亲水性磁性微球的制备与表征

纳米超顺磁性铁氧体的制备与研究/ 王慧荣等
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试验中还发现 , p H 值对磁稳定性影响效果最为显著 ,反应温度 对样品靶向性影响最大 。
制备的样品为尖晶石结构 ,大小均匀 (平均粒径为 7. 7nm) , 比饱和磁强度为 65. 7563 Am2 / kg , 具有良好的超顺磁性 ,可以 作为磁导向药物很好地应用于生物制药中 。
2. 4 磁性
微球由于内部包含有纳米磁性材料而对外显现较大的磁 性 ,便于磁分离 。这是磁性微球得到关注的一个重要原因 。磁 性微球表面具有亲水性 ,在无外磁场时可以很好地悬浮在水中 , 如图 4 (a) 所示 。该微球的悬液要半天以上的时间才可以由于 重力作用慢慢沉到瓶底 。当在此悬浮液的一侧加一个大小为 3000 Gs 的外磁场时 ,微球就会迅速地朝磁场方向移动 。大概 30s 后 ,微球全部被磁吸到靠磁场方向的瓶壁上 ,如图 4 ( b) 所 示 。撤掉外磁场 ,轻轻摇晃 ,微球又重新分散在水中 ,回到图 4 (a) 所示的状态 。
磁性微球要在生物医学方面有很好的应用 ,很重要的一点 是该微球应该有很好的生物相容性 。目前报道的很多的聚苯乙 烯 ( PSt) 微球或聚甲基丙烯酸甲酯 ( PMMA) 微球表面都是疏水 性的 ,影响了某些需要在亲水环境中的应用 。目前也有报道将 磁性 PMMA 微球用聚乙二醇表面处理 ,使其表面由疏水性变 为亲水性[7] ,但这种方法比较复杂 。
参考文献
1 Abudiab T ,Beitle R R. Preparatio n of magnetic immo bilized
(下转第 35 页)
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本文报道了一种微乳液法制备亲水性磁性微球的方法 。该 方法以磁性纳米颗粒[6 ,8～11] 为基础 ,直接通过微乳液聚合法制 备了磁性微球 ,在制备过程中加入甲基丙烯酸 ( MAA) ,得到了 以纳米磁颗粒为核 ,以聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸为高分子包裹 层的亲水性磁性微球 。并通过接触角测量仪 、付立叶红外测量 仪和振动磁强计 (VSM) 对该微球的磁性 、亲水性和微球表面基 团作了研究 。
图 2 水珠和磁性微球表面的接触角 Fig. 2 The contact angle bet ween the water droplet and
the magnetic microsphere
2. 3 FT2IR
将磁性微球烘干 ,与 KBr 混合压片 ,用红外测谱仪测量微 球的红外谱 ,如图 3 。从 PSt 磁性微球的红外谱中可以发现 , 1600cm - 1 、1491cm - 1 和 1449cm - 1 是 苯 的 骨 架 峰 , 755cm - 1 和 697cm - 1 是苯的单取代峰 。从 P ( St2MAA) 磁性微球的红外谱 中不但可以看到对应的苯的吸收峰 ,还可以看到在 1700cm - 1 处 有 1 个 很 明 显 的 峰 ( C = O 吸 收 峰 ) , 加 上 在 3400cm - 1 的 2O H 吸收峰 ,表明微球表面已经有羧基基团 。羧基基团是亲水 的 ,从而导致了磁性微球的亲水性 。
参考文献
1 王胜林 ,王强斌 ,古宏晨 ,等. 磁性微球的生物医学Байду номын сангаас用研究 进展[J ] . 化学世界 ,2001 , (7) :384
2 Lai Q Y , L u J Z , Ji X Y. St udy of p reparation and p roper2 ties o n magnetizatio n and stability for ferromagnetic fluids [J ] . Mater Chem Phys , 2000 ,66 :6
图 5 磁性微球的磁滞回线图 Fig. 5 The magnetization loops of the magnetic microspheres
3 结论
用微乳液法制备了表面亲水的 P ( St2MAA) 磁性微球 。并 通过光学显微镜 、接触角测量仪 、付立叶红外测量仪和振动磁强 计对该微球的颗粒大小 、磁性 、亲水性和表面基团作了研究 。结 果表明所制备的磁性微球粒径分布在 1～5μm 之间 ,很好地分 散在水中 ,无团聚现象 ;有很好的超顺磁性 ;表面含有羧基基团 , 与水珠的接触角为 70°,表现出良好的亲水性 。
sp heres are investigated by different techniques (i. e. optical micro scop y ,contact angle measurement ,vibrating sample magneto meter ,F T2IR) . The result s indicate t hat t he magnetic micro sp heres wit h t he size of 1～5μm are superparamag2 netic wit h low Ms and small Hc values ,dispersed wit h abundant f unctio nal gro up s (2COO H) on t he surfaces ,and well hydrop hilic wit h t he co ntact angle with water being 70°.
