1.本发明涉及功能材料技术领域，尤其是一种木质素复合磁性微球的制备方法。
背景技术：
2.磁性纳米材料长久以来都受到人们的广泛关注和青睐，由于其具有承载能力强、磁化率高、生物相容性好等优势，在生物技术和生物医学工程领域等方面具有重要应用价值。
3.磁性微球是一类亚微米/微米级的超顺磁性颗粒，根据与磁性纳米粒子料复合的材料性质的不同，可以分为有机磁性微球和无机磁性微球。有机磁性微球，又称为磁性高分子聚合物微球，一般是通过物理或化学的方法将磁性纳米粒子与聚合物复合形成的具有磁性和特定结构的单分散复合微球。其中最为常见的是聚苯乙烯复合的磁性微球，此类微球制备工艺成熟，性能稳定是目前商业化最为成功的磁性微球材料，它在水中具有良好的分散性和稳定性，并且能够根据不同的应用需求对其表面进行化学修饰，可引入氨基、巯基、羟基和羧基等多种有机功能基团，用于固载蛋白质、核酸、小分子物质等多种客体分子以实现不同用途。而良好的顺磁性可以使磁性微球在外加磁场作用下实现分离和定向移动，在分析过程中可以集反应与分离与一体，简化分离纯化过程，在核酸提取、基因测序、细胞分离、免疫分析、固定化酶、手性分离等生命科学研究领域的得到广泛的应用。
4.目前，复合磁性微球材料的研制主要集中在源于化石资源的合成高分子聚合物，如聚苯乙烯微球复合的磁性微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球复合的磁性微球、以及聚苯乙烯共聚微球复合的磁性微球等。此类方案制备的磁性微球在应用中还存在一些缺陷，比如在生物体内存在毒性、长期稳定性及生物相容性差等问题。以及随着化石燃料的不断开采，终有面临资源短缺的风险。因此选择天然的生物质基材料合成磁性微球是解决上述问题的良好途径。木质素是自然界广泛存在的天然高分子材料，具有良好的生物相容性、可降解性、绿色环保无毒，且提取简单，成本低廉。据估计，每年由制浆造纸工业产生的木质素超过5000万吨，仅有极少部分得以利用，其它主要被用于燃烧产能，这不仅造成资源的极大浪费还给环境带来沉重的压力。因此，开发新型木质素产品提高木质素综合利用价值成为研究焦点。木质素表面存在丰富的基团，可以通过物理、化学、氢键等相互作用力与目标分子相结合。以木质素为原料合成的微球是负载磁性纳米粒子的理想载体。
5.目前报道的木质素磁性复合材料多采用原位共沉淀方法合成，虽然步骤简单，但是存在磁性材料易于团聚、粒径不均一的问题，影响材料的实际应用。
技术实现要素：
6.为了克服上述现有问题的不足，本发明提供了一种木质素复合磁性微球的制备方法。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种木质素复合磁性微球的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
s1，制备改性木质素微球，取一定量的木质素微球分散在pdda水溶液中，室温搅拌0.5-3h后离心分离，得到改性木质素微球水溶液，改性木质素微球表面带有正电荷；s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒，取一定量的fecl3和fecl2溶于适量的水中，一定温度下，加入适量的氨水，强烈搅拌，反应一段时间后，加入适量的油酸，继续搅拌一段时间后，升温80-90℃熟化1-2小时，然后分别用水和乙醇，反复磁吸分离洗涤3-5次，烘干；s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子，将油酸修饰的的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散于氯仿中，加入一定量的dmsa，60℃加热回流12h，经过离心分离，得到水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液；s4，制备木质素复合磁性微球，将一定浓度表面是正电荷的改性木质素微球水溶液与一定浓度的表面带有负电荷的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液混合，室温搅拌0.5-24h后，通过正负电荷相互吸引的作用，使得具有磁性的改性fe3o4@dmsa纳米粒子在改性木质素微球表面吸附，然后通过离心分离，得到表面吸附了四氧化三铁纳米颗粒的具有磁性的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球，将木质素复合磁性微球分散在乙醇溶液中，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中缓慢加入teos，室温下反应3-10h后，可在木质素复合磁性微球表面包覆一层均匀的二氧化硅层。
