[发明专利]一种微米级均粒生物磁性微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微米级均粒磁性微球制备方法，通过将均粒离子交换树脂微球和铁盐、有机碱、多元醇及表面活性剂混合均匀，令离子交换树脂微球表面充分吸附以上物质后转移到高压反应釜中以170～220度反应一段时间，得到均粒磁性微球。本发明中采用均粒高分子内核组装高饱和磁化强度Fe₃O₄纳米团簇，工艺高度可控、粒径均一、磁响应快且无剩磁。该方法制备的磁性微球经过进一步表面化学修饰后可用于细胞分选、单细胞测序等生物医学工程领域。

技术领域

本发明涉及纳米材料和生物技术工程的结合领域，具体涉及一种可用于于细胞分选和单细胞测序等场景的微米级均粒磁性微球制备方法。

背景技术

磁性微球也称磁珠，指的是具有磁场响应行为的亚微米或微米级微球。目前磁性微球主要由超顺磁性无机纳米颗粒与非磁性材料复合而成，其超顺磁性纳米颗粒一般意义下指的是铁氧类型纳米晶体，非磁性材料一般意义下指的是高分子聚合物或者硅烷，复杂的磁性微球可以由许多夹层逐步组装而成。磁性微球可以被广泛应用于生物医学工程各个领域，如核酸提取、蛋白纯化、免疫分析、细胞分选和特定mRNA分离等用途。

目前已存在多种磁性微球的制备方法，可以从磁性微球的构造上分为弥散型、核壳型、中空型及多夹层型磁性微球。上述方法均涉及到在非磁性材料与超顺磁性纳米颗粒复合，然后对其复合结构处理进行保护和功能化。核壳型磁性微球通常做法是在高分子磁性内核上包覆一层均匀的磁性材料，该工艺特点是做法简单、耗时较短，目前主流磁性微球复合磁性纳米晶体大多通过原位共沉淀生长法制备。原位共沉淀生长法制备的复合磁性微球磁化强度偏低，且工业上难于控制稳定。

目前已存在的大粒径磁性微球制备方法中，粒径控制均一较复杂，制备过程耗时较长，对环境污染较大，工艺控制难度高。因此亟待一种绿色环保、工艺简单、具有良好磁响应性能的大粒径微米级均粒磁性微球制备工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种均粒微米级磁性微球的制备方法，当微米级均粒离子交换树脂微球与铁盐、多元醇、有机碱和表面活性剂充分吸附平衡后，升温到170～220度反应一定时间会逐渐生成超顺磁性纳米团簇，随着反应的进行磁性纳米团簇逐渐组装到微球表面，得到的磁性微球具有磁响应快、稳定性好的优点且工艺高度可控。

为了达到上述目的，本发明公开的技术路线包括如下具体步骤：

S1、将均粒离子交换树脂微球和铁盐、有机碱、多元醇及表面活性剂充分混合均匀令吸收充分；

S2、反应液转移到高压反应釜升温反应一段时间得到组装磁性微球，将得到的粗产物进行清洗，去除结合力弱的磁性纳米团簇颗粒，得到均粒微米磁性微球。

作为本发明实施方式的具体描述，所述步骤S1中采用物理吸附法进行前驱体的组装，步骤为：

将均粒离子交换树脂微球与铁盐、多元醇、有机碱及表面活性剂按照一定比例混合，并在指定物浓度下吸收一段时间。

作为发明实施方式的具体描述，步骤S1中均粒离子交换树脂微球与铁盐、多元醇、有机碱及表面活性剂按照1g∶5～20mmol∶50～200g∶10～200mmol∶0～5g的比例进行混合。

作为发明实施方式的进一步改进，步骤S1中均粒离子交换树脂微球既可以是阳离子交换树脂微球、也可以是阴离子交换树脂，可选如表面带有磺酸基、羧基、氨基等带强电荷特性基团的均粒离子交换树脂微球，所选均粒离子交换树脂微球交联度高于5％。均粒离子交换树脂微球与六水合三氯化铁、多元醇、有机碱及表面活性剂吸收温度可选范围为0～80度，吸收时间可选范围为0.5～48h。铁盐可选六水合三氯化铁、四水合氯化亚铁、三氯化铁和七水合硫酸亚铁中的一种或几种；多元醇可选乙二醇、二缩三乙二醇和三缩四乙二醇中的一种或几种；有机碱选自柠檬酸钠、乙酸钠和三乙胺中任意一种或两种，表面活性剂可选聚丙烯酸、聚丙烯酸钠盐、聚乙二醇、聚马来酸盐和聚丙烯酰胺中任意一种。