一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球及其制备方法与应用，具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球由内到外依次包括：聚合物包裹超顺磁性纳米颗粒构成复合纳米球的内核和含有蛋白质分子印记的聚合物外壳。利用一种改进的微乳液聚液方法，使超顺磁性纳米颗粒紧密排列在聚合物纳米球中，保留了高的饱和磁化强度。通过所述复合纳米球的内核的外围的羟基化改性层与聚合物外壳、印记的蛋白分子间形成丰富的氢键，利用两次冰浴超声处理，促进了印记的蛋白质分子在聚合物外壳中均匀、牢固的分布，有效地降低非特异性结合位点，提高了超顺磁性复合纳米球与目标蛋白质分子的选择性结合能力，实现高选择性的分离目的。

【技术实现步骤摘要】
一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球及其制备方法与应用
本专利技术属于生物材料领域，涉及一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球及其制备方法与应用。技术背景超顺磁性纳米颗粒因其具有超顺磁性、良好的生物相容性、单分散性、粒径均一、表面易于功能化等特点，被广泛应用于磁共振显影、生物分离（细胞分离、蛋白质分离等）、药物传递系统、磁热疗及基因治疗等生物医学方面。由于超顺磁性纳米颗粒的粒径很小，在用于生物分离时，在磁场作用下产生的磁作用力也很小，需要在很强的磁场下或作用很长时间才能达到较好的分离效果。目前，有部分研究者通过将超顺磁性纳米颗粒与聚合物混合制成复合微球，来增加其在磁场磁场作用下产生的磁作用力，使分离效率得到了提高。公开号为CN102070864A的中国专利技术专利公开了一种纳米级聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合微球及其制备方法，通过微乳液聚合方法使甲基丙烯酸甲酯包裹超顺磁性纳米颗粒制得了形状规则、大小均一、粒径分布窄、比饱和磁化强度高的复合微球，可用于蛋白质分离。然而，目前可用于蛋白分离的复合微球与蛋白质的结合大多是依靠非特异性结合，蛋白质分离的特异性差，很难做到从混合蛋白质中用针对性的分离某种特定的蛋白质。虽然，目前也有一些在复合微球接枝特异性基团用于蛋白质的选择性吸附的研究，但其制备工艺复杂，成本高，且仅适用于某些带有特定基团和结构的蛋白质，普适性差。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种可以对混合蛋白质进行选择性吸附的具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球及其制备方法与应用。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球，包括超顺磁性纳米颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯和聚多巴胺，所述聚甲基丙烯酸甲酯包裹超顺磁性纳米颗粒构成复合纳米球的内核，所述聚多巴胺包裹在所述内核的外围构成复合纳米球的外壳层，所述外壳层表面含有蛋白质分子印记。所述蛋白质分子印记是指与某种蛋白分子结构相匹配的空腔。所述蛋白质的种类可以灵活选择。作为可选方式，在上述具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球中，所述聚甲基丙烯酸甲酯形成形状规整、粒径均匀、单分散性良好的纳米球，超顺磁性纳米颗粒均匀的弥散分布于所述聚甲基丙烯酸甲酯纳米球中。作为可选方式，在上述具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球中，所述复合纳米球的内核的外围具有羟基化改性层。所述羟基化改性层中含有大量的羟基，可以与聚多巴胺外壳、模板蛋白质分子之间形成丰富的氢键，使聚多巴胺更紧密的包裹在复合纳米球内核的外围，使复合纳米球粒径更均匀，形状更规整，也使得聚多巴胺能够更紧密的包裹模板蛋白，避免模板蛋白在制备过程中从聚多巴胺外壳中漏掉，使所述外壳层表面含有更多数量的蛋白分子印记。作为可选方式，在上述具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球中，所述超顺磁性纳米颗粒可以是四氧化三铁，伽马三氧化二铁等具有超顺磁性纳米粒子中的至少一种，还可以是掺有如锰，钴或锌等金属元素以提高饱和磁化强度的铁氧磁性纳米粒子中的至少一种。作为可选方式，在上述具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球中，所述超顺磁性纳米颗粒为Fe3O4磁性纳米粒子，优选粒径为4nm～20nm，比饱和磁化强度为48emu/g～65emu/g的Fe3O4磁性纳米粒子。作为可选方式，在上述具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球中，所述聚甲基丙烯酸甲酯包裹超顺磁性纳米颗粒构成的复合纳米球内核的粒径为20nm～100nm，比饱和磁化强度为32emu/g～46emu/g。作为可选方式，在上述具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球中，所述具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球呈形状规整的球形，粒径均匀，单分散性良好。作为优选，其平均粒径为80~300nm，比饱和磁化强度为24emu/g～38emu/g。本专利技术还提供了一种制备上述具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球的制备方法，包括以下步骤：（1）制备聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球（可参照公开号为CN102070864A的中国专利技术专利所述的方法）；（2）将步骤（1）中制备的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球均匀分散于缓冲溶液中，加入蛋白质作为模板分子，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌0.5~3h；（3）加入多巴胺，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌1-12h，（时间越长，聚多巴胺外壳层越厚）多巴胺在聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球表面自聚合并包裹蛋白质模板分子，形成外壳层，得到包裹蛋白质模板分子的超顺磁性复合纳米球；（4）在外加磁场下，利用复合纳米球的超顺磁性进行磁分离，弃去未复合成功的聚多巴胺和缓冲溶液，再用蛋白洗脱液充分洗涤上述分离步骤中得到的复合纳米球，除去蛋白质模板分子，在外壳层中形成与所述蛋白质模板分子尺寸相对应的空腔，即蛋白分子印记，然后用去离子水充分洗涤即制得所述具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球。