聚甲基丙烯酸磁性微球的制备及其在生物分离纯化和载药中的初步应用

论文摘要

由于磁性高分子微球具有超顺磁性、粒径均一、表面可固定生物活性物质等特点,所以在生命科学研究和靶向给药中得到了广泛应用。近年来,智能型(如温度、pH条件敏感)的磁性高分子微球得到了更多的关注。本研究首先采用反相乳液聚合法制备出具有单分散性的聚甲基丙烯酸(PMAA)高分子微球,并对其合成条件进行了细致的优化,对其粒径、形貌等进行了表征。在此基础上,进一步合成出含有Fe304超顺磁性纳米粒子的聚甲基丙烯酸复合微球(Fe3O4/PMAA)。利用扫描电镜,激光粒度散射仪,热重分析仪以及振动样品磁强计等对磁性高分子微球进行表征,结果表明Fe3O4/PMAA是表面含有丰富的羧基功能基团的磁性复合微球,平均粒径约为50μm,磁含量最高可达37%,饱和磁化强度为18 emu／g,另外这种复合微球还显示出特有的pH敏感性。Fe3O4/PMAA磁性高分子微球被进一步应用于生物分离和体外载药的初步研究。这种高分子微球可以固定不同分子量和等电点(pI)的蛋白质,如人免疫球蛋白G(IgG),牛血清白蛋白(BSA),金黄色葡萄球菌蛋白A(SPA)以及伴刀豆球蛋白凝集素(ConA)。结果表明：不同蛋白质在pH值为7的条件下固定化效率最大,且0.2 mg的蛋白质在5 mg磁性高分子微球的固定化效率可以达到80%。因其表面含有羧基功能团,在PEG和高盐条件下被用于纯化质粒DNA (pDNA),能从1.5 m1大肠杆菌菌液中提取得到纯度较高的pDNA,产量可达5.37μg。最后,根据Fe3O4/PMAA微球在不同pH值下溶胀度、渗透性的差异,进行了阿霉素和左氧氟沙星的载药及其药物释放的研究,结果表明：在投料比为50%时,磁性复合微球对于阿霉素的载药率为48.5%,包封率为97%,60 min时的释药量为95.1μg；对于左氧氟沙星的载药率为4.8%,包封率为18.7%,30 min时的释药量为102μg。初步判断Fe3O4/PMAA微球可以作为载药和释药的载体。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文章综述
• 1 磁性高分子微球研究概况
• 2 磁性高分子微球的制备
• 2.1 磁性纳米粒子的制备
• 2.1.1 化学共沉淀法
• 2.1.2 高温分解法（热分散法）
• 2.1.3 水热（合成）法
• 2.2 磁性纳米粒子的表面修饰
• 2.3 磁性高分子微球的分类
• 2.4 磁性高分子微球的合成
• 2.4.1 包埋法
• 2.4.2 原位法
• 2.4.3 单体聚合
• 3 磁性高分子微球的应用
• 3.1 在生物医学领域的应用
• 3.1.1 免疫学检测
• 3.1.2 在磁导靶向给药方面的应用
• 3.2 在生化分离领域的应用
• 3.2.1 在固定化酶方面的应用
• 3.2.2 在蛋白质分离与纯化方面的应用
• 3.2.3 在核酸分离中的应用
• 3.2.4 细胞分离
• 4 生物医用高分子复合微球
• 5 环境敏感型高分子水凝胶微球
• 5.1 环境敏感型高分子微球的类型
• 5.2 环境敏感性高分子微球的应用
• 6 研究背景及研究思路（论文的出发点和主要工作）
• 第二章 聚甲基丙烯酸微球的制备
• 1 实验材料与仪器
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器
• 2 实验方法
• 2.1 反相乳液法制备聚甲基丙烯酸微球
• 2.2 聚甲基丙烯酸微球的表征
• 2.2.1 激光粒度散射仪分析
• 2.2.2 电子扫描显微镜表征
• 2.2.3 热失重（TG）分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 反应条件的优化
• 3.1.1 反应温度对微球形成的影响
• 3.1.2 交联剂用量对微球形貌的影响
• 3.1.3 促进剂溶剂及用量的改变对微球形貌、粒度分布的影响
• 3.1.4 单体水相pH值对微球形貌的影响
• 3.2 不同粒径的聚甲基丙烯酸微球
• 3.3 溶剂对微球的影响
• 本章小结
• 第三章 聚甲基丙烯酸磁性复合微球的制备
• 1 实验材料与仪器
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器
• 2 实验方法
• 2.1 反相乳液法制备聚甲基丙烯酸磁性复合微球
• 3O₄制备'>2.1.1 柠檬酸修饰的Fe₃O₄制备