8.通过木质素是一种可再生的多环高分子有机物，其来源广泛、含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基以及醌基等活性基团并含有许多负电集团；该类基团的存在同样赋予木质素微球良好的带电性能和便于改性修饰的能力。将粒径均一且表面带有丰富的负电荷基团的木质素微球与带有相反电荷的聚电解质发生相互作用，可形成非常稳定的复合物。该复合物进一步与表面带有相反电荷的磁性纳米颗粒结合。可以极大地增强两者的结合能力，使得更多的磁性纳米颗粒能够非常牢固地结合在复合木质素微球表面。只要通过简单的更换木质素微球的粒径大小，即可获得一系列不同尺寸大小的木质素复合磁性微球。
9.采用生物质资源木质素微球替代传统高分子聚合物微球，不仅能够解决磁性微球毒性和生物相容性差的问题，还能降低生产成本，提高木质素的综合利用价值。
10.本发明方法制备的木质素复合磁性微球可用于核酸提取、基因测序、细胞分离、免疫分析、固定化酶、手性分离等生命科学研究领域。
11.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，s1中所述木质素微球的粒径为80-2000nm。
12.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，s2中所述fe3o4@oa磁性纳米颗粒的粒径为5-15nm。
13.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，s1中所述pdda水溶液的浓度为3-10mg/ml。
14.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，s3中所述改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液的浓度为3-10mg/ml。
15.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，s4中所述改性fe3o4@dmsa纳米粒子和改性木质素微球的质量比为0.1-1。
16.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，s5中所述teos的加入量与木质素复合磁性微球的质量比为1-5。
17.本发明的有益效果是，该方法制备的木质素复合磁性微球为单分散性微球，粒径均一，分散性好，不易团聚，不仅磁含量高、磁响应性快、性能稳定，更重要的是该复合磁性微球生物相容性好、细胞毒性小、非特异性吸附低并且制备工艺简单，在临床检验、诊断分析、生物分离及药物研究方面有着广泛的应用前景。
18.具体实施方式
19.实施例1：s1，制备改性木质素微球：将酶解木质素溶解在丙酮中，配置成浓度为1mg/ml的溶液，升温至35℃，向体系中滴加去离子水，滴加速度为6ml/min，水和丙酮体积比为4:6，滴加完毕后离心洗涤，得到平均粒径为80nm的木质素微球。取5g木质素微球分散在100ml浓度为5mg/ml的pdda水溶液中，室温下搅拌2h，离心分离得到改性木质素微球，分散在水溶液中备用。
20.s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒：将0.2molfecl3和0.1molfecl2溶解在500ml水中，搅拌均匀，加入氨水调节ph值至10，将反应体系升温至70℃，反应30分钟后，加入5ml油酸，而后继续保持反应2小时后，反应结束。将得到的产物用水和乙醇，通过外加磁场反复洗涤后，真空干燥成粉。
21.s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子：通过配体交换法制备可水分散外层为dmsa的改性fe3o4@dmsa纳米粒子。称取1g的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散在100ml氯仿中，制成fe3o4@oa分散液。将0.5ml的dmsa溶解在100ml的dmso中混合均匀，后加入上述fe3o4@oa分散液中，在60℃下加热回流12h，反应结束后，使用乙醇离心分离3遍，最后分散于20ml的水中，即可得到高浓度的水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液。经磁分离洗涤后配置成浓度为5mg/ml的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，即室温下搅拌2h，经过多次离心洗涤得到改性fe3o4@dmsa纳米粒子，分散在水溶液中备用。
22.s4，制备木质素复合磁性微球：将100ml浓度为10mg/ml的改性木质素微球水溶液与100ml浓度为5mg/ml改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，室温搅拌12h后，离心分离，去除上层溶液，得到fe3o4修饰的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球：将1g木质素复合磁性微球分散在200ml乙醇中，制成固含量为0.5%的分散液，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中加入1gteos，反应5h后，在木质素复合磁性微球表面修饰二氧化硅层，得到粒径为100nm二氧化硅包裹的木质素复合磁性微球。
