一种磁含量编码的聚合物载体微球及其制备方法
【专利摘要】一种磁含量编码的聚合物载体微球及其制备方法，涉及一种可以作为高通量多元蛋白质、基因分析或药物筛选等的编码悬浮载体，其特征在于将磁性纳米粒子包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球，这种聚合物编码微球直径在50μm～500μm之间，可以作为高通量生物分析的载体，其编码方式和制备方法简单高效，具有编码、译码简单，稳定性好，通量大、成本低等优点。
【专利说明】
一种磁含量编码的聚合物载体微球及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用包裹的磁性粒子含量作为特征编码的聚合物载体微球及其制备方法。【背景技术】
[0002]随着生物医学的迅速发展，在疾病检测、药物发现等领域都需要进行高通量的生物分析。在高通量分析中，首先要对生物分子的载体进行编码，通过跟踪和识别编码载体上的反应信息来实现对生物分子筛选过程的追踪和检测。传统的阵列式生物芯片是利用固定分子位置的不同也就是坐标作为编码来区别不同的生物分子，但是由于阵列式生物芯片的坐标只能是固定在二维空间内，因此限制了反应的速度及其应用。与之相比，流动编码载体则可以自由散布到反应体系中，不受空间位置的限制。近年来各种新型的流动编码载体相继出现并得到了广泛应用。其中聚合物微球作为一种固相载体具有显著的优势，比如比表面积大、可以通过搅拌等辅助手段加快反应速度、表面结合的分子在反应后可以从溶液分离出来等等。目前，聚合物微球的编码方式主要有荧光染料编码、量子点荧光编码、纳米条码编码、组合化学编码、结构色编码等。荧光染料编码微球是将两种不同的荧光染料按照精确的比例掺入聚合物微球基质内，根据微球内这两种荧光染料的比例不同而把微球分为不同种，从而实现微球的编码。量子点荧光编码与荧光染料编码类似，则是利用半导体量子点的不同荧光和不同荧光强度进行编码。但是，采用荧光编码都存在着编码信号与检测信号难以区分、光褪色和生物相容性等问题。本发明提出了一种通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球，具有编码、译码简单，稳定性好，通量大、成本低等优点。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是提供一种聚合物微球的编码方式及编码微球的制备方法，这种聚合物编码微球直径在50wii?500wii之间，可以作为高通量生物分析的载体，其编码方式和制备方法简单高效。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的一种磁含量编码的聚合物载体微球将磁性纳米粒子包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球。
[0005]其中:
[0006]所述的聚合物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸乙酯、醋酸丁酸纤维素、硅氧烷甲基丙烯酸酯或硝酸纤维素中的一种或多种混合物。
[0007]所述的磁性纳米粒子为四氧化三铁、氧化铁或该二者的复合物。
[0008]所述载体微球直径在50WI1?500WI1之间，同种编码微球的直径误差在5%以内。 [00〇9]所述载体微球的饱和磁化强度在0.01?50emu/g，同种编码微球的饱和磁化强度误差在5%以内。
[0010]本发明的一种磁含量编码的聚合物载体微球的制备方法包括以下步骤:
[0011]1)将所述聚合物溶解在溶剂中形成聚合物溶液，其中聚合物在溶液中的浓度为 0.5 ?25%wt;
[0012]2)将磁性纳米粒子按0.001?1 g/mL的比例加入到聚合物溶液中，并分散均匀；
[0013]3)通过注射栗向液滴生成装置的三通入口 A中注入3 %?10%的聚乙烯醇溶液或者甲基硅油；
[0014]4)把含有磁性纳米粒子的聚合物溶液注入到生成装置的三通入口B，使通过生成装置的三通出口在聚乙烯醇溶液或者甲基硅油中分散成一个个球形液滴，通过入口两相的流速调节液滴的大小；
[0015]5)把接收的液滴在旋转蒸发仪上30 °C?70 °C缓慢旋转蒸发，干燥后得到固化的磁性粒子含量编码的聚合物载体微球。
[0016]有益效果:本发明的磁性粒子含量编码的聚合物微球编码、译码简便，稳定性好， 编码量大，制备简单，成本低廉，可以应用于核酸、蛋白、细胞等多元生物分析领域。【附图说明】
