磁性微球的制備及其生物分離應(yīng)用

磁性微球的制備及其生物分離應(yīng)用

1.磁性微球的概述2.磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性3.磁性微球的制備4.磁性微球作為分離載體在生物分離中的應(yīng)用5.展望1.磁性微球的概述

磁性微球是由磁性粒子與各種含活性功能基團(tuán)的材料復(fù)合而成的具有一定磁性及特殊表面結(jié)構(gòu)的粒子。磁性微球的研究于20世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代以來(lái)日漸活躍。通過(guò)共聚合和表面改性，磁性微球表面可被賦予多種活性功能基團(tuán)，如-COOH、-COH、-NH2

等，也可共價(jià)結(jié)合酶、細(xì)胞、抗體等生物活性物質(zhì)。1.磁性微球的概述

因?yàn)榫哂写判裕判晕⑶蚩稍谕饧哟艌?chǎng)的作用下方便地被定位、導(dǎo)向和分離，有學(xué)者因此將其形象地稱為動(dòng)力粒子(Dynabead)。作為新型功能材料，磁性微球在生物、醫(yī)學(xué)(生物大分子分離、靶向藥物等)、細(xì)胞學(xué)(細(xì)胞標(biāo)記、細(xì)胞分離等)和環(huán)境工程(廢水處理等)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。2.磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性2.1磁性微球的結(jié)構(gòu)根據(jù)無(wú)機(jī)磁性納米粒子與提供活性功能基團(tuán)的材料形成的方式不同，可分為四種不同的結(jié)構(gòu)類型，即核殼型，包括磁性核或磁性殼型(圖A，B)，混合型(圖C)，和多層型(圖D)。2.磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性2.2磁性微球的主要特性相對(duì)于普通磁性顆粒材料，磁性微球具有良好的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，具體反映在其比表面積激增，微球官能團(tuán)密度和選擇性吸附能力增大，吸附平衡時(shí)間大大縮短；其次，它具有很好的選擇性磁響應(yīng)性，當(dāng)磁性四氧化三鐵晶體的粒徑小于30nm時(shí)，具有超順磁性，從而可以避免在使用中粒子之間發(fā)生磁性團(tuán)聚；2.磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性第三，它的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具備一定的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，能耐受一定濃度的酸堿溶液和微生物的降解，其內(nèi)含的磁性物質(zhì)不易被氧化、磁性能不易下降，并且具有一定的生物相容性，不會(huì)對(duì)生物體造成明顯的傷害；第四，磁性微球表面本身具有或通過(guò)表面改性帶有多種活性的功能基團(tuán)(如-OH，-COOH，-NH2

等)，可連接生物活性物質(zhì)(如核酸、酶等)，也可以偶聯(lián)特異性分子(如特異性配體、抗體、抗原等)來(lái)專一性的分離生物大分子。3.磁性微球的制備3.1磁性微球制備的材料磁性微球由無(wú)機(jī)磁性材料與各種提供活性功能基團(tuán)的材料復(fù)合制備而成。目前無(wú)機(jī)磁性微粒的種類很多，較常用的有金屬合金(Fe，Co，Ni)、氧化鐵(γ-Fe2O3

，F(xiàn)e3O4)、鐵氧體(CoFe2O4

，BaFe12019)、氧化鉻(Cr02)和氮化鐵(Fe4N)等，其中Fe3O4(Magnetite)是應(yīng)用最多的磁性顆粒，它很容易在水溶液中通過(guò)共沉淀或氧化共沉淀制備，其粒度、形狀和組成可以根據(jù)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件得到控制。常用提供活性功能基團(tuán)的材料主要可以分為三類：天然生物大分子材料、合成高分子材料和無(wú)機(jī)物材料

。3.磁性微球的制備天然生物大分子材料合成高分子材料無(wú)機(jī)物材料淀粉，纖維素及其衍生物，葡聚糖，殼聚糖，瓊脂糖，明膠，血清白蛋白，磷脂類聚乙二醇（PEG），聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酸，聚苯乙烯，硅烷衍生物，聚乙烯亞胺SiO2，Au制備磁性微球常用的提供活性功能基團(tuán)材料Materialwithfunctionalgroupsiscommonlyusedinpreparationofmagneticmicrosphere3.磁性微球的制備3.2磁性微球制備方法a.共沉淀法b.共混包埋法c.單體聚合法(懸浮聚合、分散聚合和乳液聚合)d.界面沉淀法

3.磁性微球的制備懸浮聚合法與其他方法相比，懸浮聚合法具有以下優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單安全，成本低；顆粒大小可控制在較小范圍；產(chǎn)品后處理簡(jiǎn)單，純度高，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)等。3.磁性微球的制備例如：懸浮聚合法制備苯乙烯磁性微球試劑：三氯化鐵(Fe3+