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高分子微球和微囊一、引言高分子微球和微囊是现代材料科学中的重要组成部分，它们在许多领域都有广泛的应用，如药物传递、生物检测、催化剂载体、吸附剂、电子器件等。
这些微小球体具有独特的物理和化学性质，包括高比表面积、可调的孔径和形态、良好的化学稳定性等，使得它们成为许多应用领域的理想选择。
二、高分子微球的制备高分子微球的制备方法有多种，包括乳液聚合法、悬浮聚合法、模板法等。
其中，乳液聚合法是最常用的方法之一，通过将单体、引发剂、乳化剂等混合，形成油/水乳液，然后在一定条件下进行聚合，最后洗涤、干燥得到高分子微球。
这种方法制备的微球粒径一般在微米级别，粒径分布较窄。
三、高分子微球的性质高分子微球具有许多独特的性质，如高比表面积、良好的化学稳定性、可调的孔径和形态等。
这些性质使得高分子微球在许多领域都有广泛的应用，如药物传递、生物检测、催化剂载体等。
同时，高分子微球的表面性质和功能化也得到了广泛的研究，可以通过接枝不同的功能基团来改变其表面性质，从而拓展其在不同领域的应用。
四、高分子微球的应用1.药物传递：高分子微球可以作为药物载体，将药物包裹在微球内部或附着在微球表面，通过控制药物的释放速度和释放方式，实现药物的缓释或控释。
这种药物传递方式可以提高药物的疗效和降低副作用。
2.生物检测：高分子微球可以作为生物检测的标记物或载体，如抗原-抗体反应中的标记物、核酸探针的标记物等。
通过与目标生物分子特异性结合，可以实现生物分子的快速、灵敏检测。
3.催化剂载体：高分子微球可以作为催化剂的载体，通过在微球表面负载催化剂，可以有效地提高催化剂的分散度和活性，从而提高催化反应的效率和选择性。
4.吸附剂：高分子微球可以作为吸附剂，通过物理或化学作用吸附气体或液体中的杂质或有害物质。
这种吸附剂可以重复使用，且易于再生和处置。
5.电子器件：高分子微球在电子器件中也有广泛应用，如聚合物太阳能电池、发光二极管等。
通过改变高分子微球的形貌和排列方式，可以提高电子器件的性能和稳定性。
含环氧基团的磁性高分子微球的合成研究的开题报告一、选题背景高分子微球在生物医学、材料科学、化学反应等领域中有着广泛的应用。
其中，在磁性高分子微球的合成方面，常常通过在微球表面引入含有氨基、羧酸等官能团的单体，再与具有磁性的硫酸铁、氧化铁等物质进行交联合成。
但是，这种方法在实际应用中存在一些问题，如交联度难以控制、合成时间较长、稳定性较差等。
因此，设计一种新颖、高效、可控的制备含环氧基团的磁性高分子微球的方法具有很高的研究价值。
二、研究目的本研究旨在通过控制共聚反应条件，合成出含有环氧基团的高分子微球，并将其与磁性物质进行交联，制备出磁性高分子微球。
通过对微球形貌、粒径分布、磁性能等性质的测试和分析，探究环氧基团在微球交联过程中的作用及其对微球性质的影响。
三、研究方法（1）合成含环氧基团的高分子微球：以丙烯酸酯类单体为主，辅以含有环氧基团的单体，通过乳液聚合反应合成含环氧基团的高分子微球。
（2）磁性交联：将合成的高分子微球与具有磁性的物质进行交联，制备出磁性高分子微球。
（3）性能测试：通过扫描电镜、透射电镜、光学显微镜等手段对微球形貌进行表征，通过动态光散射仪、牛顿冷却天平等手段对微球粒径和粒径分布进行测试和分析，通过霍尔效应仪、磁振仪等手段测试微球磁性能，以此探究含环氧基团的高分子微球的性质。
