[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：

本发明属于材料科学与工程和生物、医学工程领域，特别涉及一种纳米(粒径≤100nm)磁性聚合物复合微球的制备方法。

背景技术：

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 W0 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。

发明内容：

本发明的目的是采用种子乳液聚合法制备出一种超顺磁性、较强磁响应性、无未包覆磁性粒子、无不含磁聚合物微球、窄分布的纳米磁性聚合物复合微球。

实施方法如下：

本发明所述的一种纳米磁性聚合物复合微球的种子乳液聚合制备方法步骤如下：

1)化学共沉淀法制备亲水性超细(5nm～15nm)Fe₃O₄粒子磁流体

本发明采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄粒子磁流体。该法是在稳定剂存在下用碱沉淀Fe³⁺/Fe²⁺溶液(Fe³⁺∶Fe²⁺∶OH^-＝2∶1∶8(mol))，形成表面被稳定剂包裹的亲水性超细Fe₃O₄粒子磁流体。其反应方程式如下：

2)传统乳液聚合法制备纳米磁性种子乳液

采用传统乳液聚合法，将上述1)制备的亲水性超细Fe₃O₄粒子磁流体、水溶性引发剂、乳化剂、疏水性单体和去离子水置于反应器中，搅拌下升温进行聚合反应，得到纳米磁性种子乳液。

3)种子乳液聚合法制备纳米磁性聚合物复合微球乳液

采用种子乳液聚合法，将上述2)制备的磁性种子乳液和引发剂、单体、去离子水置于反应器中，搅拌下升温进行聚合反应，得到纳米磁性聚合物复合微球乳液。

4)上述1)化学共沉淀法制备亲水性超细Fe₃O₄粒子磁流体成组分和用量为：

FeCl₃·6H₂O             54.04g