[0017]图1是本发明磁性粒子含量编码的示意图，[0〇18]图2是编码微球装置示意图；
[0019]附图中各部件的标记如下:1代表聚合物微球，2代表微球内包裹的磁性粒子，3代表磁性粒子含量为1个单位的编码微球，4代表磁性粒子含量为2个单位的编码微球，5代表磁性粒子含量为3个单位的编码微球，6代表液滴生成装置的三通入口 A，7代表液滴生成装置的三通入口B，8代表液滴生成装置的三通出口。【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。[0021 ]请参阅图1，本发明实施例提供如下技术方案:
[0022]在一个实施例中，提供一种聚合物微球的编码方式，所述编码微球是将磁性纳米粒子包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球。[〇〇23] 优选的，所述聚合物载体微球的直径在50mi?500M1之间，同种编码微球的直径误差在5%以内。[0〇24]优选的，所述聚合物载体微球的饱和磁化强度在0.01?50emu/g，同种编码微球的饱和磁化强度误差在5%以内。
[0025]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种制备所述磁含量编码聚合物微球的方法，包括以下步骤:
[0026](1)将聚合物溶解在溶剂中形成聚合物溶液，其中聚合物在溶液中的浓度为0.5? 25%wt ；
[0027](2)将磁性纳米粒子按0.001?1 g/mL的比例加入到聚合物溶液中，并分散均匀；[〇〇28](3)通过注射栗向液滴生成装置的三通入口 A中注入3 %?10 %的聚乙烯醇溶液或者甲基硅油；
[0029](4)把含有磁性纳米粒子的聚合物溶液注入到生成装置的三通入口 B，使通过生成装置的三通出口在聚乙烯醇溶液或者甲基硅油中分散成一个个球形液滴，通过入口两相的流速调节液滴的大小；
[0030](5)把接收的液滴在旋转蒸发仪上30 °C?70 °C缓慢旋转蒸发，干燥后得到固化的磁性粒子含量编码的聚合物载体微球。
[0031]优选的，所述聚合物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、 聚甲基丙烯酸乙酯、醋酸丁酸纤维素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、硝酸纤维素中的一种或多种混合物。
[0032]优选的，所述磁性纳米粒子为四氧化三铁、氧化铁及其复合物。
[0033]优选的，所述液滴生成装置为协流式微流控装置，材料选用二氧化过硅、玻璃、特氟龙、聚二甲基硅氧烷的一种或多种。[〇〇34]实施例1三种不同编码的磁性聚苯乙烯载体微球的制备:[〇〇35]1.将聚苯乙烯溶解在甲苯中形成聚苯乙烯的甲苯溶液，其中聚苯乙烯在溶液中的浓度为〇.2g/mL。
[0036]2 ?将平均粒径为7nm的四氧化三铁粒子分别按20mg/mL、40mg/mL、60mg/mL的比例加入到聚苯乙烯溶液中，并分散均匀，配置成三种不同磁性纳米粒子含量的聚苯乙烯甲苯溶液。[〇〇37]3.通过注射栗向液滴生成装置的三通入口 A中注入3 %的聚乙烯醇溶液，入口 B中注入磁性纳米粒子含量为20mg/mL的聚苯乙烯甲苯溶液，调节两相溶液的流速使形成均匀的液滴，然后在三通出口以3%的聚乙烯醇溶液接收液滴。以同样方法制备磁性纳米粒子含量为40mg/mL和60mg/mL的聚苯乙稀甲苯液滴。[〇〇38] 4.把接收到的磁性纳米粒子含量为20mg/mL的液滴在旋转蒸发仪上50°C缓慢旋转蒸发，干燥后得到固化的磁性粒子含量为10%wt的聚苯乙烯载体微球，最后以超纯水洗去微球表面残留的PVA。以同样方法制备磁性纳米粒子含量为20%wt和30%wt的聚苯乙稀载体微球。[〇〇39]实施例2十种不同编码的磁性聚苯乙烯载体微球的制备:[〇〇4〇] 1.将聚苯乙烯溶解在甲苯中形成聚苯乙烯的甲苯溶液，其中聚苯乙烯在溶液中的浓度为〇.2g/mL。[〇〇41 ]2 ?将平均粒径为7nm的四氧化三铁粒子分别按1 Omg/mL、20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL、90mg/mL、1 OOmg/mL的比例加入到聚苯乙稀溶液中，并分散均匀，配置成三种不同磁性纳米粒子含量的聚苯乙烯甲苯溶液。[〇〇42]3.