四、研究意义本研究通过引入含环氧基团的单体，对传统的制备磁性高分子微球的方法进行改进，提高了微球的交联度和稳定性，拓宽了其应用范围。
同时，可控合成环氧基团含量不同的微球，探究其对微球性质的影响，为高分子微球在生物医学、材料科学、化学反应等领域中的应用提供了理论依据和实验基础。
五、预期结果预计本研究可成功合成含环氧基团的高分子微球，并通过与磁性物质的交联，制备出具有良好磁性性能的高分子微球。
同时，研究环氧基团含量对微球性质的影响，并对微球进行形貌、粒径、磁性能等方面的测试和分析。
最终，通过全面、系统的实验结果，评价该方法在制备磁性高分子微球方面的优劣，并对其应用前景做出预测。
前言磁性高分子材料是最早出现在1970年，是高分子功能材料。
与之前的普通磁性材料相比，磁性高分子材料具有很多优点，磁性高分子材料可分为结构型和复合型两种。
结构型磁性高分子材料是指本身具有磁性聚合物，如自由基聚合物，自由基化合物茂金属聚合物。
复合型磁性高分子材料主要由高分子化合物与无机磁性材料两部分复合而成。
制备方法磁性高分子材料的制备方法主要有共混法和原位聚合法等。
磁性高分子微球具有更特殊的制备方法外，如包埋法、化学液相沉积法及生物合成法等。
共混法主要有物理共混法、共聚共混法和互穿聚合物网络法三种方法。
其中物理共混法是指通过物理作用实现高分子材料和磁性原料的共混，根据原料性状的不同可区分为粉料共混、熔体共混、溶液共混、乳液共混等方法；共聚共混法可分为接枝和嵌段共聚共混法两种，其中接枝共聚共混法是指将聚合物A溶解于聚合物B的单体中，通过引发B单体使其在聚合物A的侧链上实现接枝共聚，嵌段共聚共混法则是使A、B单体主链断裂后实现共聚，形成A-B主链交错连接的聚合物；互穿聚合物网络法（IPN）是一种独特的高分子共混法，通过聚合物A和聚合物B各自交联后所得的网络连续地相互穿插而形成新的高分子聚合物，其中A、B之间不发生化学键合。
原位聚合法通过将高分子材料单体、磁粉及催化剂全部加入到分散（或连续）相中，使高分子材料单体在磁粉表面发生聚合（或相反），形成以磁粉为核、高分子材料为包覆层或高分子材料微粒为核，磁粉附着于表面的复合磁性粒子，这些磁性粒子能够在高分子材料单体中高度分散，具备较高的均匀性，原位聚合法制备的磁性粒子可进一步制成其他性状的材料，也可单独使用，如制作磁性高分子微球。
包埋法将磁性粒子置入高分子溶液，使其充分分散，并通过一系列方法获得高分子材料内部含有磁性微粒的磁性高分子微球，微球中磁性微粒与高分子材料的基团之间主要是通过范德华力或者形成氢键和共价键相结合，包埋法制备磁性高分子的不足在于微球粒径难以有效控制导致粒径分布不均匀，由于雾化、絮凝、蒸发等方法难以有效去高分子溶液中预置的溶剂和沉淀剂，导致磁性高分子微球内含杂质，影响其使用性能。
磁性γ-Fe2O3聚合物复合微球制备方法过程及结果：一、以油酸包裹的γ_Fe2O3为磁性来源,选用苯乙烯( St)、二乙烯苯(DVB)和甲基丙烯酸( MAA)为共聚单体,通过改进的悬浮聚合法。
