[发明专利]一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，包括疏水聚合物内核，分散在内核内部和表面的磁性纳米粒子以及分布在内核表面的亲水微纳分形结构。该磁珠表面的毛刺状亲水微纳分形结构，粗糙且比表面积大，类似免疫细胞表面结构，与肿瘤细胞之间形成了很好的拓扑相互作用，细胞伸出丝状伪足缠绕于微纳分形结构，通过结构匹配与分子识别协同作用实现磁珠对肿瘤细胞的高效捕获。同时该磁珠制备方法简单、易规模化生产，通过调控制备方法可得到一系列不同的微纳分形结构，满足不同需要。因此，该聚合物磁珠在免疫分析、核酸分离提取、细胞分选、细菌捕获、病毒捕获、酶固定等多个领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及检测分离材料技术领域。更具体地，涉及一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠及其制备方法和应用。

背景技术

免疫磁珠(Immunomagnetic beads,IMB)被广泛应用于免疫分析、核酸分离提取、细胞分选、酶固定等多个领域，是生命科学领域用于检测分离的关键材料。免疫磁珠被美国食药监局(FDA)和中国国家药品监督管理局(NMPA)批准成为临床上诊断癌症的重要工具。以Dynabeads为代表的商业免疫磁珠主要依靠抗原-抗体作用，但往往对肿瘤细胞检测效果不理想。研究表明，免疫细胞捕获肿瘤细胞过程中，表面微纳结构非常重要。现有技术中制备得到的免疫磁珠表面较光滑，微纳结构难以构筑且结构难以控制，因此将免疫磁珠应用于制备捕获肿瘤细胞的芯片时仍面临巨大挑战。

因此，需要提供一种表面微纳结构可控且制备方法简单的磁珠。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，该磁珠表面分布有微纳分形结构，该结构具有毛刺状形态，仿免疫细胞表面的结构，大大提高了磁珠对肿瘤细胞的捕获能力。

本发明的另一个目的在于提供一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠的制备方法。

本发明的又一个目的在于提供一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，包括疏水聚合物内核，分散在内核内部和表面的磁性纳米粒子以及分布在内核表面的亲水微纳分形结构。

本发明提供的聚合物磁珠表面为亲水微纳分形结构，该结构具有毛刺状形态，是亲水性聚合物链，因此，本发明中聚合物磁珠的表面不同于现有技术中光滑状态，而是粗糙的，比表面积较大，与肿瘤细胞之间形成了很好的拓扑相互作用，细胞伸出丝状伪足缠绕于微纳分形结构；同时该结构还能提高聚合物磁珠对病毒和细菌的捕获效率。

优选地，所述亲水微纳分形结构具有毛刺状形态；毛刺状形态能够提高磁珠表面的粗糙度，提高比表面积，增大其与细胞、细菌、病毒等的检测和分离物质的接触面积。

优选地，所述亲水微纳分形结构的长度为0～2500nm，但不包括0；直径为50nm～300nm；

例如，所述亲水微纳分形结构的长度包括但不限于1～2000nm、5～1500nm、20～1000nm、50～500nm或100～500nm等；

所述亲水微纳分形结构的直径包括但不限于60～280nm、70～250nm、80～230nm、100～200nm或120～180nm等。

优选地，所述亲水仿生微纳分形结构的材质包括但不限于聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚衣康酸钠、聚马来酸钠、聚乙烯基磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯羧酸钠、聚苯乙烯硼酸钠中的一种或多种。

优选地，聚合物磁珠具有超顺磁性，其粒径为100nm～100μm。磁珠具有磁力足以用于物质的分离。

优选地，疏水聚合物内核的直径为100nm～100μm；疏水聚合物内核起支撑骨架作用。如果不添加疏水聚合物，制备所得的磁珠就会塌陷，不能成球状。