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，國內(nèi)在20世紀(jì)80年代以來日漸活躍。通過共聚合和表面改性，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

因為具有磁性，磁性微球可在外加磁場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)無機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，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，具備一定的機械強度和化學(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，不會對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機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。目前無機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機物材料

。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機物材料淀粉，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：操作簡單安全，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+