一种新型磁性琼脂糖微球的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种新型磁性琼脂糖微球，与其它磁性琼脂糖微球相比，其具有如下特点：首先，采用具有高饱和磁化强度的超顺磁性Fe3O4颗粒作为磁性物质，保证其具有高的磁响应性能和超顺磁性；其次，在超顺磁性Fe3O4颗粒外包覆具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层形成核/壳结构的磁核，然后再将磁核填充在琼脂糖微球内得到磁性琼脂糖微球。本发明解决了磁性琼脂糖微球磁响应性能差或者容易在磁场中磁化产生剩磁的问题，通过在Fe3O4颗粒包覆具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层，使得Fe3O4颗粒耐酸碱、耐氧化性及耐其它溶剂性能显著提高，并保证磁性琼脂糖微球具有良好生物相容性，极大提高了实际应用性能。
【专利说明】一种新型磁性琼脂糖微球
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型磁性琼脂糖微球，属于生物材料领域，尤其是生物分子的分离纯化领域。
【背景技术】
[0002]近年来磁性多糖微球在生物、化学、制药及医学等领域应用日趋广泛，其主要应用包括蛋白、抗体、酶等生物分子的分离纯化、靶向药物、免疫检测、细胞分离、化学分析等。琼脂糖凝胶是天然多糖类层析介质，它具有理想介质的许多特性，比如:高亲水性、多孔性、含较多可活化羟基、不与生物大分子发生非特异性吸附等，是迄今为止应用最广泛的一种层析介质。由于琼脂糖上含有较多的可活化羟基，可以在一定的条件下接入不同的配基作为亲和层析、疏水和离子交换色谱的介质。其分离对象涉及蛋白质、核酸、肽类、糖类等水溶性生化物质，因此磁性琼脂糖微球是一种具有广泛应用前景的磁性微球。
[0003]现有的磁性琼脂糖微球，主要是通过反相悬浮法，将纳米Fe3O4、纳米Fe、微米级不锈钢颗粒和铷铁硼合金颗粒等磁性物质包埋在琼脂糖内部而制得。在实际使用过程中存在下述不足:
⑴由于琼脂糖壳层是多孔的，以纳米Fe3O4和纳米Fe做为磁性物质包埋在琼脂糖内形成磁性琼脂糖微球，由于纳米Fe3O4和纳米Fe粒径小，表面积大，在外界酸性条件下易与酸反应造成铁泄漏，导致磁性下降，同时二者在保存和使用过程中与氧化性物质接触容易被氧化而导致使用性能下降，故其耐酸性和耐氧化性差，限制了其实际应用；
⑵以微米级不锈钢颗粒和铷铁硼合金颗粒做为磁性物质包埋在琼脂糖内形成磁性琼脂糖微球，虽然耐酸碱及耐氧化性有所提高，但因颗粒粒径大，密度大，非常容易沉降，主要应用在膨胀床领域，应用范围窄，并且易在磁场中磁化而具有剩磁，导致磁性琼脂糖微球间易磁吸团聚，不易分散；
⑶应用于生物、医学等领域时，如果采用琼脂糖直接包埋纳米Fe3O4、纳米Fe、微米级的不锈钢颗粒和铷铁硼合金颗粒等磁性物质，由于里面包埋的磁性物质生物相容性较差，在使用过程中，生物分子会通过琼脂糖壳层上的孔道进入微球内部并直接与包埋的磁性物质接触，从而导致某些生物分子失活或者造成较强的非特异性吸附。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的新型磁性琼脂糖微球，具有耐酸，耐氧化，生物相容性好、高饱和磁化强度和超顺磁性等特点。本发明是通过下述技术方案达成:
一种新型磁性琼脂糖微球，以具有高饱和磁化强度的超顺磁性Fe3O4颗粒作为磁性物质，在所述超顺磁性Fe3O4颗粒外包覆具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层形成核/壳结构的磁核，然后再将磁核填充在琼脂糖微球内形成磁性琼脂糖微球。
[0005]本发明进一步地，所述Fe3O4颗粒的饱和磁化强度大于50emu/g，且具有超顺磁性。[0006]本发明进一步地，所述壳层包括无机物壳层或高分子聚合物壳层，优选地，所述无机物壳层包括SiO2，所述高分子聚合物壳包括聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚羟乙基甲基丙烯酸酯。
[0007]本发明进一步地，所述超顺磁性Fe3O4颗粒与所述壳层的质量比1:1~9:1，琼脂糖与核/壳结构的磁核质量比为1:1~10:1。
[0008]本发明进一步地,所述核/壳结构的磁核的粒径在0.3Mm~2 μ m之间，其饱和磁化强度大于55emu/g。
[0009]本发明进一步地,所述新型磁性琼脂糖微球的粒径在20Mm~165Mm之间。
[0010]本发明的应用施行，其显著的技术效果体现在:
①本发明采用具有高饱和磁化强度的超顺磁性Fe3O4颗粒作为磁性物质，改善了原有技术制备的磁性琼脂糖微球磁响应性能差或者容易在磁场中磁化产生剩磁的问题；
②通过在磁性Fe3O4表面引入一层具有化学惰性、亲水性及生物相容性良好的壳层，使得磁性琼脂糖耐酸碱、耐氧化性及耐其它溶剂性能显著提高，同时改善了磁核的生物相容性，保证整个磁性琼脂糖微球都具有良好的生物相容性，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明新型磁性琼脂糖微球的结构示意图；
图2是本发明新型磁性琼脂糖微球的显微镜照片图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与具 体实施例对本发明进行说明，所举的实施例仅是对本发明产品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本发明，但并不会限制本发明范围。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0013]本发明涉及一种新型磁性琼脂糖微球，以具有高饱和磁化强度的超顺磁性Fe3O4颗粒作为磁性物质，使得最终制备得到的磁性琼脂糖微球具有高饱和磁化强度和超顺磁性，这样既能保证其具有极快的磁响应时间，又能保证其在磁场中不被磁化而产生剩磁。
