[发明专利]一种制备磁性聚合物微球的方法及其应用

说明书

本发明提供了一种制备磁性聚合物微球的方法及其应用。本发明首先利用液滴生成技术，制得外层包裹有磁性纳米颗粒的多层聚合物微液滴；再经过固化或半固化、破乳后得到包裹有磁性外壳层的多层聚合物微球；溶解所述多层聚合物微球的内层聚合物中的至少一层，可得到含有中空腔室的磁性聚合物微球。本发明的制备方法可用于任意生物化学反应中，磁性聚合物微球充当反应容器，其外壳层充当被动筛子以保留封装的反应底物和隔绝外界污染的入侵，同时允许小分子反应试剂扩散通过，进入微球内与反应底物发生反应。本发明可以实现在隔绝外界污染的条件下，进行高效、高通量的生物化学反应；可以确保多步生物化学反应之间样本不会受到交叉污染和外源性污染。

技术领域

本发明涉及一种制备磁性聚合物微球的方法及其应用，属于生物化学技术领域。

背景技术

随着分子生物学技术迭代更新，现代分子生物学研究越来越依赖高通量分析方法以单细胞或单分子分辨率处理复杂样本。与微孔板相比，将单个细胞、DNA、酶或者生物分子捕获在油包水微液滴或者其它形式的微观隔室里，可实现大规模高通量的平行分析。然而，在进行许多复杂的生物化学反应时，需按照一定顺序，对样品进行处理，以启动、修饰或者终止生物化学反应，但这些复杂的多步操作在液滴中难以进行。尽管可以通过操控液滴(液滴融合、液滴再注入、液滴分离和分选)，可以实现多步骤过程，但是使用上述方法，需具备专业的微流控技术知识，此外流体操作的复杂性也限制了该类技术的使用。在微生物学实验中，将细菌或细菌的遗传物质分离捕获在微液滴中进行相应的一系列生物化学处理时，实现多步实验操作之间的衔接以及确保样本之间不存在交叉污染以及外源性的污染，具有相当大的挑战性。例如，在对微生物进行遗传物质扩增和分析时，需对微生物进行细胞裂解操作，但该步所使用的试剂可能会影响后续的酶促反应，因此具有局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能进行高效、高通量生物化学反应并能有效隔绝外界污染的实验方法的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种制备磁性聚合物微球的方法，包括以下步骤：

步骤1：利用液滴生成技术，采用包括单体和磁性纳米颗粒的原料经过化学交联聚合或包括聚合物和磁性纳米颗粒的原料经过物理交联，制得外层包裹有磁性纳米颗粒的多层聚合物微液滴；通过调节所述原料中的单体/聚合物的种类或浓度可制得孔径可调的多层聚合物微液滴；

步骤2：上述多层聚合物微液滴经过固化或半固化、破乳后得到包裹有磁性外壳层的多层聚合物微球。

所述步骤1中制备外层包裹有磁性纳米颗粒的多层聚合物微液滴的方法为以下方法中的任意一种：

方法一：利用液滴生成技术，制备聚合物微液滴，该聚合物微液滴经过固化或半固化、破乳后得到聚合物微球，将含有磁性纳米颗粒的分散液(磁性纳米颗粒分散于聚合物中得到的分散液)包裹至微球的外层，制得外层为包裹有磁性纳米颗粒的多层聚合物微液滴；

方法二：利用液滴生成技术，将聚合物或用于制备聚合物的底物以及磁性颗粒制备成含有磁性纳米颗粒的聚合物微液滴，将含有磁性纳米颗粒的微液滴经过固化或半固化、破乳后再次通过液滴生产技术制备成多层聚合物微液滴，将该多层聚合物微液滴中的磁性纳米颗粒经过物理或化学方法迁移至多层聚合物微液滴的外层，得到外层为包裹有磁性纳米颗粒的多层聚合物微液滴；

优选地，经过步骤3：溶解所述步骤2制得的多层聚合物微球的内层聚合物中的至少一层，得到含有中空腔室的磁性聚合物微球。

优选地，所述步骤1制得的多层微液滴为双层微液滴，相应地，所述步骤2制得的多层聚合物微球为双层聚合物微球。

优选地，所述步骤1的具体过程包括：

步骤1.1：利用高通量微流控技术，采用包括单体的原料经过化学交联聚合或包括聚合物的原料经过物理交联，制得微液滴，该微液滴经固化或半固化、破乳后得到聚合物微球；