本发明涉及材料领域，具体地涉及一种单分散性磁性聚合物纳米粒子的制备方法及其应用。
背景技术：
1、磁微珠是将无机磁性粒子与有机高分子聚合物结合形成的一种复合微球。有机高分子聚合物必须允许进一步的修饰才能附着各种配体，并且必须在定义的介质中稳定。羧基是用于生物医学或生物诊断应用的颗粒的最重要的表面官能团之一。羧基聚合物微球具有较大的比表面积、较强的吸附能力等有趣的性质，与各种配体特别是生物分子具有很高的反应活性，而且用羧基进行表面修饰可以提高微球分散体的胶体稳定性，防止粒子聚集，因而应用广泛。目前，制备聚合物微球的主要方法有悬浮聚合、乳液聚合、分散聚合和种子溶胀聚合。分散聚合是制备粒径在0.5～8.0μm的单分散聚合物微球的一种较新的方法。也逐渐成为合成羧基微球的主要方法。在具体实例应用中，具有室温超顺磁性的载体材料是首选的。这是因为磁珠可以很容易地被外部磁性装置分离和回收，并且磁珠也可以在外部磁场被移除后通过简单地摇动来容易地重新分散，由于其低毒、固有的生物相容性、高饱和磁化强度和临界尺寸下的室温超顺磁性，纳米fe3o4可用于磁共振成像对比度增强、催化、磁分离、磁流体、可控药物输送、生物传感器和医疗诊断等。制备纳米fe3o4的技术有很多，如微乳液法、高温热分解法、溶剂热法，尤其是化学共沉淀法，由于其操作简单、设备便宜、产物磁性好、易于大规模生产等优点而日益受到人们的青睐。通过乳液聚合、无皂乳液聚合、反相乳液聚合、细乳液聚合和悬浮聚合等方法，可以将磁性纳米粒子(fe3o4和γ-fe2o3)包裹到聚合物中，制备磁性聚合物复合粒子。悬浮聚合被认为是制备中等直径、高饱和磁化强度的磁性聚合物复合粒子的最有利方法之一。然而，得到的磁性聚合物复合粒子形态不规则，粒径分布较宽。制备球形规则、表面羧基含量和磁含量可控的微球仍然具有挑战性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种磁性聚合物纳米粒子的制备方法及应用。
2、本发明的一个方面，提供了一种磁性聚合物纳米粒子的制备方法，所述方法包括：(1)将包含磁性金属源的溶液与包含羧基聚合物纳米粒子的溶液组合得到混合溶液，(2)向所述混合溶液中加入沉淀剂以形成所述磁性聚合物纳米粒子。
3、在一些实施方式中，所述磁性金属源选自磁性金属的盐酸盐、磁性金属的硝酸盐、磁性金属的硫酸盐、磁性金属的草酸盐或其任意组合。在一些实施方式中，所述磁性金属源为铁盐，例如铁盐酸盐。在一些实施方式中，所述磁性金属源包含三价铁盐和二价铁盐，优选地，所述磁性金属源中fe3+与fe2+的摩尔比选自1.5～2.5，例如fe3+与fe2+的摩尔比为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5或其间任意值。
4、在一些实施方式中，包含磁性金属源的溶液是水性溶液，并且/或者包含羧基聚合物纳米粒子的溶液是水性溶液。
5、在一些实施方式中，所述沉淀剂选自氢氧化钠、氨水、碳酸钠和醋酸钠。在一些实施方式中，所述沉淀剂选自氢氧化钠。在一些实施方式中，所述沉淀剂选自氨水。在一些实施方式中，所述沉淀剂的量相对于所述磁性金属源的量过量。在本公开中，所述沉淀剂的量相对于所述磁性金属源的量过量指的是所述沉淀剂的摩尔量是所述磁性金属源的摩尔量(例如fe3+和fe2+的总摩尔量)的至少3倍，例如至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍、或甚至至少20倍。
6、在一些实施方式中，步骤(2)在40～80℃的温度下进行，例如在选自40、45、50、55、60、65、70、75、80℃或其间任意值的温度下进行。
7、在一些实施方式中，步骤(1)和步骤(2)均在惰性气体(例如氮气或氦气)的保护下进行。
8、在一些实施方式中，所述羧基聚合物纳米粒子是羧基聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。在一些实施方式中，所述羧基聚合物纳米粒子通过包括如下步骤的分散聚合方法制备得到：
9、1-1)将偶氮二异丁腈(aibn)和聚乙烯吡咯烷酮(pvp，例如pvp-k30)溶于水性醇溶液中得到第一混合液；
10、1-2)将所述第一混合液置于反应体系中，在惰性气体保护下加入甲基丙烯酸甲酯(mma)和苯乙烯(st)，得到第二混合液；
11、1-3)将所述第二混合液升温至预聚合温度预聚合一定时间，然后升温至聚合温度聚合一定时间得聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物；
12、1-4)使所述聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物与选自氢氧化钠、或氢氧化钾的碱接触进行水解反应，制备得到所述羧基聚合物纳米粒子。
13、在一些实施方式中，所述水性醇溶液是无水乙醇和水的混合溶液，或者无水甲醇和水的混合溶液。在一些实施方式中，所述水性醇溶液中的醇水质量比选自5:0～3:2；优选4:1。
14、在一些实施方式中，所述预聚合温度选自30～70℃，例如40～60℃，例如30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70℃或其间任意值。在一些实施方式中，所述预聚合的时间可以是20～60min，例如30～40min，例如20、25、30、35、40、45、50、55、60min或其间任意值。
15、在一些实施方式中，所述聚合温度选自50～100℃，例如60～80℃，例如50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100℃或其间任意值。在一些实施方式中，所述预聚合的时间可以是18～30h，例如20～28h，例如18、18.5、19、19.5、20、20.5、21、21.5、22、22.5、23、23.5、24、24.5、25、25.5、26、26.5、27、27.5、28、28.5、29、29.5、30h或其间任意值。
