关于磁性微球你该知道的这些!

磁性高分子微球(简称磁微球),又称为磁珠,是指通过适当方法使高分子微球与具有一定磁性的无机物形成表面具有特殊功能团的微球,这种磁性微球具有两个显著的特点:一是它的超顺磁性,即在磁场存在时显示出磁性,当磁场撤走时磁性又迅速消失;其二是具有高分子粒子的特性,可以对其表面进行化学修饰从而赋予其表面多种具有生物活性的功能团(如-OH,-COOH,-NH2等)。磁性高分子微球是内部含有纳米磁性颗粒,外部为高分子壳层作为载体的复合材料,其广泛使用于有机固相合成和生物分子固定化。固定化的生物分子通常在生物医学和生物工程的研究和实践中用做亲和分离分析的配基,亦可作为生物反应的催化剂或药物。

 

磁性聚合物微球按照其结构特点可以大致分为以下几种类型:

第一类,核壳式,即内核是无机磁性颗粒,外壳是聚合物,这种复合微球中,无机磁性颗粒完全被聚合物包埋,形成典型的核壳结构,如下图A所示。

第二类,反核壳式,即内核是聚合物,外壳是无机磁性颗粒,在这类复合微球中无机颗粒通过静电作用或络合等方式沉积在聚合物微球的表面从而形成无机磁性壳层,如下图B所示;

第三类,夹心式,即内外层均为聚合物,中间为无机磁性颗粒,这类复合微球往往是通过对第二类微球再包裹一层聚合物而制备的,如下图C所示;

第四类,弥散式,即无机磁性颗粒遍布在聚合物微球中,如下图D所示,这类微球最早是由荷兰科学家Ugelstad等报道的。

 

磁性微球

 

通常应用的磁性物质有纯铁粉、羰基铁、磁性矿、正铁酸盐、铁钴合金等。特别是Fe3O4磁性材料的应用较多。作为磁性微球所需的磁性氧化铁,其粒度越小越好,一般直径在10-30nm。高分子载体骨架材料有氨基酸聚合物如蛋白质、肽类、酶类等,多糖类如阿拉伯胶、淀粉、右旋糖酐、琼脂糖等,其他高分子聚合物如聚丙烯、聚乙烯、硅酮等。常见不同材质的磁性微球性能如下。

 

材质 优点 缺点
磁性琼脂糖微球

 

1. 亲水性强,温和的条件容易洗脱,不至于引起酶失活或蛋白质变性

2. 表面惰性,非特异性吸附低,受pH影响小

3. 容量大,具有开放性的支撑骨架

4. 组织相容性好

1. 机械性能和力学性能较差

2. 溶胀程度会随溶剂性质变化

磁性二氧化硅微球 1. 机械强度相对较强

2. 化学稳定性较优

1. 硅胶自身结构空隙较多,容易造成表面大量的水存积,增加了化学反应的复杂性

2. 碱性条件下非常不稳定

3. 存在较大的非特异性吸附性

磁性聚丙烯酰胺/聚丙烯酸类高分子微球 1. 具有较好的亲水性

2. 良好的血液相容性

3. 与其他高分子化合物共聚,改善其力学性能和稳定性

收缩过大,易产生缩孔
磁性聚苯乙烯微球

 

1. 机械强度高

2. 表面易功能化

3. 表面非离子相互作用弱

4. 交联聚苯乙烯能够在强酸强碱中保持稳定的结构

5. 微球粒径大小可控

聚苯乙烯微球表面为疏水性,对某些蛋白存在非特异性,需要对表面进行功能化修饰

 

通过对磁性微粒表面的修饰,可以达到以下4个方面的目的:

  • 改善或改变磁性纳米粒子的分散性;
  • 提高微粒表面活性;
  • 使微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能;
  • 改善纳米粒子与其它物质之间的相容性。

 

磁性纳米Fe3O4颗粒的胶态分散是至关重要的。在没有任何表面改性剂的情况下,磁性纳米颗粒具有亲水的表面并且表面积很大。由于这些微粒间亲水相互作用,这些微粒容易聚集或者形成较大的纳米簇,这样就会导致微粒的粒径增大。除了它们之间的相互作用,微粒间的磁场相互作用也会导致微粒的聚集。由于微粒间磁性相互作用以及范德华力造成的聚集,因此对纳米颗粒进行表面修饰是必须的。表面改性剂的种类很多,大致可以分为长链极性类、聚合物类和无机物类。

 

lamin b1tel

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