CN112915977A - 一种细胞分选用磁性微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种细胞分选用磁性微球及其制备方法，磁性微球的制备方法包括：在转速2000‑18000rpm条件下，利用铁盐形成磁性纳米颗粒，然后再加入硅酯，高速分散，通过溶胶凝胶法将氧化硅沉积在磁性纳米颗粒的表面，形成磁性微球，中间再加入少量的聚乙烯醇，最终在磁性纳米颗粒的表层形成一定的壳层，使得磁颗粒的表面更加亲水。本发明制备的磁性微球的亲水性和生物相容性非常好，磁性微球的pH适应范围也比较广泛，表面富有大量的醇羟基和硅羟基；微球的粒径比较均一，从十几纳米到几十纳米；工艺路线非常简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能高分子微球制备领域，尤其涉及一种细胞分选用磁性微球及其制备方法。
背景技术
免疫磁珠细胞分选是一种通过磁珠从细胞群中分离目的细胞的技术。首先，磁珠通过抗体、生物素或亲和素与目的细胞上特定的细胞表面蛋白结合。接着样本被置于磁场中，经磁珠标记的细胞在磁场的作用下被吸附。未经标记的细胞被保留在上清液中，从而以物理分离的方式分选样本中的目的细胞和非目的细胞。
生物磁分离技术的近期发展趋势是微型化、平行化和自动化，所面临的关键问题在于粒径大小均一、水中分散性好、磁响应性强、超顺磁性磁性微球的制备，以保证生物分离过程的高效性、重现性和可控性。磁性纳米粒子在疾病早期诊断及治疗中具有潜力，在生物医学领域中的发展也颇受关注。由于其快速且操作简单，免疫磁珠细胞分选是研究人员分离高纯度的特定细胞亚群的常用方法之一。它具有高纯度、快速、操作简单、成本低、可一次分离多种细胞、可自动化和细胞活率高等优点。
现有的方法都存在着一些缺陷，如种子微球的粒径不能太小、吸附的磁颗粒容易脱落、处理过程繁琐、工艺路线长等缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种细胞分选用磁性微球及其制备方法，本发明的的磁性微球制备工艺简单便捷，所制备的磁性微球粒径均匀，具有较好的亲水性和生物相容性，可用于细胞分离领域。
本发明的第一个目的是提供一种磁性微球，包括磁性纳米颗粒以及包裹于磁性纳米颗粒表面的壳层，壳层包括二氧化硅及聚乙烯醇(PVA)。
进一步地，磁性纳米颗粒为铁基磁性纳米颗粒；磁性纳米颗粒的粒径为10～100nm。
进一步地，壳层的厚度为10～100nm。
进一步地，磁性微球的粒径为50nm-200nm。
进一步地，二氧化硅的质量为磁性纳米颗粒的0.5wt％～20wt％。二氧化硅富含大量硅羟基，在凝胶过程中会吸附部分聚乙烯醇，沉积在磁颗粒表面，一方面具有一定的亲水性，另外可提高后续磁性微球在具体应用时在缓冲液中的分散性。
进一步地，聚乙烯醇的质量为磁性纳米颗粒的0.5wt％～10wt％；聚乙烯醇的分子量可以是48000～220000。聚乙烯醇具有富含大量醇羟基，可提高磁性微球表面的亲水性，同时，聚乙烯醇具有良好的生物相容性，将其修饰于磁性微球表面，可进一步提高磁性微球的生物相容性。
本发明的第二个目的是提供一种上述磁性微球的制备方法，包括以下步骤：
在pH＝11-12的水溶液中，将磁性纳米颗粒与硅酯混匀，在2000-18000rpm转速下，通过溶胶凝胶法将二氧化硅沉积在磁性纳米颗粒的表面，然后再加入聚乙烯醇反应，反应完全后得到磁性微球；或者
在pH＝11-12的水溶液中，将磁性纳米颗粒、硅酯和聚乙烯醇混匀，在2000-18000rpm转速下，通过溶胶凝胶法将二氧化硅沉积在磁性纳米颗粒的表面，同时使聚乙烯醇包裹于磁性纳米颗粒表面，得到磁性微球。
进一步地，磁性纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：
在2000-18000rpm转速下，调节铁盐水溶液的pH值至11-12，并在25-90℃下反应，反应完全后得到磁性纳米颗粒。反应时间优选0.5～5h。
进一步地，铁盐选自氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的一种或几种。
调节铁盐水溶液的pH值时，可采用碱液调节，碱液包括氢氧化钠溶液或浓氨水，氢氧化钠溶液的浓度可以是0.0001mol/L-1mol/L。
进一步地，磁性微球制备过程中，反应在50℃下进行0.5～5h。
进一步地，硅酯包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯和正硅酸丙酯中的一种或几种。
进一步地，以上涉及的反应均可在破壁机中进行。通过调节破壁机的档位，进而调节转速。
