材料化学论文

山西大同大学山西大同大学 材材 料料 化化 学学 论文题目论文题目 磁性高分子微球材料 学院学院 化学与环境工程学院 专业名称专业名称 化学 班级班级 三班 姓名姓名 昝妮 学号学号 100703011338 摘摘 要要 本文对新型功能材料磁性高分子微球的组成 制备方法 应用及其发 展前景进行了简要介绍 关键词关键词 磁性高分子微球 包埋法 聚合法 沉积法 应用 前言前言 磁性高分子微球是最近发展起来的一种新型功能高分子材料 它兼具磁性 粒子和高分子粒子的特性 既可方便的从介质中分离 又可对其表面进行修饰 从而赋予其表面多种功能团 因为其具有优异的特性 得以广泛应用于精细化 工 生物医学 生物工程学 细胞学等诸多领域 近年来适应不同要求的磁性 高分子微球已成为一个新的研究热点 本文就磁性高分子微球作简要介绍 正文正文 1 1 磁性高分子微球的原理及分类 磁性高分子微球的原理及分类 1 11 1 磁性高分子微球的定义磁性高分子微球的定义 磁性高分子微球是指通过适当的方法使聚合物与无机物结合起来 形成具 有一定磁性及特殊结构的微球 1 21 2 磁性高分子微球的分类磁性高分子微球的分类 就目前国内外的研究状况 磁性高分子微球按结构可分为三类 A 类是核为磁性材料 壳为聚合物的核 壳式结构 B 类是核为高分子材料 壳为磁性材料的核 壳式结构 C 类是内层 外层均为高分子材料 中间层是磁性材料的夹心式结构 2 2 磁性高分子微球的制备方法 磁性高分子微球的制备方法 磁性高分子微球的制备方法很多 如包埋法 单体聚合法 化学液相沉积法 等 以及最新的生物合成法 2 12 1 包埋法包埋法 将磁性粒子分散于高分子溶液中 通过雾化 絮凝 沉积 蒸发等方法得 到内部包有一定量磁性微粒的高分子微球 该法得到的磁性高分子微球 其磁 性微粒与大分子之间主要是通过范德华力 氢键和螯合作用以及功能基间的共 价键相结合 微球粒径分布宽 粒径不易控制 壳层中难免混有溶剂和沉淀剂 常用的包埋材料有纤维素 尼龙 磷脂 聚酰胺 聚丙烯酰胺 硅烷化合 物等 2 22 2 单体聚合法单体聚合法 将磁性粒子均匀分散到含有单体的溶液或乳液中 利用引发剂引发单体进 行聚合反应 即可得到内部包有一定量磁性微粒的高分子微球 该法得到的高 分子微球粒径较大 而且磁响应性强 迄今为止 单体聚合法合成磁性微球的方法主要有 悬浮聚合 分散聚合 乳液聚合 包括乳液聚合 种子聚合 等 单体聚合法成功的关键在于确保单体的聚合反应在磁性粒子表面顺利进行 由于磁性粒子是亲水性的 所以亲水性单体 如多糖化合物 容易在磁性粒子 表面进行聚合 而对于亲油性单体 如苯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 聚合反应难 以在磁性微粒表面进行 因此需要对磁性微粒进行预处理或适当改变聚合体系 的有机相组成 2 32 3 化学液相沉积法化学液相沉积法 把一定浓度的金属阳离子渗透和交换到大孔树脂中去 然后利用化学反应 使金属离子转化为磁性金属氧化物 使之均匀分布在聚合物的孔结构中 将渗 透和转化步骤反复进行 即可制成磁性高分子微球 化学液相沉积法的步骤 把多孔渗水的聚合物粒子浸泡在磁性金属盐的前 驱体溶液中 然后用稀释的氢氧化钠溶液中和 使金属盐转变为磁性粒子并吸 附到聚合物的孔隙中 聚合物粒子包括二乙烯基苯交联的聚苯乙烯 磺化或胺 化交联的聚苯乙烯等 而被沉积的可以是铁 钴 镍的氧化物或其与碱金属 稀土金属的复合氧化物等 重复溶胀和中和的步骤可以调节微球中的磁性物质 含量 2 42 4 生物合成法生物合成法 自然界中存在一些向磁微生物 如小螺菌细胞中铁含量极高 为干燥菌体的 318 比一般的微生物铁含量高 100 倍 它们都单畴晶体 有超常磁性 向磁微生 物在沿着地球磁力线移动时可以在体内合成生物膜包被的超微磁粒体 如将其由 向磁微生物中分离 就可以大量地生产粒径均匀的天然磁微球 细菌磁性粒子具有形状小 均匀 机体适应性好的特点 如果药物释放装 置采用向磁性细菌合成的磁性微粒 就可得到更好的治疗效果 另外细菌内的磁 性微粒为蛋白质和脂膜所包裹 利用这种膜可以使天然磁微球应用于人造磁微球 难以达到的药物释放 分离 计量等目的 目前向磁性细菌尚处于基础研究阶 段 有待于进一步研究 3 3 磁性高分子微球的应用 磁性高分子微球的应用 由于磁性高分子微球具有磁性 在磁场作用下可定向运动到特定部位 或 迅速从周围介质中分离出来 具有磁响应性和不同的表面功能性 因此自 70 年 代中期以来 磁性高分子微球不但在细胞分离 