磁性高分子复合微球

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1、WuhanUniversityofScience&Technology磁性高分子微球专业:姓名:学号:无机非金属材料工程1002班201002128053指导教师：段辉2017年10月25日磁性高分子复合微球磁性高分子复合微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合形成具有一定的磁性和特殊结构的微球。通过对磁性复合高分子微球的学习，了解了非中空微球的无皂乳液聚合、种子乳液聚合、Picketing乳液聚合、细乳液聚合、反相乳液聚合、原位乳液聚合及分散聚合等制备方法及中空微球的设计与制备方法以及生物高分子磁性微球在固定化酶、靶向药物、细胞分离与免疫分析等领域的应用。1磁性生物高

2、分子微球简介近20年来，磁性高分子微球的研究非常活跃，己从最简单的高分子包裹磁性材料发展到多种类型的组成方式。磁性高分子微球由两部分组成：具有导向性的核层（磁核）和具有亲和性、牛物相容性的壳层，其结构一般有4种类型,即：核-壳型、壳-核型、壳-核-壳型和镶嵌型（见图1）。核隹型壳-核型O壳-核-壳型镶嵌型磁性物质高分子材料1磁性高分子微球的类型磁性高分子微球的性质不仅与组成材料的性质有关，还与制备方法有关。因此,制备方法的研究十分重要。通常不同类型的磁性高分子微球其制备方法也有所不同。2生物高分子磁性微球的结构和性质磁性微球的核心部位是超细磁粉，被高分子材料严密包裹。核心部位赋予微

3、球以分离功能，外层牛物高分了功能基团赋予微球载体的功能。磁性微球在磁场的作用下可以用来移动、分离和定位，而生物高分子作为载体可与其它材料,如药物、抗原、抗体和酶等结合。生物高分子磁性微球的壳层与磁核的结合主要是通过范徳华力、氢键、配位键的作用。生物高分子借助于这些作用力，牢牢地束缚于金属氧化物晶体表面，形成坚实的球状结构。生物高分子磁性微球的分析方法：磁性微球的粒径分布用激光散射法测定；粒子形态用透射电镜拍照；生物高分子磁性微球的组成用元素分析法测定；其结构用红外光谱法测定；微球屮铁含量用原子吸收光谱法测定；磁化率用热磁分析仪测定。磁性生物高分子微球主要有以下特性：（1）表面效应和

4、体积效应：即比表面积效应。随着微球的细化，其粒径达到微米级甚至纳米级时，比表面激增，微球官能团密度及选择性吸附能力变大，达到吸附平衡的吋间大大缩短，粒子的稳定性大大提高。(2)磁效应：具有磁性，可使生物高分子微球在外加磁场作用下方便地进行分离和磁性导向。当磁性四氧化三铁晶体育•径小于30nm时，具有超顺磁性，即在磁场中有较强磁性，没有磁场时磁性很快消失，从而使牛物高分子微球能够在磁场中不被永久磁化。(2)生物相容性：磁性微球在生物工程特别是生物医学工程屮的应用，有一个重要方面就是要有生物相容性。多数生物高分子如多聚糖、蛋白质类具有良好的生物相容性。(3)功能基特性:生物高分子有多种

5、反应活性功能基团,如-OH、-COOH、-NH2,可连接具有生物活性的物质。3磁性生物高分子微球的制备就其制备方法而言，主要有包埋法、单体聚合法、化学转化法、可控制自由基法等。3.1包埋法包埋法是将磁性粒子分散于高分子溶液屮，通过乳化复合、透析、干燥等手段得到磁性高分子微球。其中，磁性粒子的制备有两种途径：①共沉淀，反应原理为：Fe2++2Fe3++80H-->Fe304I+4H20②沉淀氧化，反应原理为：Fe2++2OI1—>Fc(Oil)2I3Fe(OH)2+H202-Fe304!+3H20由于磁性Fe304为亲水性微粒，所以包埋的高分子一般也为亲水性分子，否则很难将磁性微粒完

6、全包裹。包埋法得到的磁性高分了微球主要是通过范德华力、氢键、配位键或共价键等作用，使得高分子链缠绕在Fe304颗粒表面，形成聚合物包被，得到磁性高分子微球。包埋法制备磁性高分子微球简单方便，且颗粒表面本身所含的活性功能基团得以保留。但此法所得的磁性高分子微球颗粒大小难以控制、粒度分布宽、形状不规则、颗粒的磁性不均匀，且壳层中常含有乳化剂等杂质。32单体聚合法单体聚合拄是在有机单体和磁性粒子共同存在的情况下，根据不同的聚合方式加入表面活性剂、稳定剂、引发剂等聚合制备磁性高分子微球的方法。主耍包括乳液聚合、分散聚合、(微)悬浮聚合法。其中乳液聚合乂主要包括无皂乳液聚合、种了乳液聚合、P

7、ickering乳液聚合法、细乳液聚合法、反相乳液聚、原位乳液聚合。32］无皂孚L液聚合法无皂乳液聚義指在反应过程中完全不加乳化剂或者仅仅加入微量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度(CMC)的乳液聚合过程。有人利用原位无皂乳液聚合法制备了具有超顺磁性的CoFe204/P(St(苯乙烯)-BA(醋酸丁酯)-AOS(a-烯基磺酸钠))纳米复合粒子，并研究了引发剂用量、反应温度等对反应的影响。分析表明,微球的结构为高分子链接枝在CoFc204纳米粒子表面的核壳结构。还有人利用共