以上制备方法中，在高转速下进行，使得反应原料分散均匀、防止硅酯在凝胶过程中出现团聚。反应产物磁性微球的粒径、壳层厚度以及表面亲疏水性可调节。上述磁性微球的壳层可以是软壳层也可以是硬壳层，可通过调节聚乙烯醇和硅酯的比例来实现。
本发明还要求保护本发明所制备的磁性微球在制备细胞分选用试剂中的应用。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明制备的磁性微球的亲水性和生物相容性非常好，可以用于细胞分选，表面富有大量的醇羟基和硅羟基；微球的粒径比较均一，粒径为50nm-200nm；合成工艺路线非常简单。
本发明的磁性微球的制备方法包括磁性纳米颗粒的合成、磁性纳米颗粒表面沉积氧化硅及采用聚乙烯醇大分子修饰磁性纳米颗粒表面，工艺简单便捷。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
图1是实施例3制备的磁性微球的扫描电镜图；
图2是实施例4制备的磁性微球的扫描电镜图；
图3是实施例5制备的磁性微球的扫描电镜图；
图4是实施例6制备的磁性微球的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将0.5mol/L的Fe2+水溶液和0.5mol/L的Fe3+水溶液，按照1：2的体积比混合，倒入破壁机中，挡位调至4挡(转速为8000rpm)，迅速用0.1M NaOH调节溶液的pH至11，加热至80℃，反应30min，得到磁性纳米颗粒。
实施例2
将0.5mol/L的Fe2+水溶液和0.5mol/L的Fe3+水溶液，按照1：1.8的体积比混合，倒入破壁机中，挡位调至4挡(转速为8000rpm)，迅速用氨水调节溶液的pH至12，加热至90℃，反应30min，得到磁性纳米颗粒。
实施例3
往实施例1的反应液中加入96ml正硅酸乙酯，挡位调至7挡，加热至50℃，反应30min，得到磁性微球，见图1。
实施例4
往实施例1中的反应液加入48ml正硅酸乙酯和10ml的10wt％聚乙烯醇(分子量48000)水溶液，挡位调至7挡(14000rpm)，加热至50℃，反应30min，得到磁性微球，见图2。
实施例5
往实施例1中的反应液加入24ml正硅酸乙酯和30ml的10wt％聚乙烯醇(分子量48000)水溶液，挡位调至7挡(转速为14000rpm)，加热至50℃，反应30min，得到磁性微球，见图3。
实施例6
往实施例1中的反应液加入72ml正硅酸乙酯和5ml的4wt％聚乙烯醇(分子量220000)水溶液，挡位调至7挡(转速为14000rpm)，加热至50℃，反应30min，得到磁性微球，见图4。
以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁性微球，其特征在于：包括磁性纳米颗粒以及包裹于所述磁性纳米颗粒表面的壳层，所述壳层包括二氧化硅及聚乙烯醇。
2.根据权利要求1所述的磁性微球，其特征在于：所述磁性纳米颗粒为铁基磁性纳米颗粒；所述磁性纳米颗粒的粒径为10～100nm。
3.根据权利要求1所述的磁性微球，其特征在于：所述壳层的厚度为10～100nm。
4.根据权利要求1所述的磁性微球，其特征在于：所述二氧化硅的质量为磁性纳米颗粒的0.5wt％～20wt％。
5.根据权利要求1所述的磁性微球，其特征在于：所述聚乙烯醇的质量为磁性纳米颗粒的0.5wt％～10wt％；所述聚乙烯醇的分子量为48000～220000。
6.一种权利要求1-5中任一项所述的磁性微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在pH＝11-12的水溶液中，将磁性纳米颗粒与硅酯混匀，在2000-18000rpm转速下，通过溶胶凝胶法将二氧化硅沉积在磁性纳米颗粒的表面，然后再加入聚乙烯醇反应，反应完全后得到所述磁性微球；或者
在pH＝11-12的水溶液中，将磁性纳米颗粒、硅酯和聚乙烯醇混匀，在2000-18000rpm转速下，通过溶胶凝胶法将二氧化硅沉积在磁性纳米颗粒的表面，同时使聚乙烯醇包裹于所述磁性纳米颗粒表面，得到所述磁性微球。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：
在2000-18000rpm转速下，调节铁盐水溶液的pH值至11-12，并在25-90℃下反应，反应完全后得到所述磁性纳米颗粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述铁盐选自氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：反应在50℃下进行0.5～5h。
10.权利要求1-5中任一项所述的磁性微球在制备细胞分选用试剂中的应用。
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