[发明专利]一种磁性高分子微球结构及其制备

说明书

一种磁性高分子微球，球状多层复合夹心结构，由有机高分子材料和磁性材料组成，其特征在于，外壳和内层为有机高分子材料，磁性颗粒和夹心层为磁性材料；磁性颗粒呈对称均匀发布于有机高分子外壳层和磁性夹心层之间，夹心层两侧为有机高分子材料。

技术领域

本申请涉及高分子生物，具体涉及磁性高分子微球。

背景技术

核壳结构的磁性微球是一种通过化学键或其他作用将另一种材料包覆起来形成有序组装结构的特殊功能材料，在催化、生物医学、电化学、光学和分离提纯等领域具有广泛的应用前景。相对于单一组分的材料而言，核壳结构的复合材料更容易通过对核或壳层的化学改性或物理改性而获得新功能。核壳结构的磁性复合微球，如核壳结构的四氧化三铁多功能微球因具有外加磁场的靶向功能、磁热疗功能和核磁成像功能而备受关注。磁性复合微球自20世纪70年代末出现以后，近三十年来得到了快速发展，见诸文献的各种磁性微球，有的已经作为产品在市场上销售。就磁性复合微球的组成方面，二氧化硅等无机材料和聚聚苯乙烯等高分子材料皆被尝试用作基体材料，氧化铁、镍等多种磁性材料以纳米形态被用作磁功能组分。从结构方面，出现了核壳结构、夹心结构和杂化结构等不同结构特征的磁性复合微球。从制备方法和工艺方面，涉及到在复合微球制备过程中的基体材料的原位合成，或纳米磁性组分的原位合成等方法以及预先分别制备好的两种组分以某种方式进行复合的方法等。从性能方面，制备出了不同尺度的、磁性大小可控的磁性复合微球，而且可以引入其他功能特征，得到功能化的复合微球。将新型功能赋予磁性微球，可拓展其应用领域，提高磁性复合微球的品级和附加值，为磁性复合微球提供更为广阔的应用和发展空间。就功能化磁性复合微球而言，其“功能化”的内涵包括两个方面：一是所谓的本体功能化，即构成微球的本体的组分本身具有特定的功能，如导电、荧光、温敏等。目前见诸报道的本体功能化的磁性复合微球，大多是以磁性粒子为核，以功能化包覆层为壳的核壳结构。二是所谓的表面功能化，即通过对磁性微球外层的制备配方工艺设计或后续的改性工艺，引入功能化组分或化学功能团，从而使微球具备诸如亲/疏水性，生物亲和性，可偶联酶、抗体、抗原等生物活性物质等特性。

该类微球具有两个显著特点：1.超顺磁性，即在外加磁场作用下有磁性，撤去磁场后磁性消失的特性；2.高分子粒子的特性，由于该性质而可以通过共聚等方法在其表面赋予多种具有生物活性的功能基团(如-COOH、-NH2等)，从而在生物医学(如靶向药物、临床诊断等)、细胞学、生物工程等领域具有广泛的应用前景和潜力。磁性高分子微球是指含有磁性金属或金属氧化物的超细粉末，且具有磁性响应性的高分子微球。磁性微球的核心部位磁性材料，赋予磁性微球以分离功能，外层生物高分子功能基团赋予磁性微球以载体的功能。从目前的研究来看，磁性微球一般为核壳式，如图1所示磁性金属氧化物(如铁、钴、镍等氧化物)组成核，高分子材料组成壳层，或者如图2所示高分子材料作为核，磁性材料作为壳层；如图3所示混合式，磁性颗粒分散在磁性微球内部；如图4所示多层夹心式，内外层为高分子材料，中间夹心层为磁性材料。磁性复合微球作为一类新型功能复合材料，在细胞分离、蛋白纯化、核酸提取、临床诊断、靶向给药、固定化酶等方面有着日益广泛和重要的应用。