改进的分散聚合法制备磁性高分子微球及其性能研究-材料物理与化学专业论文.docxVIP

华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 PAGE 1 PAGE 1 1 绪论 1.1 磁性微球的简介 1.1.1 磁性微球的概念 磁性微球是指形状为球形，直径在纳米至微米级的包含有无机磁性材料的复合 物质。磁性微球的表面一般可连上多种官能团，如羧基、羟基、氨基、巯基、羰基 等，这样就可以和很多不同的生物化学物质相联，又由于磁性微球具有磁响应性， 所以可以用来做分离提纯剂，靶向给药，酶固定化，细胞标记等。随着现代科技的 不断发展，磁性微球的应用也越来越广泛，因而对它的要求也随着增加。例如在尺 寸上的要求，要粒径均匀并且可调，还要尽可能多的连上不同的官能团，有高的生 物相容性，生物降解性等。[1-7] 1.1.2 磁性微球的特性及研究现状 由于磁性微球有很多其它物质不具备的特性，故而能在很多不同的领域中应用。 所以对其的研究也越来越热。其具体特性有：表面效应，生物相容性，生化活性， 磁效应。 表面效应：由于磁性微球的体积小，比表面积大，这样表面原子比例就增大， 表面上的原子活性增加，表现出不稳定性，这种效应就叫做表面效应。[8] 生物相容性：材料在实际应用中，引起的材料反应和宿主反应的能力，材料和 宿主的相互适应能力叫生物相容性。宿主和材料的作用主要包括两个方面，一方面 是宿主对材料的作用，如宿主对材料的腐蚀、降解、磨损、甚至破坏；另一方面是 材料对宿主的作用，如材料对宿主的毒性等。由于磁性微球大多是用在生物医药方 面，所以要求其能在生物环境中体现出可降解性和无毒性。[9] 生化活性：由于磁性微球表面一般可连有羧基、羟基、氨基、巯基、羰基等官 能团，所以可与很多生化物质进行结合反应，如连有氨基或羧基的磁性微球可与抗 体连接后，诊断和治疗疾病等。[10] 磁性能：磁性微球由于含有无机磁性材料，如 Fe3O4、γFe2O3、Fe、Co、Ni 等， 所以磁性微球具有磁响应性。这样在外加磁场作用的引导下，可以按既定的路线运 动。例如靶向给药就是在外加磁场作用下引导连有抗体或药物的磁性微球运动到病 灶，与病灶中的抗原结合，实现了既能治疗疾病又对其它组织无毒负作用的效果。 磁性微球的研究现状：目前 Invitrogen Dynal，Omega，Bangs Laboratories 等[11-13] 几家公司已经对磁性微球的研究相当成熟，已经产品化。而国内目前基本还是靠进 口，只做应用方面的研究，但进口的磁性微球价格昂贵。目前国内的研究工作日渐 热火，其中华中科技大学刘祖黎课题组[14-15]，华东理工大学古宏晨课题组对磁性微 球的研究较早，并且都已经取得了一定的成就。[16] 1.2 磁性微球的制备方法 悬浮聚合法 悬浮聚合法的聚合系统由疏水单体、亲水分散相、稳定剂、疏水性引发剂构成。 对于制备几微米到几百微米的大粒径微球有很大优势。但是由于含有引发剂的单体 油滴一般由机械搅拌的方式来制备，油滴的大小由搅拌的速度来控制决定，稳定剂 吸附在油滴表面使其稳定，所以油滴的大小不均匀，在聚合期间会不断地发生油滴 的破裂和油滴间的合并，从而导致制备出的微球粒径分布不均匀。但是由于其制备 方法比较简单，同时能较简单的将各种功能性物质包埋在微球内，因此悬浮聚合法 还是一种可取的制备微球的方法[17]。阳承利[18-19]等以疏水性 Fe3O4 磁流体和甲基丙 烯酸甲酯为聚合单体，二乙烯苯为交联剂，过氧化苯甲酰为引发剂，聚乙烯醇为稳 定剂，制备了尺寸为 10mm 粒径均匀的、磁饱和强度为 16.8emu/g 的超顺磁性聚甲基 丙烯酸甲酯微球。王强斌[16]等用改进的悬浮聚合法制备了含有羧基的聚苯乙烯磁性 微球。 分散聚合法 分散聚合法对制备纳米至微米级的粒径均匀的微球很有优势。可制备亲水性的 微球也可制备疏水性的微球。其聚合系统由可溶于溶剂的单体，引发剂，稳定剂构 成。因为是均相溶液，无单体液滴存在，成长微球直接从连续相吸收单体而聚合， 所以制备的微球粒径均匀[17]。张向阳[20]等用分散聚合法制备了表面含有羟基、粒径 为 1-5μm 磁性高分子微球。刘雪奇[21]等以苯乙烯和丙烯酸为单体，以过氧化苯甲酰 为引发剂，用分散聚合法制备了含羧基的磁性高分子微球。 1.2.3 乳液聚合法 乳液聚合法一般用来制备几十到几百纳米的微球。聚合系统由疏水性单体，水， 乳化剂，以及水溶性引发剂组成。乳液聚合的优点主要是：聚合速度快，制备的微 球的粒径均匀。胡书春[22]等用 PEG 处理 Fe3O4 得到磁流体，过硫酸钾为引发剂、分 散到苯乙烯制成乳液体系，通过乳液聚合制得粒径为 0.05-0.2μm 的核壳结构的磁性 微球。杨雄波[15]等用微乳液聚合制备了 P(St-co-MAA-co-AM）磁性微球。 1.2.4 层层自组装法 该方法制备的工艺简单