23.实施例2：s1，制备改性木质素微球：将酶解木质素溶解在丙酮中，配置成浓度为2mg/ml的溶液，升温至35℃，向体系中滴加去离子水，滴加速度为4ml/min，水和丙酮体积比为4:6，滴加完毕后离心洗涤，得到平
均粒径为180nm的木质素微球。取5g木质素微球分散在100ml浓度为5mg/ml的pdda水溶液中，室温下搅拌2h，离心分离得到改性木质素微球，分散在水溶液中备用。
24.s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒：将0.2molfecl3和0.1molfecl2溶解在500ml水中，搅拌均匀，加入氨水调节ph值至10，将反应体系升温至70℃，反应30分钟后，加入5ml油酸，而后继续保持反应2小时后，反应结束。将得到的产物用水和乙醇，通过外加磁场反复洗涤后，真空干燥成粉。
25.s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子：通过配体交换法制备可水分散外层为dmsa的改性fe3o4@dmsa纳米粒子。称取1g的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散在100ml氯仿中，制成fe3o4@oa分散液。将0.5ml的dmsa溶解在100ml的dmso中混合均匀，后加入上述fe3o4@oa分散液中，在60℃下加热回流12h，反应结束后，使用乙醇离心分离3遍，最后分散于20ml的水中，即可得到高浓度的水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液。经磁分离洗涤后配置成浓度为5mg/ml的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，即室温下搅拌2h，经过多次离心洗涤得到改性fe3o4@dmsa纳米粒子，分散在水溶液中备用。
26.s4，制备木质素复合磁性微球：将100ml浓度为10mg/ml的改性木质素微球水溶液与100ml浓度为5mg/ml改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，室温搅拌12h后，离心分离，去除上层溶液，得到fe3o4修饰的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球：将1g木质素复合磁性微球分散在200ml乙醇中制成固含量为0.5%分散液，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中加入2gteos，反应5h后，在木质素复合磁性微球表面修饰二氧化硅层，得到粒径为200nm二氧化硅包裹的木质素复合磁性微球。
27.实施例3：s1，制备改性木质素微球：将酶解木质素溶解在丙酮中，配置成浓度为5mg/ml的溶液，升温至35℃，向体系中滴加去离子水，滴加速度为0.25ml/min，水和丙酮体积比为4:6，滴加完毕后离心洗涤，得到平均粒径为450nm的木质素微球。取5g木质素微球分散在100ml浓度为5mg/ml的pdda水溶液中，室温下搅拌2h，离心分离得到改性木质素微球，分散在水溶液中备用。
28.s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒：将0.2molfecl3和0.1molfecl2溶解在500ml水中，搅拌均匀，加入氨水调节ph值至10，将反应体系升温至70℃，反应30分钟后，加入5ml油酸，而后继续保持反应2小时后，反应结束。将得到的产物用水和乙醇，通过外加磁场反复洗涤后，真空干燥成粉。
29.s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子：通过配体交换法制备可水分散外层为dmsa的改性fe3o4@dmsa纳米粒子。称取1g的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散在100ml氯仿中，制成fe3o4@oa分散液。将0.5ml的dmsa溶解在100ml的dmso中混合均匀，后加入上述fe3o4@oa分散液中，在60℃下加热回流12h，反应结束后，使用乙醇离心分离3遍，最后分散于20ml的水中，即可得到高浓度的水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液。经磁分离洗涤后配置成浓度为5mg/ml的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，即室温下搅拌2h，经过多次离心洗涤得到改性fe3o4@dmsa纳米粒子，分散在水溶液中
