一种非对称磁性聚合物微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非对称磁性聚合物微球及其制备方法。所述非对称磁性聚合物微球，包括磁性纳米粒子和包覆磁性纳米粒子的共混聚合物，所述磁性聚合物微球具有非对称表面，一部分表面具有微纳米尺度的拓扑结构，而另一部分表面光滑，其中表面丰富的微纳米结构可与生物样品之间拓扑匹配，从而可实现高效的生物识别和分离。在不对称的表面结构两端进行不同的表面修饰可以实现多种功能，同时内部包裹的磁性纳米粒子使得非对称磁性聚合物微球可以在磁场下定向运动，实现货物的定向运输，且其制备工艺简单，可控性强。可控性强。可控性强。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称磁性聚合物微球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚合物微球的制备领域，具体涉及一种非对称磁性聚合物微球及其制备方法。

技术介绍

[0002]非对称球亦称两面球(Janus Particles)泛指表面或本体化组成、性质呈非对称状态的粒子，与各向同性的球形颗粒相比，非对称微球具备独有的双重性质，使其在检测分离，药物运输等领域具有极大的应用前景。
[0003]目前，已经研究出了很多方法来制备不对称Janus结构聚合物微球，如嵌段共聚物自组装法、乳液聚合法、Pickering乳液法、微流体制备法、颗粒表面非对称修饰法等；其中，颗粒表面非对称修饰法主要通过对同性球进行选择性表面改性来制备Janus微球，具体可通过定向沉积、微接触印刷、界面反应等方法来对同性球进行选择性改性，与其他方法相比，是一种更直观、改性区域明确的制备方法，因此是目前制备非对称球的主要方法。
[0004]CN101423567B利用UV光场选择性改性表面含光活性基团的各向同性聚合物微球，从而制备不对称聚合物微球，然而其需要UV光场的制备条件，制备过程较为复杂，且对光滑的同性球的表面改性程度有限，无法得到形貌结构迥异的Janus微球。
[0005]CN10605075A利用界面不稳定现象，通过有机溶剂挥发时，聚合物微球嵌入液面以下部分表面变粗糙，制备部分粗糙、部分光滑的Janus微球，但所制备Janus微球为单一组分的聚苯乙烯聚合物微球，表面仅可得到粗糙形态，无法形成具有丰富微纳米尺度的拓扑结构，即Janus微球的化学组成或形貌单一，不具化学组成或拓扑结构可调性。
[0006]如上所述，现有文件所记载的这些方法都能有效地制备Janus微球，但是自身也都存在一定的局限性，大部分Janus微球制备方法需要在特定的体系中完成，包括特定的原材料和制备条件，从而不适合大规模的生产，或者所制备的Janus微球化学组成及形貌较为单一，不具化学组成或拓扑结构可调性。
[0007]因此，发展一种适合大规模生产同时化学和拓扑结构可调的聚合物Janus微球及方法显得尤为重要。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目标在于发展一种非对称磁性聚合物微球，不对称的表面结构具备独有的双重性质，可以对其两端进行不同的表面修饰以实现多种功能，还可在磁场下定向运动，实现对生物对象的高效靶向。
[0009]本专利技术的目的还在于提供上述非对称磁性聚合物微球的制备方法，制备工艺简单，可控性强，通过简单调控聚合物的分子量、浓度、聚合物添加比例、反应温度等，即可实现对所得非对称磁性聚合物微球尺寸、表面非对称形貌等的控制，并且有望实现大规模制备。
[0010]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0011]本专利技术提供一种非对称磁性聚合物微球，包括磁性纳米粒子及包覆磁性纳米粒子的共混聚合物。
[0012]所述非对称磁性聚合物微球具有非对称表面，该非对称表面按表面结构划分为两部分，其中一部分表面具有丰富的连续起伏的微纳米尺度的拓扑结构，另一部分表面为光滑表面。
[0013]其中，所述共混聚合物是指至少两种不同的聚合物混合。
[0014]所述表面具有丰富的连续起伏的拓扑结构是指非对称磁性聚合物微球表面为毛刺结构、花状结构、海胆结构、表面带有小球的核
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卫星状结构，其中优选为毛刺结构。
[0015]具体地，所述共混聚合物包括均聚物和两亲性嵌段共聚物。
[0016]具体地，所述共混聚合物中，均聚物和两亲性嵌段共聚物的质量比为1∶100～100∶1。
[0017]具体地，所述两亲性嵌段共聚物具有疏水链段和亲水链段，为两嵌段共聚物或三嵌段及以上的共聚物；其中嵌段共聚物疏水链段的分子量为5kDa～200kDa；亲水链段的分子量为500Da～100kDa。
[0018]所述疏水链段包括但不限于聚乙交酯/丙交酯共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚丙交酯(PGA)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚异丁烯(PIB)、聚己内酯(PCL)中的一种或多种。
[0019]所述亲水链段包括但不限于聚乙二醇(PEG)、聚
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乙烯基吡啶(P4VP)、聚丙烯酸(PAA)、聚(聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)(PPEGMA)、聚N,N
‑
二甲基丙烯酰胺(PDMA)中的一种或多种。
