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技术

本发明专利技术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。有良好的应用前景。有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及检测分离材料
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。

技术介绍

[0002]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
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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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术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。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]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。
[0009]本专利技术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，本专利技术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。
[0010]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。
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]优选地，所述疏水聚合物内核的材质包括但不限于聚苯乙烯、聚α
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甲基苯乙烯、聚邻
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氯苯乙烯、聚二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
[0018]优选地，所述磁性纳米粒子的粒径为1nm～1000nm；
[0019]例如，所述磁性纳米粒子的粒径包括但不限于5nm～900nm、10nm～800nm、20nm～700nm、50nm～500nm或100nm～400nm等。
[0020]优选地，所述磁性纳米粒子包括但不限于四氧化三铁纳米粒子、γ
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氧化铁纳米粒子、油酸锰纳米粒子、钴纳米粒子、镍纳米粒子、铁铂纳米粒子、三铂化钴纳米粒子、钐钴1∶5型磁体纳米粒子、铁酸镁纳米粒子、铁酸锰纳米粒子、铁酸钴纳米粒子中的一种或多种。
[0021]本专利技术还提供了上述仿生微纳分形结构的聚合物磁珠的制备方法，主要包括下述步骤：
[0022]S1，将疏水性单体、引发剂、疏水性聚合物溶解在有机溶剂中，得溶液A；将磁性纳米粒子分散在有机溶剂中，得分散液B；将溶液A与分散液B混合均匀，并加入表面活性剂水溶液乳化，得水包油乳液C；
[0023]S2，将亲水性单体溶解在表面活性剂水溶液中，得溶液D；
[0024]S3，将水包油乳液C与溶液D混合，加热使有机溶剂挥发，通入氮气，聚合反应后，产物经洗涤并冷冻干燥，即得。
[0025]本专利技术提供的制备方法中，聚合反应是在油水界面上发生的，疏水聚合物在油相里，亲水聚合物在水相中，两者在界面发生聚合反应，得到疏水聚合物内核以及分布在其表面的微纳分形结构。
[0026]优选地，所述疏水性单体包括但不限于苯乙烯、α
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甲基苯乙烯、邻
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氯苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
[0027]优选地，所述引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二环己基甲腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种。
[0028]优选地，所述疏水性聚合物包括但不限于聚苯乙烯、聚α
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甲基苯乙烯、聚邻
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氯苯乙烯、聚二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
[0029]优选地，所述亲水性单体包括但不限于丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、衣康酸钠、马来酸钠、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、苯乙烯羧酸钠、苯乙烯硼酸钠中的一种或多种。
[0030]优选地，所述有机溶剂包括但不限于苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或多种。
[0031]优选地，所述表面活性剂包括但不限于十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种。
[0032]优选地，S3中产物洗涤所用洗涤剂包括但不限于甲醇、乙醇、丙酮、去离子水中的一种或多种。
[0033]优选地，所述疏水性聚合物的重均分子量为1000g/mol～80000g/mol；溶液A中疏水性聚合物的浓度为0.05mg/mL～500mg/mL。
[0034]进一步优选地，所述疏水性聚合物的重均分子量包括但不限于2000g/mol～70000g/mol、5000g/mol～60000g/mol、10000g/mol～50000g/mol或20000g/mol～40000g/mol等。
[0035]所述溶液A中疏水性聚合物的浓度包括但不限于0.1mg/mL～500mg/mL、0.5mg/mL～400mg/mL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，其特征在于，所述亲水微纳分形结构具有毛刺状形态；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；优选地，所述亲水微纳分形结构的材质选自聚丙烯酸钠、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。3.根据权利要求1所述的仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，其特征在于，所述聚合物磁珠具有超顺磁性，其粒径为100nm～100μm。4.根据权利要求1所述的仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，其特征在于，所述疏水聚合物内核的直径为100nm～100μm；优选地，所述疏水聚合物内核的材质选自聚苯乙烯、聚α
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甲基苯乙烯、聚邻
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氯苯乙烯、聚二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的仿生微纳分形结构的聚合物磁珠，其特征在于，所述磁性纳米粒子的粒径为1nm～1000nm；优选地，所述磁性纳米粒子选自四氧化三铁纳米粒子、γ
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氧化铁纳米粒子、油酸锰纳米粒子、钴纳米粒子、镍纳米粒子、铁铂纳米粒子、三铂化钴纳米粒子、钐钴1∶5型磁体纳米粒子、铁酸镁纳米粒子、铁酸锰纳米粒子、铁酸钴纳米粒子中的一种或多种。6.一种如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：王树涛，张玥，宋永杨，
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：