一种磁性中空聚合物微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种磁性中空聚合物微球及其制备方法和应用，该磁性中空聚合物微球包括中空聚合物微球、磁性纳米颗粒和亲水性修饰层，磁性纳米颗粒位于中空聚合物微球的内腔中，亲水性修饰层覆盖到中空聚合物微球的外壁上。其制备方法包括均一粒径中空聚合物微球的制备、中空微球与超顺磁性纳米颗粒的复合以及中空微球的表面功能化修饰。该磁性中空聚合物微球表面亲水性良好，折合密度较小，具有高磁响应性，磁反应速度快，且在水分散液中悬浮时间长，适用于检测领域。适用于检测领域。适用于检测领域。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性中空聚合物微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚合物微球材料领域，具体涉及一种磁性中空聚合物微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]磁性微球是指具有磁响应性的微米/纳米级别的球体，可应用于检测领域例如体外诊断领域。磁性微球使用时一般将球体分散在水溶液中制得水分散液，该水分散液在外加磁场下磁性微球有序组装富集，撤去外加磁场后磁性微球又能分散均匀。磁性微球由聚合物或者硅烷与超顺磁性纳米颗粒组装而成，从组装的模式可以分为核壳型、弥散型和多夹层型，这些磁性微球一般为实心球体，整体折合密度较大，在水相中容易快速沉降，磁场作用下响应较慢，且磁物质占比较低，磁吸性能较差。
[0003]采用中空结构的聚合物微球有望降低微球的密度。聚合物中空微球一般使用硬模板法或软模板法制备，选择不同的制备步骤和工艺条件可以得到不同内孔形态和壳层厚度的中空微球。硬模板法一般使用实心固体球作为内部孔腔模板，在表面修饰聚合物壳层后进行后期中空化处理，如刻蚀或者抽提球核主体成分，这样就可以得到聚合物中空微球。例如合成硅球后在其表面修饰一层聚合物壳层，经过氢氟酸刻蚀、清除内核后便可得到中空聚合物微球。而软模板法则多借助两亲表面活性剂，将两相形成液滴球，经过表面修饰聚合物层，简单清洗便可以得到中空聚合物微球。对聚合物中空微球进行功能化改性，在其内部或表面修饰功能性成分，有望使其获得磁、光、热、力或化学响应等特殊性质，得到功能性中空聚合物微球。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种磁性中空聚合物微球，该磁性中空聚合物微球表面亲水性良好，折合密度较小，磁含量高，磁响应性好，磁反应速度快，且在水分散液中悬浮时间长。本专利技术的第二目的是提供该磁性中空聚合物微球的制备方法，能够有效制得本专利技术的磁性中空聚合物微球。本专利技术的第三目的是提供该磁性中空聚合物微球的应用，该磁性中空聚合物微球在检测使用中不会因为沉降而损失信号。
[0005]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术提供了一种磁性中空聚合物微球，其包括中空聚合物微球、磁性纳米颗粒和亲水性修饰层，磁性纳米颗粒位于中空聚合物微球的内腔中，亲水性修饰层覆盖到中空聚合物微球的外壁上。
[0006]根据上述技术方案，本专利技术的磁性中空聚合物微球主要由中空聚合物微球、磁性纳米颗粒和亲水性修饰层组成，粒径例如可以在1～15μm之间。其中，中空聚合物微球相对于实心微球核心部分被挖空，能够降低微球折合密度，避免水分散液中的微球在重力作用下快速沉降而导致检测应用中信号损失，而且能够降低聚合物的用量，磁性材料的含量相对提高，磁响应性得到改善。磁性纳米颗粒具有纳米级的尺寸，例如可以在3～50nm之间，能够进入中空聚合物微球内，从而被中空聚合物微球包覆，不易脱离中空聚合物微球。亲水性
修饰层在微球外壁引入丰富的亲水性基团，从而提高磁性中空聚合物微球在水溶液中分散性，避免微球容易团聚，而且还能提供表面官能团用于结合功能性物质如抗原或抗体等。中空聚合物微球、磁性纳米颗粒和亲水性修饰层相互配合，使得中空聚合物微球在水分散相中具有优良的悬浮性能和磁响应性能。本专利技术的中空聚合物微球适用于检测领域，特别适合于化学发光免疫分析。
[0007]进一步的技术方案是，亲水性修饰层与中空聚合物微球的外壁交联，中空聚合物微球和亲水性修饰层阻碍磁性纳米颗粒从内腔渗漏。
[0008]根据上述技术方案，本专利技术为了进一步适应检测应用中复杂的检测环境，通过亲水性修饰层与中空聚合物微球交联，提高微球内腔的封闭性，避免磁性纳米颗粒渗漏，使得中空磁性微球在不同检测环境中保持良好的性能。
[0009]进一步的技术方案是，磁性中空聚合物微球粒径均一。
[0010]根据上述技术方案，本专利技术的磁性中空聚合物微球粒径均一，粒径分散度低，更好地满足生物物质检测、分离等领域的应用要求。
[0011]进一步的技术方案是，磁性纳米颗粒为疏水性超顺磁性纳米颗粒。
[0012]根据上述技术方案，本专利技术进一步采用疏水性的磁性纳米颗粒，例如通过疏水性物质改性铁磁物质而得到疏水性的磁性纳米颗粒，能够保护铁磁物质，并避免磁性纳米颗粒容易脱离中空聚合物微球内腔而分散到水中。
[0013]进一步的技术方案是，中空聚合物微球由单官能团单体与多官能团单体共聚形成。
[0014]根据上述技术方案，本专利技术中空聚合物微球可以由单官能团单体与多官能团单体共聚形成，有一定的交联度，提高中空聚合物微球的强度和化学稳定性。
