散后滴加至该涂层上，使光响应聚合物微球单层平铺在涂层上；所述悬浮液使涂层溶胀，在自身重力作用下，每个光响应聚合物微球的部分陷入涂层中，另外的部分裸露在涂层外；静置使悬浮液中的溶剂挥发；

(3)光响应聚合物微球裸露表面沉积铁磁性材料：采用物理气相沉积法为步骤(2)中光响应聚合物微球裸露在涂层外的部分沉积铁磁性材料，得到具有铁磁性镀层的Janus粒子；

(4)Janus粒子的洗脱和分离：将步骤(3)中得到的具有铁磁性镀层的Janus粒子洗脱后进行分离，即得到光磁双重响应的Janus粒子。

优选地，步骤(1)所述光响应聚合物为偶氮苯聚合物、螺吡喃聚合物、偶氮萘醌聚合物、二芳基乙烯聚合物、邻硝基苯甲酰聚合物、香豆素聚合物、古柯间二酸聚合物、偶氮苯聚合物的衍生物、螺吡喃聚合物的衍生物、偶氮萘醌聚合物的衍生物、二芳基乙烯聚合物的衍生物、邻硝基苯甲酰聚合物的衍生物、香豆素聚合物的衍生物或古柯间二酸聚合物的衍生物；

步骤(3)中所述物理气相沉积法为真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜或分子束外延法；步骤(3)所述铁磁性材料为铁、钴、镍、钆、铁的氧化物、钴的氧化物、镍的氧化物、钆的氧化物或铁钴镍中至少两种金属合金中的至少一种；步骤(3)中沉积铁磁性材料的厚度为1nm-500nm。