备用。
30.s4，制备木质素复合磁性微球：将100ml浓度为10mg/ml的改性木质素微球水溶液与100ml浓度为5mg/ml改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，室温搅拌12h后，离心分离，去除上层溶液，得到fe3o4修饰的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球：将1g木质素复合磁性微球分散在200ml乙醇中制成固含量为0.5%分散液，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中加入3gteos，反应5h后，在木质素复合磁性微球表面修饰二氧化硅层，得到粒径为500nm二氧化硅包裹的木质素复合磁性微球。
31.实施例4：s1，制备改性木质素微球：将酶解木质素溶解在丙酮中，配置成浓度为10mg/ml的溶液，升温至35℃，向体系中滴加去离子水，滴加速度为0.125ml/min，水和丙酮体积比为4:6，滴加完毕后离心洗涤，得到平均粒径为900nm的木质素微球。取5g木质素微球分散在100ml浓度为5mg/ml的pdda水溶液中，室温下搅拌2h，离心分离得到改性木质素微球，分散在水溶液中备用。
32.s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒：将0.2molfecl3和0.1molfecl2溶解在500ml水中，搅拌均匀，加入氨水调节ph值至10，将反应体系升温至70℃，反应30分钟后，加入5ml油酸，而后继续保持反应2小时后，反应结束。将得到的产物用水和乙醇，通过外加磁场反复洗涤后，真空干燥成粉，然后称取一定量的粉末1g分散在100ml氯仿中。
33.s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子：通过配体交换法制备可水分散外层为dmsa的改性fe3o4@dmsa纳米粒子。称取1g的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散在100ml氯仿中，制成fe3o4@oa分散液。将0.5ml的dmsa溶解在100ml的dmso中混合均匀，后加入上述fe3o4@oa分散液中，在60℃下加热回流12h，反应结束后，使用乙醇离心分离3遍，最后分散于20ml的水中，即可得到高浓度的水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液。经磁分离洗涤后配置成浓度为5mg/ml的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，即室温下搅拌2h，经过多次离心洗涤得到改性fe3o4@dmsa纳米粒子，分散在水溶液中备用。
34.s4，制备木质素复合磁性微球：将100ml浓度为10mg/ml的改性木质素微球水溶液与100ml浓度为5mg/ml改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，室温搅拌12h后，离心分离，去除上层溶液，得到fe3o4修饰的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球：将1g木质素复合磁性微球分散在200ml乙醇中制成固含量为0.5%分散液，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中加入4gteos，反应5h后，在木质素复合磁性微球表面修饰二氧化硅层，得到粒径为950nm二氧化硅包裹的木质素复合磁性微球。
35.实施例5：s1，制备改性木质素微球：将酶解木质素溶解在丙酮中，配置成浓度为15mg/ml的溶液，升温至35℃，向体系
中滴加去离子水，滴加速度为0.65ml/min，水和丙酮体积比为4:6，滴加完毕后离心洗涤，得到平均粒径为2um的木质素微球。取5g木质素微球分散在100ml浓度为5mg/ml的pdda水溶液中，室温下搅拌2h，离心分离得到改性木质素微球，分散在水溶液中备用。
36.s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒：将0.2molfecl3和0.1molfecl2溶解在500ml水中，搅拌均匀，加入氨水调节ph值至10，将反应体系升温至70℃，反应30分钟后，加入5ml油酸，而后继续保持反应2小时后，反应结束。将得到的产物用水和乙醇，通过外加磁场反复洗涤后，真空干燥成粉，然后称取一定量的粉末1g分散在100ml氯仿中。