图 3 微球的红外图谱 Fig. 3 FT2IR of magnetic microspheres
图 4 磁性微球在有或无外磁场时在水中的状态 Fig. 4 Status of the magnetic microspheres in water
under magnetic f ield or not 将磁性微球用真空干燥箱烘干成粉末 ,然后用振动磁强计 VSM 测试其磁性 。图 5 是磁性微球的磁滞回线图 。从图 5 中 也可以看到 ,磁滞回线是一条通过原点的曲线 ,微球的剩磁 ( M r) 和矫顽力 ( Hc) 几乎都为零 ,没有磁面积 。这些都说明磁 性微球具有很好的超顺磁性 。
2 结果分析
2. 1 大小 、分散性和形貌分析
磁性微球用离心分离的方法可以得到不同大小的微球 。由 于离心分离方法本身的限制 ,微球依然有一定的分布 ,只是分布 变窄 。将磁性微球分散在水中 ,用光学显微镜进行观察 。如图
杨雄波 :男 ,1979 年生 ,硕士 ,主要研究方向为磁性高分子材料 E2mail : shiheren @56. com
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材料导报
2007 年 5 月第 21 卷专辑 Ⅷ
亲水性磁性微球的制备与表征
杨雄波 ,许瑞珍
(三峡大学理学院 ,宜昌 443002)
摘要 为了获得表面亲水性的磁性微球 ,在用微乳液法制备聚苯乙烯 ( PSt) 的过程中 ,引入聚合单体甲基丙烯 酸 (MAA) ,得到 P ( St2MAA) 磁性微球 。通过光学显微镜 、接触角测量仪 、傅立叶红外测量仪和振动磁强计对该微球 的性质进行了分析 。结果表明该微球粒径大小分布在 1～5μm 之间 ,矫顽力和剩磁为 0 ,具有很好的超顺磁性 ,表面含 有羧基基团 ,与水珠的接触角为 70°,表现出良好的亲水性 。
1. 1 磁性纳米颗粒磁流体的制备
将 4. 67g FeCl3 和 1. 71g FeCl2 溶在 250ml 水中 ,在 N2 保 护下 ,控制温度为 40 ℃,搅拌速度为 1500r/ min ,均匀滴加 100ml 氨水 (01 1mol/ L) 。当氨水滴完后 ,升高温度到 80 ℃,加入 8ml 油 酸 ,继续搅拌 45min ,然后将所得悬液分别乙醇和水磁洗几次 , 得到亲水性的磁性纳米颗粒 。将磁性颗粒分散在一定量的苯乙 烯和二乙烯基苯的混合液中 ,制成磁流体 。该磁流体可以在冰 箱中放置半年以上而不会出现沉淀现象 。
图 1 磁性微球的光学显微镜照片 Fig. 1 Optical micrography of the magnetic
microspheres ( 3000 times)
2. 2 接触角的测量
将磁性微球在真空干燥箱中烘干 ,压片 。用接触角测量仪 测试压片表面与水珠的接触角 ,如图 2 所示 。从图中可以看出 , 水珠已经大半球都渗进压片内 。用量角法测得水珠与磁性微球 压片表面的接触角为 70°。接触角小于 90°,说明压片表面具有 亲水性 ,从而说明磁性微球具有较好的亲水性 。
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亲水性磁性微球的制备与表征/ 杨雄波等
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1 是尺寸为 4～5μm (a) 和 1～2μm ( b) 的微球的显微镜照片 ,从 图中可以看到 ,微球呈球形完全分散在水中 ,没有团聚 。
Key words magnetic micro sp heres ,co ntact angle ,superparamagnetic ,f unctional gro up
0 引言
1 实验
磁性高分子微球是指将无机磁性粒子与有机高分子材料结 合形成的复合微球 ,是一种新型的功能高分子材料 。免疫磁性 微球是 20 世纪 70 年代末 80 年初代发展起来的一项免疫学新 技术 ,它是以直径 1μm 左右或更大的球形颗粒作为载体 ,将抗 原或抗体结合在此载体上 ,即成为带有免疫配基的微球 。因为 其便于分离 ,又具有高分子微球的特性而受到广泛的关注 。它 们被广泛应用在微电子器件 、生物技术和生物医药工程方面 ,例 如细胞分 离 、免 疫 酶 、蛋 白 分 离 、靶 相 药 物 和 生 物 化 学 分 析 等[1～6 ] 。
关键词 磁性微球 接触角 超顺磁性 功能基团 中图分类号 : TB383 文献标识码 :A
Preparation and Characterization of Hydrophilic Magnetic Microspheres
YAN G Xio ngbo ,XU Ruizhen
(College of Science , Three Go rges U niversity , Yichang 443002)
Abstract To gain t he hydrop hilic magnetic micro sp heres ,t he P ( St2MAA) magnetic micro sp heres are p repared by adding t he mono mer met hacrylic acid (MAA) in t he p rocess of synt hesizing t he PSt magnetic micro sp heres by micro2 emulsio n polymerization. The magnetic p roperties , hydrop hile and t he f unctional gro up on t he surfaces of t he micro2
1. 2 微乳液法制备磁性微球
将十二烷基硫酸钠/ 十六醇 ( SDS/ CA) 按 2 ∶1 质量比配成 水溶液 ,放在带有搅拌棒 、回流冷凝管 、温度计及氮气导管的四 口瓶中 。控制温度为 60 ℃,搅拌起泡 ,加入上述自制磁流体 。 45min 后 ,加入过硫酸钾 ( KPS) 和甲基丙烯酸 ( MAA) 的水溶 液 ,温度控制为 70 ℃,引发聚合 ,3h 后得到咖啡色的乳液 。再用 水磁洗该乳液 ,可以得到我们需要的亲水性磁性微球 。整个反 应过程在 N2 保护下进行 。