[0014]如图1所示，为本发明新型磁性琼脂糖微球的结构示意图，所述Fe3O4/ SiO2磁核的饱和磁化强度大于70emu/g，具有超顺磁性，在所述超顺磁性Fe3O4颗粒外包覆具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层而形成磁核，所述壳层的材料包括无机物或高分子聚合物。优选地，所述无机物包括但不限于SiO2，所述高分子聚合物包括但不限于聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚羟乙基甲基丙烯酸酯。
[0015]上述壳层可以有效的保护其内包覆的磁性物质，提高磁性琼脂糖微球的耐酸碱性、耐氧化性及耐受其它溶剂的性能；避免使用过程中铁泄漏或者因氧化而造成磁性降低；同时由于壳层具有亲水性，能够与后续包被的亲水性琼脂糖层很好的相容，利于磁性物质在其内均匀分散，如图2所示；另外壳层还具有良好的生物相容性，使得本发明在后续生物分子分离纯化过程中，不会使生物分子失活，也不会造成非特异性吸附。
[0016]在所述磁核外还包覆有琼脂糖层，琼脂糖与核/壳结构的磁核质量比为1:1~10:1,所述超顺磁性Fe3O4颗粒与所述壳层的质量比1:1~9:1。具体地,所述核/壳结构的磁核的粒径在0.3μηι~2 μ m之间,其饱和磁化强度大于55emu/g。由上,本发明最终制得的新型磁性琼脂糖微球的粒径在20Mm~165Mm之间。
[0017]【实施例1】
以Fe304/Si02为磁核的磁性琼脂糖微球的制备:
用500mL量筒量取400mL环己烷加入1000mL三口烧瓶中，然后再加入4mL司班85，将三口烧瓶置于60°C恒温水浴中，电动机械搅拌30min。
[0018]用分析天平称取6.0g琼脂糖粉加入500mL锥形瓶中，然后加入100mLFe304/Si02含量为5mg/mL的水溶液，将上述溶液加热溶解；调整上述环己烷油相中的搅拌速度为1600rpm，将制备得到的含有Fe304/Si02的琼脂糖溶液缓慢加入环己烷油相中，加完后保持1600rpm的转速搅拌60min，最后停止水浴加热，将水浴锅中的热水抽出，加入冰水冷却IOmin使得微球固化，固化后的微球经洗涤净化后得到粒径为20Mm~165Mm的磁性琼脂糖微球。
[0019]【实施例2】
以Fe304/PGMA (聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)为磁核的磁性琼脂糖微球的制备:
参考实施例1的方式用Fe304/PGMA代替Fe304/Si02作为磁核可得到粒径为20Mm~165Mm的包埋Fe304/PGMA的磁性琼脂糖微球。
[0020]【实施例3】
以Fe304/Si02为磁核 的磁性琼脂糖微球的制备:
用500mL量筒量取400mL环己烷加入1000mL三口烧瓶中，然后再加入8mL司班85，将三口烧瓶置于70°C恒温水浴中，电动机械搅拌30min。
[0021]用分析天平称取6.0g琼脂糖粉加入500mL锥形瓶中，然后加入IOOmL Fe304/Si02含量为5mg/mL的水溶液，加热溶解；最后调整上述环己烷油相中的搅拌速度为2000rpm，将制备得到的琼脂糖溶液缓慢加入油相中，加完后保持2000rpm的转速搅拌60min,最后停止水浴加热，将水浴锅中的热水抽出，加入冰水冷却IOmin使得微球固化，固化后的微球经洗涤净化后得到粒径为20Mm~75Mm的磁性琼脂糖微球。
[0022]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于: 以具有高饱和磁化强度的超顺磁性Fe3O4颗粒作为磁性物质，在所述超顺磁性Fe3O4颗粒外包覆具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层形成核/壳结构的磁核，然后再将磁核填充在琼脂糖微球内形成磁性琼脂糖微球。
2.根据权利要求1所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述Fe3O4颗粒的饱和磁化强度大于70emu/g，且具有超顺磁性。
3.根据权利要求1所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述壳层包括无机物壳层或高分子聚合物壳层。
4.根据权利要求3所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述无机物壳层包括S i O2层。
5.根据权利要求3所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述高分子聚合物壳层包括聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚羟乙基甲基丙稀Ife酷。
6.根据权利要求1所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述超顺磁性Fe3O4颗粒与所述壳层的质量比1:1~9: 1，所述琼脂糖与所述核/壳结构的磁核质量比为1:1~10:1。
7.根据权利要求1所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述核/壳结构的磁核的粒径在0.3Mm~2 μ m之间。
8.根据权利要求1所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述核/壳结构的饱和磁化强度大于55emu/g。
9.根据权利要求1所述的一种新型磁性琼脂糖微球，其特征在于:所述新型磁性琼脂糖微球的粒径在20Mm~165Mm之间。
【文档编号】C08J3/12GK103483626SQ201310420312
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】任辉, 秦炜, 谭建雄 申请人:海狸纳米科技（苏州）有限公司