16、在一些实施方式中，所述分散聚合方法还包括在步骤1-4)之后对所述聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物进行纯化的步骤1-5)，例如使用无水乙醇、无水甲醇、水或其任意组合对所述聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物进行洗涤。
17、在一些实施方式中，所述水解反应在选自50～100℃的温度下进行，例如在选自60～80℃，例如50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100℃或其间任意值的温度下进行。
18、在一些实施方式中，通过所述分散聚合方法制备得到的羧基聚合物纳米粒子是单分散性羧基聚合物纳米粒子。
19、在一些实施方式中，所述单分散性羧基磁微珠具有约0.8～10μm的粒径，例如，约0.8～6μm，约1～6μm，约1～5μm，或约1～4μm的粒径，例如约0.8、1、1.2、1.5、1.8、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10μm或其间任意值，优选地，具有约2～3μm的粒径。
20、在一些实施方式中，所述分散聚合方法在惰性气体(例如氮气或氦气)的保护下进行。
21、在一些实施方式中，pvp与mma的质量比选自20％～60％。在一些优选的实施方式中，pvp与mma的质量比选自30％～50％。在另一些更为优选的实施方式中，pvp与mma的质量比选自35％～45％。
22、本公开的另一个方面，提供了一种单分散性羧基磁微珠，其使用本公开所述的方法制备得到。
23、本公开的又一个方面，提供了所述单分散性羧基磁微珠在对样本中的靶分子进行提取、纯化或检测中的应用。例如，所述单分散性羧基磁微珠通过与样本中的靶分子共价偶联以用于细胞分选，或用于样本中待检测的靶蛋白的浓度测定，或用于样本中待检测的靶分子如多肽的亲和层析、免疫分析，或用于样本中待检测的寡核苷酸的提取和纯化等应用。
24、有益效果
25、本发明制备的单分散性羧基磁微珠具有规则的球形，表面粗糙，且粒径均一，不粘连团聚。
26、本发明制备的单分散性羧基磁微珠具有可控的表面羧基含量，可满足不同检测条件下的需求，便于应用。
27、本发明制备的单分散性羧基磁微珠具有可控的磁含量，可通过醇水质量比来调节磁微珠的粒径大小，满足不同检测需求。
28、本发明方法简便易行，先合成水解的聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯聚合物微球，保证磁微珠的均一性，且用甲基丙烯酸甲酯作为功能化试剂更易引入羧基，也方便后续包裹fe3o4，再以此羧基微珠为模板通过经典热沉淀的方法制备磁微珠，且包裹fe3o4的效果良好、制备得到的磁微珠粒径均一、单分散性好。
29、本发明制备的磁微珠具有与jsr相似的检测效果。
1.一种磁性聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁性金属源选自磁性金属的盐酸盐、磁性金属的硝酸盐、磁性金属的硫酸盐、磁性金属的草酸盐或其任意组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁性金属源为铁盐，更优选为三价铁盐和二价铁盐的混合物，进一步优选地，所述磁性金属源中fe3+与fe2+的摩尔比选自1.5～2.5，优选地，fe3+与fe2+的摩尔比为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5或其间任意值。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包含磁性金属源的溶液是水性溶液，并且/或者所述包含羧基聚合物纳米粒子的溶液是水性溶液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂选自氢氧化钠、氨水、碳酸钠和醋酸钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)在40～80℃的温度下进行。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和所述步骤(2)均在惰性气体的保护下进行。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧基聚合物纳米粒子是羧基聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧基聚合物纳米粒子通过包括如下步骤的分散聚合方法制备得到：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述分散聚合方法还包括在步骤1-4)之后对所述聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物纯化的步骤1-5)。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述水解反应在选自50～100℃的温度下进行，优选地，在选自60～80℃的温度下进行，更优选地，在50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100℃或其间任意值的温度下进行。
12.一种单分散性磁性聚合物纳米粒子，其通过根据权利要求1～11任一项所述的制备方法得到。
13.根据权利要求12所述的单分散性磁性聚合物纳米粒子在对样本中的靶分子进行提取、纯化或检测中的应用，优选地，所述靶分子是与所述单分散性磁性聚合物纳米粒子特异性结合的多肽或寡核苷酸。