固定化酶 免疫测定 生物导 弹 脱氧核糖核酸 DNA 分离及核酸杂交等领域得到广泛的研究 而且在有机 和生化合成 环境及食品微生物检测等方面的应用研究也日益增多 下文就磁 性高分子微球在部分领域的最新应用进展做一简介 3 13 1 免疫测定免疫测定 免疫测定的目的是确定溶液中免疫活性分子 如抗原 抗体的浓度 研究 者利用磁性高分子微球比表面积大 易分离 表面可功能化等优点将其用于免 疫测定 例如用于氨甲蝶呤 甲状腺素 催乳激素 地谷新等的放射免疫测定 RIA 内质醇 氢化可的松 的荧光免疫测定 FIA VB12 的非放射免疫测 定 Non RIA 等 与传统方法相比 它们具有特异性好 灵敏度高 准确性好 的优点 将磁性微球用于免疫电化学发光分析 对食品和环境水样中的大肠杆 菌和沙门氏伤寒菌进行了快速准确的测定 利用硅烷化正铁盐进行放射性免疫 测定 3 23 2 生物导弹生物导弹 磁性药物微球是磁性药物制剂的一种类型 是靶向给药系统的新剂型 在 磁性纳米粒子表面涂覆高分子 再与蛋白质相结合 以这种磁性纳米粒子作为 药物的载体 然后静脉注射到动物体内 在外加磁场下通过纳米微粒的磁性导 航 使其移向病变部位 就可达到定向治疗的目的 动物临床实验证实 带有磁性的纳米微粒是发展这种技术的最有前途的对 象 异位栓塞及梗死是介入治疗仍有待解决的严重并发症 磁控血管内磁性微 球栓塞具有磁控导向 靶位栓塞等优点 为解决上述难题提供了新的途径 惠 旭辉等用自制的聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 磁性微球血管内栓塞效果及对血细 胞的影响进行研究 术中栓塞观察 注射磁性微球后均有磁栓固位于磁控处股 动脉管腔内 形成灰黑色栓塞 栓塞以下动脉搏动消失 颜色苍白 磁栓 15 分 钟断磁 磁栓无脱落及移位 股动脉下段血供无再通 通过动力学研究测试了 其固定蛋白质的能力 这些性能的提高导致了磁性微球在药理学 分子生物化 学和生物医药学的新型应用 3 33 3 有机和生化合成有机和生化合成 近几年来 组合化学因能快速合成巨大的化合物库 用以满足生物学测试 的要求 因此得以迅猛发展 从而使固相有机合成技术得以复兴 而以磁性微 球为载体的固相有机合成技术 不仅可充分发挥固相合成的优势 而且在反应 完成后 可迅速地将目标产物从剩余反应物 副产物及溶剂中方便地分离出来 且不影响产物的性质与纯度 3 43 4 环境 食品生物检测环境 食品生物检测 以磁性微球为基础的免疫磁性分离 IMS 技术不但广泛应用于医学 生物 学的各个领域 而且在环境和食品卫生检测方面的应用也初见端倪 沙门氏菌 是引起食物中毒最常见的菌属之一 曾有报道用免疫磁性分离技术从乳及乳制 品 肉类和蔬菜中分离出沙门氏菌 其检测限为每克 1 102 个细菌 免疫磁分 离技术可快速将目标微生物从样品中分离出来 如果与其它检验方法 如酶联 免疫吸附分析 ELISA 多聚酶链式反应 PCR 荧光免疫分析 FIA 电子 化学发光 ECL 相结合 则可数倍地提高分离效率和检测极限 利用 IMS 技术 不进行过滤等预处理 直接对环境水样本进行检测 用该方法能快速有效地探 测环境中水的 E coli0157 H7 2 103 个细胞 ml 其分析灵敏度为 84 87 以及利用 IMS PCR 法 可在 7 内检测 5 100 样本中少至一个的 C parvum 卵 囊 该方法的快速性和灵敏性足以使其胜任饮用水中 C parvum 污染的常规检测 4 4 对磁性高分子微球材料的展望 对磁性高分子微球材料的展望 磁性高分子微球已广泛应用于生物医学及工程等多个领域 人们在微球的磁 响应性 粒径大小及分布 表面亲水或疏水性 生物相容性及稳定性等方面的 研究都取得了较大的进展 但在怎样合成粒径小且磁响应性又好的微球 如何提高磁微球表面功能基的 活性 如何改善磁微球生物相容性 怎样改进和扩展微球表面的功能性以拓展其 应用范围等方面还有许多工作要做 同时 人们对磁性微球形成的机制 无机磁粒 子与有机高分子之间的作用性质等基本理论的研究还显不足 在这些方面的改进应该是今后此领域的研究重点和热点 可以预期 随着人 们对磁性高分子微球研究的不断深入 必将引起制备和应用技术的革命性进步 参考文献参考文献 1 王韶晖 张萍 赵树高 王声乐 磁性高分子材料的研究进展 J 1 青岛 化工学院高分子科学与工程学院 2 南京斯威特集团博士后工作站 3 南京大学物 理系固体微结构物理国家重点实验室 2002 23 2 23 26 2 杨鹏飞 孟凡君 鲁成学