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磁性微球的表面改性
發布時間:2012-12-26 最后編輯時間2012-12-26 瀏覽次數:4473次 來源:英諾生物



        磁性微球是有機高分子和無機磁性物質的復合體,它同時兼具有機高分子微球的諸多表面功能性和磁性無機物質的磁響應性。我們要利用其表面功能性,就有必要使磁性微球表面帶上我們所希望的功能基,以提高和擴大其應用范圍。

        免疫磁性微球(Immunomagnetic Microspheres, IMMS )是表面結合有單克隆抗體的磁性微球,目前已廣泛應用于醫學診斷和環境微生物檢測等方面。由于需要在磁性微球的表面結合適當的抗體,因此要求所用的磁性微球能通過其表面的化學基團與單抗結合,或有較大的表面吸附能力能與單抗牢固結合。聚苯乙烯磁性微球強度高,表面易進行化學修飾,是比較理想的制備免疫磁性微球的骨架材料。為了提高檢測靈敏度,通常需要通過對其表面進行處理來提高它的抗體結合率,以保證IMMS表面有足夠的抗體。近年來,表面帶功能基團的磁性高分子微球通常采用將具有超順磁性的納米磁性材料與苯乙烯及其它功能單體共聚、化學改性等方法賦予其表面功能基(如-OH、-COOH、-CHO、-NH2、-SH等)。也就是說,表面改性的功能高分子微球通常由兩種途徑制備,即功能單體共聚和高分子微球功能化。在眾多聚苯乙烯微球的研究中,功能單體共聚是較實用的途徑,占較大的比例,因為功能度及交聯度易控制,而高分子微球功能化易產生副產物且功能度不易控制。在實際應用中,常常需要有親水性但不溶的高分子微球,所以常將功能單體與適當的結構單元共聚,有時還需加交聯單體以獲得交聯型高分子微球。


        表面改性微球的結構示意如圖所示。按其合成方式,制備方法有兩類:一是先得到PS微球或相應聚合物前體,再進行化學改性,常見有接枝、嵌段、交聯及表面功能化(氯甲基化、磺化、磺酞化等);另一種是將St與本身具有官能團的單體共聚,形成具有功能基的聚合物微球。這些共聚單體分子的引入又影響聚合物的粒徑、分子量、溶解性等性質及其微球的形態與特性。EI-Aasser的研究還認為某些具有親水基團的物質能與St共聚,形成的物質起共穩定劑的作用,共聚單體分子的引入,既在聚合物粒子上引入了功能團,為其進一步改性提供了條件;又可通過不同技術的運用,得到如核殼結構、中空結構、多孔結構磁體特性等不同特性的微球。這又擴大PS微球產品的應用范圍。

        單體共聚法制備磁性微球簡單易行,但是采用該方法得到的功能基只有小部分位于微球表面,而絕大部分被包埋在微球內部。采用磺化、硝化、氯甲基化及輻射等后處理方法可以有效提高表面功能基濃度,但是處理過程中的高溫及強酸性環境等對氧化鐵的分解作用限制了其應用。在生物醫學領域常用的功能基如下表所示。

        生物醫學領域常用的功能基:
                    表面功能基             化學式
                        梭基                  -COON
                        羥基                  -OH
                        氯甲基               -CH3Cl
                        醛基                  -CHO
                        胺基                  -NH2
                        聯氨基              -NHNH2
                        酞胺基              -CONH2
                        環氧基              -CH(O)CH-

        其中,最常用的表面基團是梭基和胺基,這主要是因為相對于其他基團,梭基和胺基具有以下優點:

(1) 經過長時間儲存,這兩種功能基仍然非常穩定;
(2) 目前己對配體和這兩種基團偶聯的化學方法進行了廣泛的研究,對于每種基團均有多種偶聯方法可供選擇;
(3) 蛋白質分子含有端梭基和胺基,因此能確保蛋白質能夠偶聯到帶有梭基和胺基微球的表面上;
(4) 偶聯過程中的試劑易于制備和使用。



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