二、制备表面含有羧基的多孔磁性高分子微球.利用红外光谱(FTR)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜以及热重分析仪(TG)等对聚合物进行了性能表征.三、FTIR和光学显微镜结果分析表明，苯乙烯、二乙烯苯和甲基丙烯酸在磁性粒子的表面发生了聚合反应，生成了聚合物包埋磁粉的磁性聚合物复合微球，且微球表面含有羧基;SEM和光学显微镜分析测试结果显示合成的磁性γ_Fe2O3/P(St-DVB-MAA)复合粒子呈球形,微球具有多孔结构,且微球之间不发生团聚,微球粒子粒径分布均匀,大多数粒子粒径分布在0.4~0.9mm之间;四、TG测试的结果表明,磁性γ-Fe2O3被包覆在聚合物微球之中,且磁性粒子在微球中的包覆率达到12.12% .磁性复合微球的红外图谱图中(a)、(b)和(c)分别为除去杂质的γ_Fe,O3粒子、经过油酸表面处理的γ-Fe2O3 粒子和γ-Fe2O;/P( St-DVB-MAA)磁性复合微球的红外光谱图.从图1(a)中可看出，改性前，603、552、447cmi- ' 处的吸收峰是典型的γ-Fe2O3 的特征吸收峰[1414],3421 cm一和1639 cm-1处的吸收峰分别对应于磁粉表面羟基的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰。
聚苯乙烯磁性微球硅羟基脲醛树脂磁性微球氨基聚苯乙烯磁性微球羧基聚苯乙烯磁性微球环氧基聚苯乙烯磁性微球硅羟基聚苯乙烯磁性微球链酶亲合素聚苯乙烯磁性微球橙色聚苯乙烯荧光微球绿色聚苯乙烯荧光微球红色氨基聚苯乙烯荧光微球橙色氨基聚苯乙烯荧光微球绿色氨基聚苯乙烯荧光微球红色羧基聚苯乙烯荧光微球橙色羧基聚苯乙烯荧光微球绿色羧基聚苯乙烯荧光微球红色二氧化硅荧光微球橙色二氧化硅荧光微球绿色二氧化硅荧光微球红色聚苯乙烯乳胶微球蓝色聚苯乙烯乳胶微球黄色聚苯乙烯乳胶微球多色聚苯乙烯乳胶微球绿色聚苯乙烯乳胶微球黑色聚苯乙烯乳胶微球紫色聚苯乙烯乳胶微球磺酸基聚苯乙烯微球聚苯乙烯荧光微球氨基介孔聚苯乙烯荧光微球羧基介孔聚苯乙烯荧光微球聚苯乙烯氧化铁磁性微球荧光标记聚苯乙烯氧化铁磁性微球表面羧基或氨基修饰聚苯乙烯荧光微球BSA修饰聚苯乙烯蛋白修饰聚苯乙烯链霉亲和素修饰聚苯乙烯微球生物素修饰聚苯乙烯微球氨基修饰的聚苯乙烯微球羧基修饰的聚苯乙烯微球醛基修饰的聚苯乙烯微球苯肼基修饰的聚苯乙烯微球磺酸基修饰的聚苯乙烯微球聚苯乙烯荧光微球（FITC or RB）红色橙色绿色介空聚苯乙烯荧光微球氨基修饰介空聚苯乙烯荧光微球羧基修饰介空聚苯乙烯荧光微球荧光标记聚苯乙烯氧化铁磁性微球(红、橙、绿）聚甲基丙烯酯甲酯微球生物素-聚苯乙烯微球功能化聚苯乙烯微球链酶亲和素聚苯乙烯微球牛血清白蛋白聚苯乙烯微球PLGA Beads聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球PMMA Beads聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球单分散聚苯乙烯微球系列聚苯乙烯微球0.05μm-22μm氨基聚苯乙烯微球0.05μm-22μm羧基聚苯乙烯微球0.05μm-22μm大孔交联聚苯乙烯微球系列交联聚苯乙烯微球4μm-22 μm羧基交联聚苯乙烯微球4μm-22 μm氨基交联聚苯乙烯微球4μm-22 μm发红光的聚苯乙烯荧光微球最大激发波长620 nm 发红光的聚苯乙烯荧光微球最大发射波长680 nm 发红光的聚苯乙烯荧光微球1.0μm->5.0μm发橙色光的聚苯乙烯荧光微球最大激发波长540 nm发橙色光的聚苯乙烯荧光微球最大发射波长580 nm 发绿色光的聚苯乙烯荧光微球443 nm/505 nm发红色光氨基聚苯乙烯荧光微球发橙色光氨基聚苯乙烯荧光微球发绿色光氨基聚苯乙烯荧光微球发红色羧基聚苯乙烯荧光微球 620 nm发橙色羧基聚苯乙烯荧光微球488 