[0020]具体地，所述均聚物为与所选择的嵌段共聚物发生相分离的聚合物，可以选自聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚异丁烯(PIB)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚丙交酯(PGA)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)中的一种或多种。
[0021]所述均聚物的分子量为5kDa～200kDa。
[0022]所述的非对称磁性聚合物微球，磁性纳米粒子基于非对称磁性聚合物微球总重量，其重量百分比为1％～90％。
[0023]在其中一种优选的方案中，所述均聚物为聚苯乙烯(PS)，所述两亲性嵌段共聚物为聚乙交酯/丙交酯共聚物(PLGA)
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聚乙二醇(PEG)
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聚乙交酯/丙交酯共聚物(PLGA)。
[0024]本专利技术还提供上述非对称磁性聚合物微球的制备方法，包括如下步骤：
[0025]步骤a、将多种聚合物共同溶解在有机溶剂中，同时添加磁性纳米粒子，搅拌分散，得到共混聚合物溶液；
[0026]步骤b、将共混聚合物溶液加入表面活性剂的水溶液中，搅拌分散，搅拌转速为500～20000rpm/min，搅拌时间为0～30min，得到水包油乳液；
[0027]步骤c、静置所得到的水包油乳液，使得聚合物发生充分的相分离；
[0028]步骤d、在0～100℃的温度下，搅拌聚合物发生相分离之后的溶液，搅拌转速为500～20000rpm/min，搅拌时长为0～4h，使得其中的有机溶剂挥发，得到非对称磁性聚合物微球。
[0029]所述有机溶剂包括但不限于二氯甲烷、三氯甲烷、1,2
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二氯乙烷、三氯乙烷、碳酸
二甲酯、二氧六环、四氯化碳、乙酸乙酯、乙二醇二甲醚、苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N
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二甲基甲酰胺、丙酮中的一种或多种。
[0030]所述表面活性剂包括但不限于聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，浓度为饱和浓度以下。
[0031]本专利技术有益效果如下：
[0032](1)本专利技术的非对称磁性聚合物微球，具有不对称表面结构，一方面，磁性纳米粒子的引入赋予了非对称微球磁性，使其可以在磁场下定向运动，可以实现对生物对象的高效靶向；另一方面，不对称的表面结构具备独有的双重性质，可以对其两端进行不同的表面修饰以实现多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称磁性聚合物微球，其特征在于，包括磁性纳米粒子及包覆磁性纳米粒子的共混聚合物；其具有非对称表面，该非对称表面按表面结构划分为两部分，其中一部分表面具有拓扑结构，另一部分表面光滑；所述共混聚合物包括至少两种聚合物；所述拓扑结构是指非对称磁性聚合物微球具有连续起伏的非光滑表面形貌结构。2.根据权利要求1所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述共混聚合物包括均聚物和两亲性嵌段共聚物。3.根据权利要求2所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述共混聚合物中，均聚物和两亲性嵌段共聚物的质量比为1∶100～100∶1。4.根据权利要求2所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述两亲性嵌段共聚物具有疏水链段和亲水链段，为两嵌段共聚物或三嵌段及以上的共聚物。5.根据权利要求4所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述嵌段共聚物疏水链段的分子量为5kDa～200kDa，亲水链段的分子量为500Da～100kDa。6.根据权利要求4所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述疏水链段包括聚乙交酯/丙交酯共聚物、聚乳酸、聚丙交酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚异丁烯、聚己内酯中的一种或多种。7.根据权利要求4所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述亲水链段包括聚乙二醇、聚
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乙烯基吡啶、聚丙烯酸、聚(聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)、聚N,N
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二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。8.根据权利要求2所述的非对称磁性聚合物微球，其特征在于，所述均聚物包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚三亚甲基碳酸酯中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的非对称磁性聚合物微球，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树涛，罗静，包寒，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：