一种水凝胶磁性微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：(1)向溶剂中加入反应单体和引发剂进行沉淀聚合反应，反应结束后得到球状聚合物；(2)在步骤(1)的反应体系中加入交联剂和反应单体，再次进行聚合反应，反应结束后，得到呈核壳结构的微球，微球由球状聚合物以及包裹在球状聚合物外的交联壳层组成；(3)将具有非交联内核和交联壳层的微球离心洗涤，得到具有空腔结构的水凝胶中空微球；(4)将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁离子；(5)将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，鼓入空气，再加入碱，反应液pH值大于10，升温至60～90℃，在水凝胶中空微球内部原位生成磁性纳米粒子，得到水凝胶磁性微球。得到水凝胶磁性微球。得到水凝胶磁性微球。

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶磁性微球的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种水凝胶磁性微球的制备方法。

技术介绍

[0002]磁性聚合物微球是指尺寸在亚微米至微米级别、具有磁响应性和聚合物材料表面功能性的复合材料微球，一般由磁性材料部分和非磁性材料部分组成，磁性材料部分一般为Fe3O4或γ
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Fe2O3或其他类型的铁氧体材料，非磁性材料包括有机材料或无机材料。磁性微球在许多领域特别是生物检测与体外诊断试剂中具有广泛的应用。用于诊断试剂的磁性聚合物微球要求其粒径均一、磁响应快、悬浮性好并且对蛋白、核酸等生物大分子具有较低的非特异性吸附。
[0003]磁性聚合物微球的常见制备方法有三种：第一种是先制备磁性内核，然后在其表面包覆有机或无机材料，形成核壳式结构；第二种先制备非磁性的微球材料，然后以其为内核在表面或内部沉积磁性材料层，最后在磁性材料层上包覆有机或无机材料，形成核
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层
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壳的“三明治”结构；第三种是将磁性材料和非磁性材料混合均匀，然后通过一定的方式制备成球，非磁性材料部分一般为有机聚合物材料。
[0004]CNl00533612C公开了一种利用多孔或中空的聚苯乙烯微球制备磁性微球的方法。此方法中，用二氯甲烷抽提获得多孔或中空的疏水化的聚苯乙烯微球，将多孔或中空微球浸泡在金属离子溶液中，旋转蒸发，加入碱沉淀，磁分离获得产物，然后在外面包覆二氧化硅层。此方法获得的微球磁性纳米颗粒分布均匀，化学物理稳定性好，不易氧化团聚。但此方法中制备多孔或中空微球步骤复杂，且疏水化的聚苯乙烯微球需要进行亲水化处理，且表面的二氧化硅层需要进一步的官能化修饰才能进行后续应用。
[0005]CN111375360A通过采用具有内核高交联度
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壳层低交联度或零交联的聚合物微球作为模板，以共沉淀法在聚合物微球表面沉积磁性材料层可以制备粒径均一的磁性聚合物微球，聚合物微球粒径均一，尺寸在0.5
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10μm之间，但其表面的磁性颗粒存在易聚集，易泄露需要后续包封的问题。
[0006]杨等人采用两段精馏沉淀聚合法制备了空心聚(N,N
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甲基双丙烯酰胺
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共
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甲基丙烯酸)(P(MBAAm
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co
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MAA)微球，并从相应的PMAA/P(MBAAm
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co
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MAA)核壳微球中选择性去除聚(甲基丙烯酸)(PMAA)核芯，制备了中空聚(N，N
’‑
甲基双丙烯酰胺
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共甲基丙烯酸)(P(MBAAm
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co
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MAA)微球。在硝酸钾作为氧化剂，在六亚甲基四胺的辅助下，通过亚铁盐的部分氧化作用磁性纳米Fe3O4沉积在空心P(MBAAm
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co
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MAA)微球表面，并通过与3氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)修饰的P(MBAAm
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co
