一種復(fù)乳法制備磁性高分子微球的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種復(fù)乳法制備磁性高分子微球的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性高分子微球是指通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▽⒋判灶w粒包埋在高分子微球內(nèi)形成具有一定磁響應(yīng)性及特殊結(jié)構(gòu)的微球。它是20世紀(jì)70年代后期發(fā)展起來(lái)的一種新型功能高分子復(fù)合材料。一方面，它具有高分子微球的特性，可通過(guò)共聚、表面改性等化學(xué)反應(yīng)使高分子微球表面帶有多種功能基團(tuán)，從而可以結(jié)合多種生物活性物質(zhì)；另一方面，它又具有磁性，在外加磁場(chǎng)下可以快速和其它不具有磁性的物質(zhì)分離，而且能量消耗小。因此，磁性高分子微球作為新型功能高分子材料，在生物醫(yī)學(xué)(臨床診斷、靶向藥物)、細(xì)胞學(xué)(細(xì)胞分離)、固定化酶、親和分離及磁共振圖象的造影劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，文獻(xiàn)和專(zhuān)利中已有的磁性高分子微球的制備方法共有四種:懸浮聚合法[1，2，3]、活化溶脹法[4，5]、界面沉積法[6，7]、反相微乳法[8，9]。(I)懸浮聚合法或乳液一溶劑蒸發(fā)法，將磁性流體或磁性小顆粒分散在高分子溶液或單體中制成混合溶液后，將該混合溶液與水混合制成0/W型(水包油型)乳液，然后采用抽去溶劑或聚合單體的方法得到固化微球。其缺點(diǎn)是磁性顆粒與高分子材料之間的親和性差，而且磁性顆粒的親水性強(qiáng)，在單體聚合或抽去溶劑時(shí)，磁性小顆粒容易逃逸到表面和外水相中，不僅包埋率低，而且微球表面吸附著大量磁性顆粒，難以洗脫，用于生物活性物質(zhì)分離或固定時(shí)，影響生物活性物質(zhì)的活性。⑵活化溶脹法，1993年Ugelstad提出的活化溶脹法是迄今報(bào)道的制備磁性高分子微球的較好方法。具體步驟是用乳液聚合法制備均一尺寸的聚(苯乙烯-2-羥乙基甲基丙烯酸酯)微球后，繼而再用溶脹法制成較大的微球。然后，將苯乙烯硝化，再利用硝基與鐵離子的親和作用，使微球吸收二價(jià)鐵和三價(jià)鐵離子水溶液。將吸附了鐵離子的微球分離出來(lái)后，與堿性溶液混合，使微球內(nèi)的鐵離子轉(zhuǎn)換為Fe304顆粒而沉淀在微球內(nèi)。但該法存在耗時(shí)長(zhǎng)、反應(yīng)步驟多、反應(yīng)條件苛刻等問(wèn)題，從而導(dǎo)致成本過(guò)高，因此限制了磁性高分子微球在生物化工、醫(yī)藥工業(yè)和臨床上的應(yīng)用。(3)界面沉積法，先使帶正電的磁性小顆粒吸附在帶負(fù)電的高分子微球表面，然后再在其表面鍍上一層高分子材料。因?yàn)橐粋€(gè)高分子微球表面只能吸附一層磁性顆粒，磁體的包埋量很低。(4)反相微乳液法，在氧化還原或熱引發(fā)體系中，對(duì)丙烯酰胺類(lèi)和丙烯酸類(lèi)等親水性單體，加入乳化劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、不同價(jià)態(tài)的鐵鹽，控制反應(yīng)在一定的投料范圍內(nèi)，在反相微乳液中一步直接合成具有超順磁性的磁性高分子微球。但此方法只適用于親水性單體，微球的粒徑也比較小(在200nm以下)，反應(yīng)條件也不易控制。綜上所述，現(xiàn)有制備方法只適用于實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，因此，有必要開(kāi)發(fā)新的制備磁性高分子微球的方法，以期制備性價(jià)比更高的磁性高分子微球。
[0004]理想磁性高分子微球微球應(yīng)具有如下特點(diǎn):磁性顆粒具有超順磁性；微球粒徑均一；微球含磁量高；化學(xué)穩(wěn)定性好，磁性顆粒無(wú)泄露，無(wú)污染；機(jī)械強(qiáng)度高；生物相容性好；工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好，易于規(guī)模化生產(chǎn)，價(jià)格低。
