一种复合磁性微球及其制备方法和应用与流程

本发明属于微纳米材料的，尤其涉及一种复合磁性微球及其制备方法和应用。

背景技术：

1、磁性微球是近年来发展起来的一种新型磁性材料，通过适当的方法将磁性无机粒子与有机高分子结合形成的具有一定磁性和特殊结构的复合微球。磁性微球的表面可通过共聚、表面修饰等方法赋予-cooh、-nh2、-oh、-sh、-nhs、-cho以及-epoxy等活性基团，使得可通过物理吸附、共价作用等将抗体、酶、核酸及寡核苷酸等生物活性物质偶联在磁性微球的表面上，制备得到的偶联有生物活性物质的磁性微球可运用于环境监测、酶的固定化、靶向给药、免疫分析、细胞分离以及核酸分离纯化等方面。

2、目前，磁性微球制备的研究主要围绕着如何制备出具有高磁响应性、超顺磁性、高比表面积、粒径单分散且分散较窄的磁性微球展开，常见的制备方法包括包埋法、单体聚合法以及渗透沉积法等方法。

3、包埋法是将磁性颗粒分散于高分子溶液中，通过雾化、絮凝、沉积、蒸发等手段，使高分子包裹在磁性颗粒四周，并利用交联剂对高分子进行交联，形成具有磁核的高分子微球；利用包埋法制备磁性微球，方法简洁，但得到的磁球粒径不易掌握且粒径分布较宽、壳层中往往夹杂乳化剂等杂质。单体聚合法指在活性单体、磁性微粒以及引发剂、稳定剂等共存的条件下，引发聚合反应而形成核一壳式磁性高分子磁球的一类方法；但由于磁性无机粒子的亲水性较强，对于油性单体而言，聚合反应难以在磁性无机粒子的表面进行，对于磁性微球的制备具有一定的限制。

4、上述磁性微球的制备方法中，步骤较为繁琐且条件严格，较难实现磁性微球的工业化生产；同时，制备得到的磁性微球的粒径较小且粒径分布较宽，限制了其的应用。

技术实现思路

1、为了制备得到单分散性且磁性强的磁性微球，并实现磁性微球的低成本工业化生产，本发明提供了一种复合磁性微球及其制备方法和应用。

2、小球藻为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，直径在2～8μm，且具有三层细胞壁，十分坚韧。以小球藻作为模板来制备磁性微球，首先，可克服现有技术中纳米颗粒容易团聚导致制备的磁核体粒径较小的缺陷；其次，小球藻的三层细胞壁结构，使得制备得到磁性微球相较于常规的通过物理、化学作用力团聚在一起的磁核体而言，具有更高的稳定性；再者，通过选择不同形态、大小的小球藻作为模板，来实现调控制备得到的磁性微球的形态、大小，提高了磁性微球制备的可控性，可实现特定形态、尺寸的磁性微球的大批量生产。

3、本发明的发明人经过深入且广泛研究之后发现，在磁性微球的制备过程中，使用硫酸多粘菌素b对小球藻进行处理，能够改变小球藻细胞膜的渗透性，使得fe3+、fe2+及nh3可渗透进入到小球藻细胞内，fe3+、fe2+与nh3在小球藻细胞内发生共沉淀生成fe3o4，同时也可在小球藻细胞壁靠近胞外的一侧共沉淀生成fe3o4，使得制备得到的磁性微球具有强磁力；同时，硫酸多粘菌素b并不会破坏小球藻细胞结构的完整性，减少制备过程中粒子的团聚，保证了磁性微球有较强的磁性、良好的分散性以及完整性。基于此，完成了本发明。

4、第一方面，本发明提供的磁性微球的制备方法采用以下的技术方案：

5、一种复合磁性微球的制备方法，使用经过硫酸多粘菌素b处理的小球藻作为所述磁性微球模板，采用共沉淀法制备得到细胞磁核复合体，在所述细胞磁核复合体外表面上包覆二氧化硅层制备得到所述磁性微球。

6、进一步地，所述磁性微球的制备方法具体包括以下步骤：

7、s1、将小球藻溶液、硫酸多粘菌素b以及磁制备液按一定比例混匀溶解，持续搅拌，制得混合液；

8、s2、往所述混合液中加入氨水并加热反应，磁分离去上清，制备得到所述细胞磁核复合体；

9、s3、往所述细胞磁核复合体中依次加入有机溶剂、氨水以及硅烷试剂进行偶联反应，磁分离去上清，制备得到所述磁性微球。

10、进一步地，所述磁制备液包括fe3+和fe2+。

11、进一步地，所述混合液中，小球藻的浓度为1.0×109～1.2×109个/ml，硫酸多粘菌素b的浓度为0.080～0.090g/l。

12、进一步地，所述硅烷试剂选自硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

13、进一步地，所述s1中，所述持续搅拌的时间为20～40min。当将小球藻溶液、硫酸多粘菌素b以及磁制备液持续搅拌的时间控制在以上范围内时，能够使得硫酸多粘菌素b充分与小球藻细胞作用，保证进入至小球藻细胞内fe3+和fe2+的量，并且小球藻的细胞膜能够达到较好的通透状态，有利于后续nh3进入至细胞内发生共沉淀反应。