nm发绿色羧基聚苯乙烯荧光微球443 nm磁性γ-Fe2O3/聚苯乙烯复合微球微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球含Fe3O4的磁性聚苯乙烯微球聚苯乙烯纳米微胶囊及磁性复合空心微球聚N-乙烯基吡咯烷酮接枝聚苯乙烯聚合制备纳米微胶囊聚N-乙烯基吡咯烷酮和聚苯乙烯聚苯乙烯核/壳结构磁性高分子复合微球聚苯乙烯为基的功能复合纳米微球聚苯乙烯/ Fe3O4磁性高分子复合微球聚合离子修饰的聚苯乙烯磁性复合微球多级微纳米结构聚苯乙烯基复合微球Fe3O4-聚苯乙烯复合磁性微球聚苯乙烯(PS)包裹Fe3O4磁性纳复合微球表面配位有稀土离子的磁性聚苯乙烯微球聚苯乙烯分散聚合磁性聚合物微球单分散Fe_3O_4/聚苯乙烯复合微球性超顺磁性Fe_3O_4/聚苯乙烯复合微球聚苯乙烯基复合微球磁性乳液磁性聚苯乙烯复合微球Fe3O4/聚苯乙烯-丙烯酸磁性微球聚苯乙烯磁性微球的羧基化修饰Fe3O4 外壳为聚苯乙烯的复合微球核壳型聚苯乙烯磁性微球聚苯乙烯(PS)复合空心微球聚苯乙烯/聚乳酸/Fe3O4纳米复合微球聚苯乙烯/二氧化硅复合微球单分散性大孔聚苯乙烯微球高分子聚苯乙烯纳米复合微球磺化聚苯乙烯微球四氧化三铁磁性空心杂化微球磁性杂化微球不同粒径大小的聚苯乙烯等有机微球Fe_3O_4-聚苯乙烯复合磁性微球聚乙二醇改性FeO聚苯乙烯复合磁性微球Y型表面活性剂改性磁性Fe_3O_4/聚苯乙烯复合微球羧基化的聚苯乙烯(PS)包覆Fe304磁性纳米微球羧基聚苯乙烯磁性微球复合微球氨基聚苯乙烯磁性微球复合微球(CdS)纳米粒子簇和四氧化三铁/聚苯乙烯(Fe_3O_4/PS)磁性复合纳米棒镍/聚苯乙烯/二氧化钛(Ni/PSt/TiO_2)无机-有机结构的多层核-壳复合微球1.2μm聚苯乙烯微球Fe_3O_/聚苯乙烯中空微球磁性复合微粒PS/Fe3O4磁性高分子微球氧化硅/聚苯乙烯磁性纳米复合微球羰基铁粉/聚苯乙烯磁性高分子微球Fe3O4纳米粒子包覆聚苯乙烯磁性微球聚苯乙烯磁性纳米晶体/聚合物复合微球聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)复合磁性微球聚苯乙烯-丙烯酸磁性高分子微球wyf 12.18。
磁性微球的制备目前，磁性微球制备的讨论主要围绕在如何制备出具有高磁响应性和超顺磁性，高比表面积，粒径单分散并分散较窄的磁性微球。
磁性微球制备方法主要有：包埋法、单体聚合法、共沉淀法和渗透一沉积法。
1. 包埋法包埋法是指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。
常用的高分子材料有：聚乙烯亚胺(PEI)、多糖(纤维素、琼脂糖、葡聚糖、壳聚糖等)、聚乙烯醇、蛋白质及其它高分子等。
一般状况下，包埋法得到的磁性微球其磁核与壳层的结合主要通过范德华力(包括氢键)、金属与高分子链的螯合作用以及磁核表面功能基与高分子壳层功能基之间形成的共价键。
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分布较宽、壳层中往往夹杂诸如乳化剂之类的杂质，用于免疫检测、细胞分别等领域会受到肯定限制。
2. 单体聚合法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。
常用单体包括苯乙烯、丙烯酸以及各自的衍生物等，采纳的聚合方法有悬浮聚合、分散聚合。