[0015]进一步的技术方案是，亲水性修饰层具有亲水性基团，亲水性基团为氨基、羧基、羟基中的至少一种；亲水性修饰层与中空聚合物微球的外壁通过共价键连接，共价键为酰胺键、酯键或者氨基、羧基或羟基与环氧基反应形成共价键。
[0016]根据上述技术方案，本专利技术亲水性修饰层的亲水性基团可以在上述常见的亲水性基团中进行选择，可以采用现有带有这些亲水性基团的化学物质来制备亲水性修饰层。亲水性修饰层与中空聚合物微球的共价键连接方式可以采用上述常见的连接键，可以采用常规的化学反应实现交联。亲水性基团可以起到提高亲水性的作用，也可以参与交联实现共价键连接。
[0017]为实现本专利技术的第二目的，本专利技术提供了上述任一方案所述的磁性中空聚合物微球的制备方法，其包括以下步骤：
[0018]步骤一：准备单分散的线性聚苯乙烯微球；活化线性聚苯乙烯微球，将单官能团单体、多官能团单体与线性聚苯乙烯微球混合溶胀后进行乳液共聚反应，反应结束后除去线性聚苯乙烯微球，得到中空聚合物微球；
[0019]步骤二：准备磁性纳米颗粒；将磁性纳米颗粒与中空聚合物微球混合，然后洗去中空聚合物微球表面上的磁性纳米颗粒，得到磁性纳米颗粒位于中空聚合物微球内腔中的包覆型微球；
[0020]步骤三：当中空聚合物微球上具有反应活性基团时，将中空聚合物微球与亲水性多官能团化合物进行交联反应；或者当中空聚合物微球上不具有反应活性基团时，在中空
聚合物微球上引入反应活性基团，再将中空聚合物微球与亲水性多官能团化合物进行交联反应。
[0021]根据上述技术方案，本专利技术通过均一粒径中空聚合物微球的制备、中空微球与超顺磁性纳米颗粒的复合、复合微球的壳层处理及表面功能化修饰，制得了磁响应好，悬浮时间长、水中分散性好、无磁性泄露且表面官能团丰富的中空聚合物微球。
[0022]进一步的技术方案是，在步骤一中：单官能团单体为(甲基)丙烯酸酯或其衍生物，多官能团单体为多(甲基)丙烯酸酯基化合物；或者，单官能团单体为苯乙烯或其衍生物，多官能团单体为二乙烯基苯或其衍生物。单官能团单体或多官能团单体具有或不具有除烯基以外的反应活性基团。
[0023]根据上述技术方案，本专利技术的单官能团单体和多官能团单体即交联剂可以采用上述种类，这些单体原料易得，聚合反应工艺成熟。
[0024]进一步的技术方案是，在步骤一中，线性聚苯乙烯微球的制备步骤为：以苯乙烯单体、偶氮二异丁腈为引发剂、聚乙烯吡咯烷酮为稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性中空聚合物微球，其特征在于包括中空聚合物微球、磁性纳米颗粒和亲水性修饰层，所述磁性纳米颗粒位于所述中空聚合物微球的内腔中，所述亲水性修饰层覆盖到所述中空聚合物微球的外壁上。2.根据权利要求1所述的一种磁性中空聚合物微球，其特征在于：所述亲水性修饰层与所述中空聚合物微球的外壁交联，所述中空聚合物微球和所述亲水性修饰层阻碍所述磁性纳米颗粒从所述内腔渗漏。3.根据权利要求1或2所述的一种磁性中空聚合物微球，其特征在于：所述磁性中空聚合物微球粒径均一；所述磁性纳米颗粒为疏水性超顺磁性纳米颗粒；所述中空聚合物微球由单官能团单体与多官能团单体共聚形成；所述亲水性修饰层具有亲水性基团，所述亲水性基团为氨基、羧基、羟基中的至少一种；所述亲水性修饰层与所述中空聚合物微球的外壁通过共价键连接，所述共价键为酰胺键、酯键或者氨基、羧基或羟基与环氧基反应形成共价键。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种磁性中空聚合物微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：准备单分散的线性聚苯乙烯微球；活化所述线性聚苯乙烯微球，将单官能团单体、多官能团单体与所述线性聚苯乙烯微球混合溶胀后进行乳液共聚反应，反应结束后除去所述线性聚苯乙烯微球，得到中空聚合物微球；步骤二：准备磁性纳米颗粒；将所述磁性纳米颗粒与所述中空聚合物微球混合，然后洗去所述中空聚合物微球外壁上的所述磁性纳米颗粒，得到所述磁性纳米颗粒位于所述中空聚合物微球内腔中的包覆型微球；步骤三：当所述中空聚合物微球上具有反应活性基团时，将所述中空聚合物微球与亲水性多官能团化合物进行交联反应；或者当所述中空聚合物微球上不具有反应活性基团时，在所述中空聚合物微球上引入反应活性基团，再将所述中空聚合物微球与亲水性多官能团化合物进行交联反应。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤一中：所述单官能团单体为(甲基)丙烯酸酯或其衍生物，所述多官能团单体为多(甲基)丙烯酸酯基化合物；或者，所述单官能团单体为苯乙烯或其衍生物，所述多官能团单体为二乙烯基苯或其衍生物；所述单官能团单体或所述多官能团单体具有或不具有除烯基以外的反应活性基团。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤一中：所述线性聚苯乙烯微球的制备步骤为：以苯乙烯单体、偶氮二异丁腈为引发剂、聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂、乙醇和水作为溶剂，经乳液聚合制得单分散性的所述线性聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，
申请(专利权)人：广州光驭超材料有限公司，
类型：发明
国别省市：