14、进一步地，所述s2中，所述加热反应在搅拌状态下进行，且加热反应的条件包括反应温度为45～55℃，反应时间为0.8～1.5h。

15、进一步地，所述偶联反应的方式为往所述细胞磁核复合体中加入有机溶剂，再边搅拌边加入氨水，最后加入硅烷试剂，并反应2.5～3.5h。

16、第二方面，本发明提供的磁性微球采用以下的技术方案：

17、一种磁性微球，通过上述磁性微球的制备方法制备得到。

18、进一步地，所述磁性微球包括细胞磁核复合体和包覆在所述细胞磁核复合体外表面的sio2层；所述细胞磁核复合体包括小球藻微球骨架和fe3o4粒子，所述fe3o4粒子沉积在小球藻的细胞内和/或细胞壁靠近胞外的一侧上。

19、进一步地，所述磁性微球的平均粒径为2～5μm，所述磁性微球中粒径为2～5μm的磁性微球占比93～97％。

20、第三方面，本发明提供了通过上述磁性微球的制备方法制备得到的磁性微球和/或上述磁性微球在生物分子分离、纯化及检测中的应用。

21、有益效果：

22、(1)本发明可挑选不同形态、大小的小球藻作为现成的微球模板，仅需通过共沉淀法，不需要复杂的化学试剂及苛刻的化学物理条件就可实现对磁性微球粒径的调控，满足磁性微球制备的简易型、产能放大以及成本低控等产业化要求；

23、(2)本发明使用的小球藻具有三层细胞壁，以其作为磁性微球的模板，制备得到的磁性微球结构稳定且具有良好的生物相容性，具有更高的应用范围；

24、(3)本发明中使用硫酸多粘菌素b对小球藻进行处理，在提高小球藻细胞膜通透性的同时保持小球藻细胞形态的完整性，制备得到的磁性微球具有较强的磁性、分散性以及完整性。

技术特征：

1.一种磁性微球的制备方法，其特征在于：使用经过硫酸多粘菌素b处理的小球藻作为所述磁性微球模板，采用共沉淀法制备得到细胞磁核复合体，在所述细胞磁核复合体外表面上包覆二氧化硅层制备得到所述磁性微球。

2.根据权利要求1所述的磁性微球的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的磁性微球的制备方法，其特征在于：所述磁制备液包括fe3+和fe2+；

4.根据权利要求3所述的磁性微球的制备方法，其特征在于：所述s1中，所述持续搅拌的时间为20～40min。

5.根据权利要求3所述的磁性微球的制备方法，其特征在于：所述s2中，所述加热反应在搅拌状态下进行，且加热反应的条件包括反应温度为45～55℃，反应时间为0.8～1.5h。

6.根据权利要求3所述的磁性微球的制备方法，其特征在于：所述s3中，所述偶联反应的方式为往所述细胞磁核复合体中加入有机溶剂，再边搅拌边加入氨水，最后加入硅烷试剂并反应2.5～3.5h。

7.一种磁性微球，其特征在于：通过权利要求1～6任一所述的磁性微球的制备方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的磁性微球，其特征在于：包括细胞磁核复合体和包覆在所述细胞磁核复合体外表面的sio2层；所述细胞磁核复合体包括小球藻微球骨架和fe3o4粒子，所述fe3o4粒子沉积在小球藻的细胞内和/或细胞壁靠近胞外的一侧上。

9.根据权利要求7或8所述的磁性微球，其特征在于：所述磁性微球的平均粒径为2～5μm，所述磁性微球中粒径为2～5μm的磁性微球占比93～97％。

10.通过权利要求1～6任一所述的磁性微球的制备方法制备得到的磁性微球和/或权利要求7～9任一所述的磁性微球在生物分子分离、纯化及检测中的应用。

技术总结
本发明属于微纳米材料的技术领域，公开了一种复合磁性微球及其制备方法和应用。所述磁性微球的制备方法使用经过硫酸多粘菌素B处理的小球藻作为磁性微球模板，采用共沉淀法制备得到细胞磁核复合体，在细胞磁核复合体外表面上包覆二氧化硅层制备得到磁性微球。本发明采用小球藻作为磁性微球模板，在小球藻细胞内及细胞表面上通过共沉淀生成磁性颗粒，获得形态可选、粒径可选的单分散多磁核复合体，可以实现粒径单分散磁性微球的低成本及大规模工业生产。

技术研发人员：钟乾兴,黄陈莹,谢宇鹏,刘宝文,周彩洪,钟启德
受保护的技术使用者：医波（厦门）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12