37.s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子：通过配体交换法制备可水分散外层为dmsa的改性fe3o4@dmsa纳米粒子。称取1g的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散在100ml氯仿中，制成fe3o4@oa分散液。将0.5ml的dmsa溶解在100ml的dmso中混合均匀，后加入上述fe3o4@oa分散液中，在60℃下加热回流12h，反应结束后，使用乙醇离心分离3遍，最后分散于20ml的水中，即可得到高浓度的水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液。经磁分离洗涤后配置成浓度为5mg/ml的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，即室温下搅拌2h，经过多次离心洗涤得到改性fe3o4@dmsa纳米粒子，分散在水溶液中备用。
38.s4，制备木质素复合磁性微球：将100ml浓度为10mg/ml的改性木质素微球水溶液与100ml浓度为5mg/ml改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，室温搅拌12h后，离心分离，去除上层溶液，得到fe3o4修饰的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球：将1g木质素复合磁性微球分散在200ml乙醇中制成固含量为0.5%分散液，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中加入4gteos，反应5h后，在木质素复合磁性微球表面修饰二氧化硅层，得到粒径为2050nm二氧化硅包裹的木质素复合磁性微球。
39.实施例6：s1，制备改性木质素微球：将酶解木质素溶解在丙酮中，配置成浓度为10mg/ml的溶液，升温至35℃，向体系中滴加去离子水，滴加速度为0.130ml/min，水和丙酮体积比为4:6，滴加完毕后离心洗涤，得到平均粒径为900nm的木质素微球。取5g木质素微球分散在100ml浓度为5mg/ml的pdda水溶液中，室温下搅拌2h，离心分离得到改性木质素微球，分散在水溶液中备用。
40.s2，制备油酸修饰的fe3o4@oa磁性纳米颗粒：将0.2molfecl3和0.1molfecl2溶解在500ml水中，搅拌均匀，加入氨水调节ph值至10，将反应体系升温至70℃，反应30分钟后，加入5ml油酸，而后继续保持反应2小时后，反应结束。将得到的产物用水和乙醇，通过外加磁场反复洗涤后，真空干燥成粉，然后称取一定量的粉末1g分散在100ml氯仿中。
41.s3，制备改性fe3o4@dmsa纳米粒子：通过配体交换法制备可水分散外层为dmsa的改性fe3o4@dmsa纳米粒子。称取1g的fe3o4@oa磁性纳米颗粒分散在100ml氯仿中，制成fe3o4@oa分散液。将0.5ml的dmsa溶解在100ml的dmso中混合均匀，后加入上述fe3o4@oa分散液中，在60℃下加热回流12h，反应结束
后，使用乙醇离心分离3遍，最后分散于20ml的水中，即可得到高浓度的水分散的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液。经磁分离洗涤后配置成浓度为5mg/ml的改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，即室温下搅拌2h，经过多次离心洗涤得到改性fe3o4@dmsa纳米粒子，分散在水溶液中备用。
42.s4，制备木质素复合磁性微球：将100ml浓度为10mg/ml的改性木质素微球水溶液与100ml浓度为5mg/ml改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液，室温搅拌12h后，离心分离，去除上层溶液，得到fe3o4修饰的木质素复合磁性微球；s5，制备壳层是二氧化硅的木质素复合磁性微球：将1g木质素复合磁性微球分散在200ml乙醇中，制成固含量为0.5%的分散液，加入氨水调节ph值至9-10，向体系中加入1gteos，反应5h后，在木质素复合磁性微球表面修饰二氧化硅层，得到粒径为200nm二氧化硅包裹的木质素复合磁性微球。
43.pdda即聚二烯丙基二甲基氯化铵。
44.dmso即二甲基亚砜。
45.dmsa即二巯基丁二酸。
46.teos即四乙氧基硅烷。
47.fecl2即氯化亚铁。
48.fecl3即氯化铁。
49.优选的，s1中所述木质素微球的粒径为80-2000nm。
50.优选的，s2中所述fe3o4@oa磁性纳米颗粒的粒径为5-15nm。
51.优选的，s1中所述pdda水溶液的浓度为3-10mg/ml，更为优选的浓度为5mg/ml。
52.优选的，s3中所述改性fe3o4@dmsa纳米粒子分散液的浓度为3-10mg/ml更为优选的浓度为5mg/ml。
53.优选的，s4中所述改性fe3o4@dmsa纳米粒子和改性木质素微球的质量比为0.1-1。
54.优选的，s5中所述teos的加入量与木质素复合磁性微球的质量比为1-5。
55.以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。