乳液聚合(包括无皂乳液聚合和种子聚合)等。
单体聚合法胜利的关键在于确保单体的聚合反应在磁性颗粒表面顺当进行。
一般而言，磁性颗粒的亲水性较强，因此在使用亲水性单体进行聚合时，反应较为易于进行；对于大部分油性单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，则需要对磁性颗粒进行表面活化，或改进悬浮聚合的有机相组成，以便于单体接近颗粒表面，确保聚合反应的顺当进行。
用这种方法得到的载体粒径较大，固载量小，但有利于保持酶的活性，而且磁响应性也较强。
由于磁性粒子是亲水性的，所以亲水性单体(如多糖类化合物)简单在磁性微粒表面进行聚合，而对于油性单体(如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等)，聚合反应难以在磁性微粒表面进行．因而需要对磁性微粒进行预处理或适当转变聚台体系的有机相组成。
磁性高分子微球的最新进展和应用张先伟(浙江大学 化学工程与生物工程学系 聚合和聚合物工程研究所， 浙江 杭州 310027) 摘要：综述了磁性高分子微球的最新研究进展，介绍了包埋法、原位法、单体聚合法（各类乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合以及活性/可控聚合）、界面沉积法及自组装法等磁性高分子微球的制备方法。
概述了磁性高分子微球在药物载体、固定化酶、生物磁分离、肿瘤磁热疗以及磁共振成像等领域的应用。
最后对磁性高分子微球未来的研究方向做了展望。
关键词：高分子微球；磁性微球；制备；应用中图分类号： TQ 31; TB332 文献标志码： A引言磁性高分子微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性颗粒（粒径在 10~100nm ）相结合所形成的具有一定结构的复合微球。
由于兼有机材料的可塑性、易加工性和生物兼容性，又具备无机材料的刚性、磁响应性等特点，磁性高分子微球在精细化工、环境监测、固定化酶、靶向药物、免疫分析、细胞分离、化妆品等方面，高分子磁性微球有广阔的应用前景[1-3]。
目前，磁性高分子微球按照结构可以分为 4 类（图 1）：（1）内核为磁性材料，壳为聚合物的核/壳式结构；（2）以高分子材料为核、磁性材料作为壳层的核/壳式结构；（3）内层、外层皆为高分子材料，中间层是磁性材料的夹心式结构；（4）微球整体为高分子材料，磁性物质混杂其中的结构。
目前，研究和应用比较多的是前面的 2种微球形态。
（1） （2） （3） （4）图 1 高分子磁性微球的 4 种模型高分子磁性微球的优势主要体现在以下 4 个特性上：（1）表面积效应和体积效应，由于微球的粒径非常小，导致其表面积与体积的比值急剧增大，从而使其表面能大大增加，在很多反应中表现出常规试剂不曾有的表面活性[4]。
（2）超顺磁效应，由于磁性材料的加入，磁性材料的超顺磁性也成功地引入到了高分子材料中。
（3）生物兼容性。
多数生物高分子如磁性物质高分子材料多聚糖，蛋白质类具有良好的生物兼容性[5]。
磁性微球磁性高分子微球是近年发展起来的一种新型磁性材料，是通过适当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及特殊结构的复合微球。
磁性复合微球不仅具有普通高分子微球的众多特性还具有磁响应性，所以不仅能够通过共聚及表面改性等方法赋予其表面功能基(如-OH、-COOH、-CHO、-NH2,等)，还能在外加磁场作用下具有导向功能。
