[发明专利]用两端带羧基的直链亲水聚合物包被纳米磁芯制备微纳米磁性材料的方法及其应用

摘要

一种用两端带羧基的直链亲水聚合物包被磁流体制备微纳米磁性材料的方法及其应用；具体涉及将两端为羟基或氨基的聚乙二醇或寡聚甘氨酸链与马来酸酐、琥珀酸酐反应得两端有羧基但仅有一个或两个碳碳双键的单体；用化学共沉淀法制备纳米磁芯并用带双键的短链单体分散成磁流体；在水/二辛基琥珀酸酯磺酸/正庚烷或类似微乳体系，用有两个双键的短链单体加上仅一个双键的长链单体或类似混合物、交联剂、催化剂和引发剂，自由基共聚合包被磁流体，获得表面有大量羧基的亲水微纳米磁珠；常用蛋白包括但不限于药物靶蛋白或链亲和素或免疫分析用捕获多抗、小分子配体、核酸，都可直接固定化在此磁珠上用于基于磁力生物亲和分离或靶向运送。

主权项

一种用两端带羧基的直链亲水聚合物包被纳米磁芯制备微纳米磁性材料的方法及其应用，此微纳米磁性材料制备的特征性过程如下：(一)用两端为羟基或氨基或一端为羟基而另一端为氨基的聚乙二醇或寡聚甘氨酸类直链化合物或聚合物，与马来酸酐、琥珀酸酐或类似物反应制成含至少一个羧基且至少一个碳碳双键的直链亲水不饱和羧酸为单体用于自由基聚合包被纳米磁芯，单体及其制备特征包括：(1)以平均分子量为60到10000道尔顿但不限于此分子量范围的聚乙二醇，与马来酸酐反应制备两端都有羧基且含碳碳双键的聚合物；或一端与马来酸酐而另一端与琥珀酸酐分别反应生成两端含羧基但仅一端含共轭碳碳双键的直链双羧酸衍生物；或一端与马来酸酐反应而另一端与丙烯酰氯或丙烯酸反应生成一端为羧基但两端都有碳碳双键的直链单羧酸衍生物；或一端与丙烯酰氯或丙烯酸反应生成碳碳双键而另一端与丁二酸酐反应生成羧酸衍生物；或用或寡聚甘氨酸与马来酸酐、丙烯酰氯反应得到含有碳碳双键和羧基的聚合物；或者用聚乙二醇与马来酸酐反应生成仅仅一端有碳碳双键且有羧基的聚合物；(2)用双甘肽、寡聚甘氨酸、寡聚(3‑氨基丙酸)或寡聚(4‑氨基丁酸)类寡聚直链酰胺，与丙烯酰氯或马来酸酐反应得到仅一端含有一个碳碳双键且至少含有一个羧基的直链衍生物；(3)用乙二醇、一缩乙二醇、二缩乙二醇、乙二胺类短链化合物，与马来酸酐反应得对应双马来酸单酯或单酰胺；或用这些直链化合物的一端与马来酸酐反应制得单马来酸单酯单酰胺而另一端与琥珀酸酐反应得仅有一个碳碳双键但两端都有羧基的短链双羧酸化合物；(4)用乙醇胺与过量马来酸酐反应得O，N‑双‑(马来单酰)‑乙醇胺；用乙醇胺与不过量马来酸酐反应再与略过量琥珀酸酐反应得N‑(马来单酰)‑O‑(琥珀单酰)‑乙醇胺；(5)这些两端至少含有一个羧基且含至少一个碳碳双键的直链亲水化合物或聚合物称为本发明所需通过自由基聚合反应包被纳米磁芯即磁流体的单体；(6)在二氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二氧六环或其它有机溶剂中反应制备这些单体，除去大部分溶剂后用乙醚或其它醚类沉淀单体，再用醚洗涤后就可直接用；当两端可反应基团所连物质不同时，在第一步用含碳碳双键的过量马来酸酐或丙烯酰氯进行反应，使所得产物能作为可自由基聚合包被磁流体的单体；用寡聚甘氨酸时还可用水为溶剂；(7)此类单体两端或一端也可用磺酸；将直链化合物/聚合物两端羟基转变成巯基氧化生成磺酸，或者将两端的羧基转变成酰氯或活泼酯后与氨基乙磺酸即牛磺酸反应；将两端为羧基的这些单体活化成活泼酯或酰氯后与氨基乙磺酸或类似氨基磺酸反应可得到两端为磺酸的单体，或控制氨基磺酸的量并在反应后控制水解可制得一端为磺酸的单体；(二)用化学共沉淀法或其它恰当方法制备Fe3O4纳米磁芯，特征性过程包括：(1)将二价和三价铁盐水溶液混合，惰性气体保护和机械搅拌，用浓氨水制备Fe3O4磁芯；所用三价铁和二价铁的摩尔比例对应从2.5∶1到1∶1但不限于此范围；(2)再用步骤(一)所得至少含有一个羧基的一种直链亲水化合物或聚合物衍生物或其两种的混合物为分散剂，或用马来酸，或用所制备单体与短链多羧酸混合物分散，获得粒径在10‑500nm间且悬浮稳定性好的纳米磁芯即磁流体；(三)用油包水微乳体系分散磁流体和含至少一个羧基且至少一个碳碳双键的单体，自由基聚合包被磁流体制备表面带大量羧基的亲水微纳米磁性材料，特征性过程包括：(1)选步骤(一)所得两端至少有一个羧基或磺酸且至少有一个碳碳双键的一种单体，或两种或多种此类单体混合物，作为单体自由基聚合包被磁流体，并同时提供通过柔性直链连接臂伸展到磁性微球表面而基本没有空间位阻的羧基用于与所需生物分子链接；(2)将上述包被用单体和磁流体在水相混匀，以二辛基琥珀酸磺酸钠即AOT为表面活性剂或类似物为表面活性剂，并机械搅拌将分散到AOT/正庚烷中制成反相微乳体系；(3)加甲叉双丙烯酰胺或其它含有两个及以上碳碳双键且分子量低于600道尔顿的类似水溶性物质为交联剂，用过硫酸铵或过硫酸钾或类似的水溶性物质为引发剂，用N，N，N’，N’‑四甲基乙二胺或类似乙二胺为催化剂，在20到60度和惰性气体及机械搅拌下聚合包被磁流体；来自直链单体的长链在包被后的产物中转变成连接臂，其末端的羧基用于固定化功能分子；(4)所得带柔性长链连接臂和羧基官能团的表面亲水微纳米磁性材料且以下称磁珠，用四氢呋喃且以下缩写为THF、甲醇/丙酮、缓冲液等反复洗涤至无可检测的小分子物质或单体；(5)将所得表面亲水微纳米磁珠用中性磷酸缓冲液或蒸馏水或THF保存备用。