题目：表面可修饰的磁性荧光复合微球的制备及表征

功能性聚合物微球近年来在生物医学领域已经成为人们研究和关注的热点, 目前我国实际生产中应用的荧光微球, 多数都依赖进口, 因此研究功能性聚合物微球的制备方法具有极其重要的现实意义。鉴于此, 本实验室以悬浮乳液法制备出了高分子微凝胶为模板, 再通过溶胀法制备出了荧光发光效率高且性能稳定的荧光复合微球; 用葡聚糖对磁性纳米粒子的表面进行修饰, 采用超声化学法制备出了单分散的葡聚糖包覆的磁性纳米粒子, 再将磁性粒子和荧光物质以乳液聚合法均质包覆和包埋于高分子微球表面与体内, 制备出了磁响应性较好荧光发光效率高的磁性荧光双功能聚合物微球, 所得微球表面易于修饰, 通过改变模板组成, 磁性以及荧光物质的加入量可制备一系列不同载磁量和荧光含量的复合微球, 进而拓展其在生物医学领域的应用。具体来讲, 取得以下几方面的结果:
(1) 采用悬浮乳液法合成了丙烯酸(AA)含量不同的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚丙烯酸(AA)的聚合物模板P(NIPAM-co-AA), 以此作为微反应器, 分别用两种不同的方法制备了P(NIPAM-co-AA)-co-Alq3荧光复合微球, 再用四乙氧基硅烷(TEOS)对其表面进行修饰, 获得了表面功能化的P(NIPAM-co-AA)-Alq3- SiO2荧光复合微球。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱仪(IR)、荧光显微镜(FM)、X-射线衍射仪(XRD)等手段对其结构和性能进行表征, 探究了不同荧光物质Alq3的加入量、搅拌速度、微凝胶模板中AA含量及SiO2沉积量对其表面形貌和形成机理的影响。结果表明所制备的荧光复合微球单分散性好、荧光发光效率较高且性能稳定, 同时具有较大的比表面积、质量比可调以及具有良好的生物相容性和化学稳定性。将此类功能化的荧光复合微球用于高通量药物筛选和识别生物大分子并进一步用于生物医学领域具有重要的意义。
(2) 采用超声化学法制备出了单分散的葡聚糖包覆的磁性Fe3O4纳米粒子, 解决了磁性粒子的团聚问题。经表征表明经葡聚糖修饰后的Fe3O4纳米粒子粒径较小, 粒子形状近似球形, 具有较好的单分散性和超顺磁性。采用分散聚合法制备出了 P(NIPAM-co-AA)-Fe3O4-FITC磁性荧光双功能复合微球, 通过调整磁性粒子和荧光物质的加入量可以制备出一系列的磁性荧光复合微球。用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(IR)、荧光显微镜 (FM)、X-射线衍射仪 (XRD)和荧光分光光度计(FS)等手段对其结构和性能进行表征, 结果表明所制备的磁性荧光复合微球具有良好的磁响应性和荧光稳定性, 在不同激发光作用下可以发出多色荧光, 可以应用于不同的检测环境。此外, 我们亦可以通过控制磁性纳米粒子和荧光物质的加载量来调节最终复合材料的磁响应性和荧光强度, 这就使得磁性荧光复合微球在标记示踪和磁性分离等方面的应用更为广泛。
(3) 采用溶胀法用四乙氧基硅烷 (TEOS)对所制备的磁性荧光复合微球表面进行修饰, 得到了表面特异形貌的P(NIPAM-co-AA)-Fe3O4-FITC-SiO2磁性荧光复合微球。我们也可以通过改变TEOS的含量观察微球表面形貌结构的变化, 结果表明随着TEOS加入量的增加, 沉积在P(NIPAM-co-AA)-Fe3O4-FITC-SiO2磁性复合微球表面的SiO2量不断增多, 微球表面的花纹逐渐清晰, 同时, 磁性荧光复合微球的比表面积急剧增大。经TEOS修饰后的磁性荧光复合微球 P(NIPAM-co-AA)-Fe3O4 -FITC-SiO2具有质量比可调、表面的SiO2易于修饰、良好的生物兼容性和化学稳定性等优异性能, 使得微球进行更丰富的表面修饰变成了可能。将功能化后的荧光复合微球用于偶联特异性识别物质、蛋白质或其它配体, 使其在生物医学方面得到更广泛的应用。