目前，磁性复合微球已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等诸多领域。
一、功能化高分子磁性微球具有生物活性的高分子生物材料是高分子功能团, 可以作为生物活性物质的载体,另一方科学与生命科学之间相互渗透而产生的一个重面又因其具有超顺磁性, 在外加磁场的作用下要的边缘领域, 是近50年以来高分子科学发展能快速、简单的分离, 使其在生物工程(固定化的一个重要特征。
功能化的高分子磁性微球一酶)、生物医学(靶向药物、酶标、临床诊断)、细胞方面因其具有能够与生物活性物质反应的特殊学(细胞分离、细胞标记)等领域的研究日益活跃,并显示出较好的应用前景。
（1）功能化磁性微球与生物大分子的作用机理包覆磁性颗粒的高分子材料带有多种具有反应活性的功能基团, 如羧基(—COOH)、羟基(—0H)、氨基(—N H2)、巯基(—SH)等, 这些功能基团能够与生物高分子(氨基酸、蛋白质、酶等)中的活性基团共价结合, 从而实现磁性微球作为生物载体的功能。
同时通过磁性微球的功能基团也可在颗粒表面偶联特异性的靶向分子,如特异性配体、单克隆抗体等, 通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合, 在细胞摄粒作用下进入细胞内, 可实现安全有效地用作靶向性药物、基因治疗、细胞表面标记、同位素标记等。
瑞典皇家理工学院的Mikhaylova等[ 3] 利用表面含有的—NH 2功能团的磁性微球运载BSA (牛血清蛋白), 先将功能基团—N H2 修饰到磁性纳米颗粒表面, 然后将BSA 中的—COOH 活化,利用—CO OH 和磁性微球表面的—NH2 形成肽键,从而实现磁性微球对BSA 的运载。
红外光谱(FTIR)证实BSA 分子成功地联接到磁性纳米颗粒上;化学分析表明表面功能化的磁性纳米粒子对BSA 的运载能力远远大于未功能化的磁性纳米颗粒;磁性测试表明, 磁性微球表面包覆BS A 分子后, 仍呈超顺磁性,但饱和磁化强度有所降低。
沈鹤柏等[ 4] 用微乳液的方法将SiO2 包覆在磁性粒子γ-Fe2 O3 表面, 通过脱水反应在纳米颗粒表面引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(M PTS)进行表面巯基化, 然后使修饰有过硫键的DNA 分子与M P TS 分子中的—SH 配位基形成-S-S-双键, 从而将磁性微球与生物大分子键合在一起。
表面增强拉曼光谱(SERS)分析证实DN A 被有效地联接到磁性纳米粒子表面。
（2）磁性微球的功能化方法磁性微球的功能化主要通过四种方法来实现:共混包埋法、界面吸附法、活化溶胀法和单体聚合法。
○1共混包埋法：共混包埋法制备磁性高分子微球主要是通过范德华力、氢键、配位键或共价键等作用, 使溶解的高分子链缠绕在磁性纳米颗粒表面, 形成高分子包覆的磁性微球。
Bahar 等[ 20] 通过共混包埋法将悬浮有Fe3 O4 的油相倒入水相, 经搅拌后在室温下蒸发出油相溶剂氯仿, 制得带有反应性醛基的磁性聚苯乙烯微球。
○2界面吸附法是利用纳米颗粒本身的表面效应来制备磁性微球的一种方法。
纳米颗粒由于表面原子的周围缺少相邻的原子, 导致了表面原子的晶体场环境和结合能与内部的原子不同, 具有很高的化学活性;并且, 纳米颗粒表面原子数与总原子数之比随着粒径的减小而急剧增大。