通过注射栗向液滴生成装置的三通入口 A中注入3 %的聚乙烯醇溶液，入口 B中注入磁性纳米粒子含量为10mg/mL的聚苯乙烯甲苯溶液，调节两相溶液的流速使形成均匀的液滴，然后在三通出口以3%的聚乙烯醇溶液接收液滴。以同样方法制备磁性纳米粒子含量为 20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、80mg/mL、90mg/mL、100mg/mL 的聚苯乙烯甲苯液滴。[〇〇43] 4.把接收到的磁性纳米粒子含量为10mg/mL的液滴在旋转蒸发仪上50°C缓慢旋转蒸发，干燥后得到固化的磁性粒子含量为5%wt的聚苯乙烯载体微球，最后以超纯水洗去微球表面残留的PVA。以同样方法制备磁性纳米粒子含量为10 % wt、15 % wt、20 % wt、25 % wt、 30 % wt、35 % wt、40 % wt、45 % wt、50 % wt 的聚苯乙稀载体微球。
[0044]实施例3三种不同编码的磁性聚甲基丙烯酸甲酯载体微球的制备:
[0045]1.将聚甲基丙烯酸甲酯溶解在N，N_而甲基甲酰胺(DMF)中形成聚甲基丙烯酸甲酯的DMF溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯在溶液中的浓度为0.2g/mL。
[0046]2 ?将平均粒径为7nm的四氧化三铁粒子分别按20mg/mL、40mg/mL、60mg/mL的比例加入到聚甲基丙烯酸甲酯溶液中，并分散均匀，配置成三种不同磁性纳米粒子含量的聚甲基丙烯酸甲酯DMF溶液。[〇〇47]3.通过注射栗向液滴生成装置的三通入口 A中注入500cst的硅油，入口 B中注入磁性纳米粒子含量为20mg/mL的聚甲基丙烯酸甲酯DMF溶液，调节两相溶液的流速使形成均匀的液滴，然后在三通出口以500cst的硅油接收液滴。以同样方法制备磁性纳米粒子含量为 40mg/mL和60mg/mL的聚甲基丙稀酸甲酯DMF液滴。[〇〇48] 4.把接收到的磁性纳米粒子含量为20mg/mL的液滴在旋转蒸发仪上50°C缓慢旋转蒸发，干燥后得到固化的磁性粒子含量为10%wt的聚甲基丙烯酸甲酯载体微球，最后以正己烷和乙醇洗去微球表面残留的硅油。以同样方法制备磁性纳米粒子含量为20%wt和30% wt的聚甲基丙烯酸甲酯载体微球。
[0049]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种磁含量编码的聚合物载体微球，其特征在于将磁性纳米粒子包裹在聚合物微球 内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球。2.根据权利要求1所述的一种磁含量编码的聚合物载体微球，其特征在于所述的聚合 物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸乙酯、醋酸丁 酸纤维素、硅氧烷甲基丙烯酸酯或硝酸纤维素中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的一种磁含量编码的聚合物载体微球，其特征在于所述的磁性 纳米粒子为四氧化三铁、氧化铁或该二者的复合物。4.根据权利要求1所述的一种磁含量编码的聚合物载体微球，其特征在于所述载体微 球直径在50mi?500mi之间，同种编码微球的直径误差在5%以内。5.根据权利要求1所述的一种磁含量编码的聚合物载体微球，其特征在于所述载体微 球的饱和磁化强度在0.01?50emu/g，同种编码微球的饱和磁化强度误差在5%以内。6.—种如权利要求1所述的一种磁含量编码的聚合物载体微球的制备方法，其特征在 于制备方法包括以下步骤:1)将所述聚合物溶解在溶剂中形成聚合物溶液，其中聚合物在溶液中的浓度为〇.5? 25%wt ；2)将磁性纳米粒子按0.001?lg/mL的比例加入到聚合物溶液中，并分散均匀；3)通过注射栗向液滴生成装置的三通入口 A中注入3 %?10 %的聚乙烯醇溶液或者甲 基娃油；4)把含有磁性纳米粒子的聚合物溶液注入到生成装置的三通入口 B，使通过生成装置 的三通出口在聚乙烯醇溶液或者甲基硅油中分散成一个个球形液滴，通过入口两相的流速 调节液滴的大小；5)把接收的液滴在旋转蒸发仪上30 °C?70 °C缓慢旋转蒸发，干燥后得到固化的磁性粒 子含量编码的聚合物载体微球。
【文档编号】H01F1/36GK106009347SQ201610348098
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】谢卓颖, 陈姗, 赵远锦, 顾忠泽
【申请人】东南大学