在上述方法中专门设计了两步超声法，且采用探头超声保证超声具有足够的强度，使得该方法制备的超顺磁性复合纳米球，粒径均匀，单分散性好，不团聚，不同纳米球之间的聚多巴胺外壳层不会相互粘连，形成形状更规整的独立的纳米球；使得模版蛋白质分子均匀、牢固的分布在聚多巴胺外壳中，有利于提高超顺磁性复合纳米球与目标蛋白质分子的选择性结合能力。同时控制超声在冰浴条件下进行，有利于保持模版蛋白质分子的活性，从而保证形成的印记与活性蛋白相匹配，还可以控制多巴胺自聚合反应的速度和程度，避免复合纳米球粒径过大或相互之间产生粘连。本专利技术还提供了另一种制备上述具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球的制备方法，包括以下步骤：（1）制备羟基功能化的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球：1）配制磁流体：将超顺磁性纳米颗粒均匀分散于正己烷中形成磁流体，2）形成微乳液：将富羟基表面活性剂溶解于水中，与所述磁流体和甲基丙烯酸甲酯单体充分混合，超声振荡8min以上形成微乳液，3）聚合反应：在保护气氛下将步骤2）中的微乳液搅拌加热，加入引发剂（可选过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或其它常用引发剂，以引发甲基丙烯酸甲酯聚合为目的）进行聚合反应，反应结束后，经磁分离、去离子水洗涤，获羟基功能化的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球；（2）将步骤（1）中制备的羟基功能化的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球均匀分散于缓冲溶液中，加入蛋白质作为模板分子，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌0.5~3h；（3）加入多巴胺，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌1-12h，多巴胺在聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球表面自聚合并包裹蛋白质模板分子，形成外壳层，得到包裹蛋白质模板分子的超顺磁性复合纳米球；（4）在外加磁场下，利用复合纳米球的超顺磁性进行磁分离，弃去未复合成功的聚多巴胺和缓冲溶液，再用蛋白洗脱液充分洗涤上述分离步骤中得到的复合纳米球，除去蛋白质模板分子，在外壳层中形成与所述蛋白质模板分子尺寸相对应的空腔，即蛋白分子印记，然后用去离子水充分洗涤即制得所述具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球。通过该方法可以在制备过程中使聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球表面羟基功能化，从而使所述复合纳米球的内核的外围具有羟基化改性层。在上述制备方法中，所述富羟基表面活性剂既能提供丰富的羟基又能起到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球，其特征在于，包括超顺磁性纳米颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚多巴胺（PDA），所述聚甲基丙烯酸甲酯包裹超顺磁性纳米颗粒构成复合纳米球的内核，所述聚多巴胺包裹在所述内核的外围构成复合纳米球的外壳层，所述外壳层含有蛋白质分子印记。

【技术特征摘要】
1.一种具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球；（2）将步骤（1）中制备的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球均匀分散于缓冲溶液中，加入蛋白质作为模板分子，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌0.5-3h；（3）加入多巴胺，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌1-12h，多巴胺在聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球表面自聚合并包裹蛋白质模板分子，形成外壳层，得到包裹蛋白质模板分子的超顺磁性复合纳米球；（4）在外加磁场下，利用复合纳米球的超顺磁性进行磁分离，弃去未复合成功的聚多巴胺和缓冲溶液，再用蛋白洗脱液充分洗涤上述分离步骤中得到的复合纳米球，除去蛋白质模板分子，在外壳层中形成与所述蛋白质模板分子尺寸相对应的空腔，即蛋白分子印记，然后用去离子水充分洗涤即制得所述具有蛋白分子印记的超顺磁性复合纳米球；所得具有蛋白质分子印记的超顺磁性复合纳米球包括超顺磁性纳米颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚多巴胺（PDA），所述聚甲基丙烯酸甲酯包裹超顺磁性纳米颗粒构成复合纳米球的内核，所述聚多巴胺包裹在所述内核的外围构成复合纳米球的外壳层，所述外壳层含有蛋白质分子印记。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备羟基功能化的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球：1）配制磁流体：将超顺磁性纳米颗粒均匀分散于正己烷中形成磁流体，2）形成微乳液：将富羟基表面活性剂溶解于水中，与所述磁流体和甲基丙烯酸甲酯单体充分混合，超声振荡8min以上形成微乳液，3）聚合反应：在保护气氛下将步骤2）中的微乳液搅拌加热，加入引发剂进行聚合反应，反应结束后，经磁分离、去离子水洗涤，获羟基功能化的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球；（2）将步骤（1）中制备的羟基功能化的聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球均匀分散于缓冲溶液中，加入蛋白质作为模板分子，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌0.5-3h；（3）加入多巴胺，在冰浴下探头超声5~15min，然后再室温下磁力搅拌4~6h，多巴胺在聚甲基丙烯酸甲酯磁性复合纳米球表面自聚合并包裹蛋白质模板分子，形成外壳层，得到包裹蛋白质模板分子的超顺磁性复合纳米球；（4）在外加磁场下，利用复合纳米球的超顺磁性进行磁分离，弃去未复合成功的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝芳，吴尧，顾忠伟，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51