这使得纳米颗粒表面能大大增加, 从而比较容易与其它原子相结合而稳定下来。
生物大分子大都是两性分子, 因而当与纳米颗粒均匀混合后, 调节溶液的pH 值使生物大分子与纳米颗粒表面携带相反的电荷, 可使生物大分子借助于静电引力吸附在纳米颗粒的表面, 这是界面吸附法的理论依据。
Sousa 等[ 21] 研究了两种酸性氨基酸L-天(冬)氨酸和谷氨酸在γ-Fe2 O3 纳米颗粒表面的吸附行为, 研究表明, 当pH =3 .01 时,氨基酸的吸附量最大, 拉曼光谱和傅立叶变换红外光谱测试表明两种氨基酸均可吸附到γ-Fe2 O3 纳米颗粒的表面, 氨基酸分子中的—COO H 和γ-Fe2 O3 微粒表面的—OH 以形成羧酸酯的形式化学成键结合。
○3活化溶胀法是Ugelstad等[ 22] 创立的一种制备高分子磁性微球的有效方法。
活化溶胀法制备磁性高分子微球一般包括四个步骤:(1)采用种子聚合技术制备单分散大孔型聚苯乙烯微球;(2)对微球孔内、外进行磺化或硝化处理以使其具有亲水性界面;(3)浸泡微球于铁盐水溶液中,在适当的反应条件下使超顺磁性磁性纳米颗粒在孔内合成;(4)选用一种含活性功能基团的单体对微球进行溶胀、聚合、包被, 使微球孔道封闭, 实现表面功能化。
○4单体聚合法是指在磁性粒子和单体存在下,加入引发剂、稳定剂等进行聚合反应, 得到内部包含有磁微粒的高分子微球。
迄今为止, 单体聚合法合成磁性微球的方法主要有:悬浮聚合、分散聚合、乳液聚合等。
单体聚合法成功的关键在于确保单体的聚合反应在磁性纳米颗粒表面顺利进行。
当然，除了上述四种常见方法外，还有一些其他方法，比如悬浮聚合法等新方法。
近十年来, 功能化高分子磁性微球的研究取得了很大进展, 但以下几个问题需要进一步的研究。
(1)探索新的磁性纳米颗粒的制备方法, 包括对传统方法的改进, 多种方法结合使用或与生物技术、激光技术等新的科技成就相结合, 找到最佳的合成工艺, 从而制备出更经济实用的磁性纳米颗粒;(2)解决纳米微粒在基材中的有效、可控和稳定分散,为进一步利用磁性纳米颗粒制备功能化高分子磁性微球扫清障碍。
二、免疫磁性微球免疫磁性微球技术是免疫学和磁载体技术结合而发展起来的一项新技术, 是20 世纪70 年代兴起的一类新型材料。
微球在磁场中具有顺磁性和高分子粒子的特性。
微球的顺磁性使固液分离更加简便,可省去过滤等繁杂的传统操作;而且微球颗粒小,比表面积大,与其它物质偶联容量大, 悬浮稳定性好, 有利于偶联反应顺利地进行, 有着很好的研究和应用前景。
随着科学技术特别是分子生物学的发展,抗体制备技术获得了革命性的进展,促进了免疫磁性微球(Immunomagnetic beads ,IMB)的出现。
IMB 是包被有单克隆抗体的磁性微球,可与含有相应抗原的靶物质特异性地结合形成新的复合物。
通过磁场时,这种复合物可被滞留,与其它组分相分离,该过程称为免疫磁性分离法(Immunomagnetic Separation)。
它以免疫学为基础, 渗透到生理、病理、药理、微生物、生化及分子遗传学等各个领域,是近年来国内外研究比较热的一种新的免疫学技术。
免疫磁性分离简便易行, 分离纯度高,保留靶物质活性, 且高效、快速、低毒,广泛应用于细胞分离和提纯、免疫检测、核酸分析和基因工程、作靶向释药的载体等领域。
○1免疫磁性微球的结构和性质（图1 免疫磁性微球结构）免疫磁球由载体微球和免疫配基结合而成。