[0005]通過(guò)上文對(duì)現(xiàn)有的制備方法的介紹，不難看出現(xiàn)有的方法中沒(méi)有一種方法制備的微球可以達(dá)到理想微球的要求，這也限制了磁性高分子微球在醫(yī)療和生物分離中的應(yīng)用。本發(fā)明提供一種新型制備方法一一復(fù)乳法，以期達(dá)到制備理想磁性高分子微球的要求，從而產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0006]磁性納米微粒由于其在生物技術(shù)中如生物分離、藥物釋放、高熱法制癌癥、磁性共振顯像等方面具有廣闊的應(yīng)用前景而到廣泛的研宄。優(yōu)勢(shì)包括:粒徑可以與病毒、蛋白質(zhì)和基因相媲美；因?yàn)榫哂写判?，磁性納米微粒可在外加磁場(chǎng)的作用下方便地被定位、導(dǎo)向和分離；微?？梢酝ㄟ^(guò)表面改性帶有多種活性的功能基團(tuán)(如_OH，-COOH等)應(yīng)用于生物技術(shù)。用作制備功能化磁性微球的磁性納米顆粒應(yīng)具有良好的單分散性，以確保其具有均一的物理、化學(xué)和生物性能，其合成方法主要有共沉淀法、氧化沉淀法、微乳液法、溶膠-凝膠法和機(jī)械球磨法。然而純的磁性納米微粒在實(shí)際應(yīng)用并不可行，當(dāng)它們暴露在生物系統(tǒng)中，微粒之間容易發(fā)生磁性團(tuán)聚而且極易被微生物分解。因此，通過(guò)共聚合和表面改性的方法加以保護(hù)，根據(jù)無(wú)機(jī)磁性納米粒子與提供活性功能基團(tuán)的材料形成的方式不同，可分為四種不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，即核殼型，包括磁性核或磁性殼型、混合型和多層型。
[0007]單體聚合法合成磁性微球的方法主要有:懸浮聚合、分散聚合和乳液聚合(包括乳液聚合、種子聚合)等，具體方法是將磁性粒子均勻分散到含有單體的溶液或乳液中，利用引發(fā)劑引發(fā)單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可得到內(nèi)部包有一定量磁性微粒的高分子微球。
[0008]超濃乳液又稱高內(nèi)相比乳液，凝膠乳液，烴類(lèi)膠質(zhì)，它的外觀似膠凍。此時(shí)，分散相的液滴不再是球形，而是變形為被含有表面活性劑的連續(xù)相薄液膜隔離的“多面液胞”，結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的低液體含量的液-氣泡膜相似，具有包括高粘度、粘彈流變行為的很多獨(dú)特而有魅力的性質(zhì)液胞表面吸附的表面活性劑產(chǎn)生雙層靜電斥力，保證超濃乳液有足夠的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)乳液一樣，超濃乳液也有0/W型和W/0型。前者以疏水性物質(zhì)為分散相，水或水溶性物質(zhì)的水溶液為連續(xù)相；后者以水溶性物質(zhì)為分散相，有機(jī)溶劑或疏水性質(zhì)物作連續(xù)相。由于超濃乳液具有許多特殊性能與應(yīng)用前景，因此從60年代中期，國(guó)外在理論和實(shí)踐上對(duì)超濃乳液的形成機(jī)理、液滴幾何形狀、數(shù)學(xué)模型、熱力學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了大量研宄。到1988年，紐約州立大學(xué)的Ruckenstein教授和他的助手們首次采用超濃乳液體系進(jìn)行聚合，獲得了高轉(zhuǎn)化率、高分子量的聚合物。超濃乳液聚合有良好的應(yīng)用前景，除了制備高固含量乳膠外，可以直接用于制備疏水-親水(或親水-疏水)性復(fù)合聚合物滲透膜。另外，超濃乳液聚合還可用于制備高分子量單分散性聚合物乳膠粒子，可廣泛用于物理、化學(xué)、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域。此外，超濃乳液聚合在制備共混物合金、互穿網(wǎng)絡(luò)、分離