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MAA)@Fe3O4微球的氨基键合作用，进一步被叶酸(FA)功能化，从而产生磁铁矿和肿瘤双定位中空微球。但其两段精馏沉淀法制备模板微球存在蒸馏反应装置较复杂,操作繁琐,蒸馏过程不易控制,体系内不加搅拌使得反应不均匀且容易造成胶体失稳，并且在蒸馏过程中溶剂的减少使得容器壁上粘有较多聚合物导致得率较低,微球粒径受到限制等问题，此外，其表面沉积的磁性颗粒还存在易聚集等问题。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术目的旨在提供一种粒径均一、磁性强、悬浮稳定性好、生物相容性好磁性微球的制备方法。
[0008]技术方案：本专利技术所述的水凝胶磁性微球的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)向溶剂中加入反应单体和引发剂进行沉淀聚合反应，反应结束后得到球状聚合物；
[0010](2)在步骤(1)的反应体系中加入交联剂，或加入交联剂和反应单体，再次进行聚合反应，反应结束后，得到呈核壳结构的微球，微球由球状聚合物以及包裹在球状聚合物外的交联壳层组成；
[0011](3)将具有非交联内核和交联壳层的微球离心洗涤(洗涤过程中将非交联内核即球状聚合物溶解掉，交联壳层骨架稳定)，除去交联壳层内的球状聚合物，得到具有空腔结构的水凝胶中空微球；
[0012](4)将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀，亚铁离子进入呈网络结构的中空微球内部，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁离子；减少在沉淀过程中形成游离的磁性纳米颗粒；
[0013](5)将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，鼓入空气，再加入碱，反应液pH值大于10，升温至80～90℃，在水凝胶中空微球内原位生成磁性纳米粒子，得到水凝胶磁性微球。
[0014]其中，步骤(1)中，所述溶剂为乙腈或乙腈和乙醇的混合溶剂，根据乙腈和乙醇的添加比例控制微球的粒径大小，乙醇相当于是良溶剂，添加乙醇会使微球粒径增大。
[0015]其中，步骤(1)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈或过氧化苯甲酰。
[0016]其中，步骤(1)和步骤(2)中，所述反应单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯、丙烯酸
‑2‑
羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N
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异丙基丙烯酰胺中的一种或多种。
[0017]其中，步骤(2)中，交联剂为二乙烯基苯，甲叉双丙烯酰胺和二甲基丙烯酸乙二醇酯以及其它含两个以上不饱和烯键的交联剂。
[0018]其中，步骤(4)中，所述亚铁盐为四水合氯化亚铁或七水合硫酸亚铁。
[0019]其中，步骤(4)中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。
[0020]本专利技术方法通过将单体加入溶剂中，然后加入引发剂，通入氮气脱氧(去除空气中的氧气，聚合反应是自由基引发的，氧气的存在会与自由基结合，大大减小反应速率，降低产率)，进行第一阶段回流沉淀聚合反应；第一阶段反应结束后，在同一反应体系内加入混合单体(含交联剂和反应单体或只含交联剂)，反应得到具有非交联内核和交联壳层的水凝胶微球，然后将该水凝胶微球进行乙醇和水的离心洗涤，除去中间非交联的内核，得到水凝胶中空微球，即该微球具有内部空腔结构；将制得的水凝胶中空微球除氧，然后与亚铁盐在水相中混合，溶胀微球，水相均为除氧水(目的是：去除氧气，防止亚铁被氧化。如果有氧气存在，会氧化亚铁为三价铁，在后续沉淀过程中需要另外加入亚铁才能沉淀为四氧化三铁，如果后续加入亚铁又会造成四氧化三铁在微球表面而不是微球内部的沉积)，然后离心洗涤去除水相中的亚铁盐，将微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，迅速鼓入空气，加入碱，然后升温，使微球内的铁盐和亚铁盐水解、在水凝胶中空微球内部沉积为磁性纳米粒子，从
而得到粒径均一的水凝胶磁性微球，且上述磁性纳米粒子的负载过程可以进行多次，以提高微球的磁含量。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向溶剂中加入反应单体和引发剂进行沉淀聚合反应，反应结束后得到球状聚合物；(2)在步骤(1)的反应体系中加入交联剂，或加入交联剂和反应单体，再次进行聚合反应，反应结束后，得到呈核壳结构的微球，微球由球状聚合物以及包裹在球状聚合物外的交联壳层组成；(3)将具有非交联内核和交联壳层的微球离心洗涤，除去交联壳层内的球状聚合物，得到具有空腔结构的水凝胶中空微球；(4)将水凝胶中空微球和亚铁盐在水相中混合，水凝胶中空微球在亚铁盐水溶液中溶胀，亚铁离子进入呈网络结构的中空微球内部，离心洗涤去除水相中未进入中空微球内部的亚铁离子；(5)将离心洗涤后的水凝胶中空微球分散到含有柠檬酸钠的水溶液中，鼓入空气，再加入碱，反应液pH值大于10，升温至60～90℃，在水凝胶中空微球内部原位生成磁性纳米粒子，得到水凝胶磁性微球。2.根据权利要求1所述的水凝胶磁性微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶剂为乙腈或乙腈和乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勇，卜凤杰，徐倩睿，蒋文婕，王志飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：