理想的免疫磁性微球为均匀的球形、具有超顺磁性及保护性壳的粒子,其结构为:核心为顺磁性粒子,核心外层包裹高分子材料和最外层的免疫配基构成(见图1)。
形成免疫磁性微球的关键是磁载载体, 按照其结构的不同可以分为三大类:1)壳核结构,高分子材料作为核,磁性材料作为壳层。
2)核-壳结构,磁性材料为核,高分子材料组成壳层。
3)壳-核-壳结构,外层和内层为高分子材料,中间为磁性材料。
用作免疫磁性微球载体的磁性微球主要是后两种, 其中核壳式结构为最多。
-○2免疫磁性激球的分离原理磁性激球经过一定处理后,可将抗体结合到磁珠上,形成免疫磁性微球,免疫磁性微球不同的磁响应性,在磁力作用下,该复合物发生力学移动,从而达到分离抗原的目的。
免疫磁性微球分离有两种方式:直接法和间接法。
直接法指用抗体包被磁性粒子, 再与抗原结合形成复合物, 在磁场中与其它物质分离;间接法是先用第二抗体包被磁珠, 使磁珠成为第二抗体的载体, 抗原与第一抗体结合后再加入带有第二抗体的磁珠,磁珠上的第二抗体便与第一抗体结合,形成复合物。
在磁场中该复合物得到分离。
借助于亲和素—生物素系统, 免疫磁珠还可与非蛋白物质结合, 如DNA 和RNA 分子等, 使IMB 得以应用于更广泛的领域。
○3免疫磁性微球的应用免疫磁性激球由于具有高效、快速、操作简单、生物相容性好等优点,在细胞分离和提纯、体外扩增、免疫检测、核酸分析和基因工程、HLA 分型、靶向释药载体、固定化酶等领域都得到了广泛地应用。
用于细胞分离和提纯传统的细胞分离技术需时较长且成本很高,而使用磁性激载体偶联相应抗体进行细胞亲和分离,不仅简便快速,而且可以在接近细胞正常生活状态的情况下进行,对细胞活性无显著影响。
早在20 世纪80 年代初期, Ugelstad就提出用磁性微粒分离细胞,后由挪威Dynal公司制成免疫磁珠出售, 可用于各种细胞的分离。
免疫磁性微球在细胞分离方面还广泛应用于:分离纯化特定细胞,进行生理病理研究;从外周血中去除T 细胞或者γδT 细胞,用于白血病、艾滋病的治疗;造血干细胞的分离纯化,可用于造血干细胞的移植,治疗恶性血液病和实体瘤,以及遗传病和肿瘤的基因治疗。
目前应用免疫磁性微球进行细胞分离的技术已经比较成熟,研究的热点转为使用该法获得特定细胞作为研究对象。
三、磁性微球的生物学应用磁性微球作为一种新型功能材料,在生物医学、细胞学和生物工程学等领域被广泛地应用于生物目标产品的快速分离; 在临床医学方面被广泛应用于靶向给药。
磁性生物高分子微球一般是通过包埋法制备的,它主要是将磁性粒子分散于生物大分子的溶液中,通过雾化、絮凝、沉积、蒸发等手段得到磁性微球。
Dekker[ 7]将磁性粒子悬浮于聚乙烯亚胺( PEI)溶液中,通过过滤,干燥处理得到外包PEI的磁性微球; Cuyper等[8 ]用磷脂处理纳米级的磁性粒子,制得磁性脂质体微球; Gupta 等[9 ]用牛血清清蛋白和棉籽油对磁性粒子进行处理,得到外包牛血清清蛋白的磁性微球; Hasegama等[10 ]利用葡聚糖制得了葡聚糖磁性微球。
○1磁性微球生物分离由于磁性微球粒径小,比表面积大,故而偶联容量大,悬浮稳定性好,便于高效地与目标产物偶联; 又因其具有超顺磁性,在外磁场的作用下固液相的分离十分简单,可省去离心、过滤等繁杂操作,在细胞分离、分类、蛋白质提纯、核酸分离等领域有着广泛的应用。
○2蛋白质的提纯以磁性微球为固相介质对蛋白质进行提纯是一项新兴的蛋白分离技术。
目前已经成功地对溶胞产物、血浆、原生质和腹水中的各种蛋白质进行了分离和纯化。