• 3O₄/PMAA复合微球的制备'>2.1.2 Fe₃O₄/PMAA复合微球的制备
• 2.2 聚甲基丙烯酸磁性复合微球的表征
• 2.2.1 电子显微镜表征
• 2.2.2 粒度分布检测
• 2.2.3 热失重（TG）分析
• 2.2.4 磁学性能表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 反应条件的优化
• 3.2 不同粒径聚甲基丙烯酸磁性高分子复合微球的制备
• 3.3 不同磁含量聚甲基丙烯酸磁性高分子复合微球的制备
• 3.4 溶剂对微球的影响
• 本章小结
• 第四章 聚甲基丙烯酸磁性复合微球应用于蛋白质固定化的研究
• 1 实验材料与仪器
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器
• 1.3 主要溶液的配制
• 2 实验方法
• 2.1 磁性复合微球固定化人IgG
• 2.1.1 pH值对微球固定化人IgG的影响
• 2.1.2 人IgG固定化时间的确定
• 2.3 磁性复合微球固定化BSA
• 2.3.1 pH值对微球固定化BSA的影响
• 2.4 磁性复合微球固定化ConA
• 2.4.1 温度对微球固定化ConA的影响
• 2.4.2 pH值对微球固定化ConA的影响
• 2.5 磁性复合微球固定化SPA
• 2.5.1 pH值对微球固定化SPA的影响
• 3O₄/PMAA-SPA磁复合微球纯化人血清中的IgG的初步探索'>2.5.2 Fe₃O₄/PMAA-SPA磁复合微球纯化人血清中的IgG的初步探索
• 3 结果与讨论
• 3.1 IgG固定化条件的优化
• 3.1.1 不同缓冲液体系对微球固定化人IgG的影响
• 3.1.2 固定化时间的优化
• 3.2 BSA固定化条件的优化
• 3.2.1 pH值对微球固定化BSA的影响
• 3.3 Con A固定化条件的优化
• 3.3.1 温度对微球固定化Con A的影响
• 3.3.2 pH值对微球固定化Con A的影响
• 3.4 SPA固定化条件的优化
• 3.4.1 pH值对微球固定化SPA的影响
• 3O₄/PMAA-SPA磁性微球纯化人血清中的IgG'>3.4.2 Fe₃O₄/PMAA-SPA磁性微球纯化人血清中的IgG
• 本章小结
• 第五章 聚甲基丙烯酸磁性复合微球应用于大肠杆菌（E.Coli）质粒DNA的纯化
• 1 实验材料与仪器
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器
• 1.3 主要试剂配制
• 2 实验方法
• 2.1 用磁性复合微球提取E.Coli中的质粒DNA
• 2.1.1 细菌的培养和收集
• 2.1.2 质粒的提取
• 3 结果与讨论
• 3.1 质粒DNA的回收量及纯度
• 3.2 质粒DNA完整性
• 本章小结
• 第六章 聚甲基丙烯酸磁性复合微球作为药物载体的研究
• 1 实验材料与仪器
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器
• 1.3 主要溶液的配制
• 2 实验方法
• 2.1 阿霉素检测方法的建立
• 2.2 载药聚甲基丙烯酸磁性复合微球的制备
• 2.3 磁性复合微球载药量（Drug loading efficiency,DLE）和药物包封率（Drug entrapment efficiency,DEE）的测定
• 2.4 左氧氟沙星检测方法的建立
• 2.5 载药聚甲基丙烯酸磁性复合微球的制备
• 2.6 载药磁性复合微球的体外释放
• 2.6.1 载DOX磁性复合微球的体外释放
• 2.6.2 载LVFX磁性复合微球的体外释放
• 3 结果与讨论
• 3.1 DOX的标准曲线
• 3O₄/PMAA微球的制备方法的优化'>3.2 载DOX Fe₃O₄/PMAA微球的制备方法的优化
• 3.2.1 DOX加入量的选择
• 3.2.2 载药时间的选择
• 3O₄/PMAA微球的体外释放'>3.3 载DOX Fe₃O₄/PMAA微球的体外释放
• 3.3.1 1×PBS（pH 7.4）体系中释药
• 3.3.2 在乐氏生理盐水体系中释药
• 3.4 LVFX的标准曲线
• 3O₄/PMAA微球的制备'>3.5 载LVFX Fe₃O₄/PMAA微球的制备
• 3.5.1 不同pH值及微球处理方式对载药的影响
• 3.5.2 载药时间对载药的影响
• 3O₄/PMAA微球的体外释放'>3.6 载LVFX Fe₃O₄/PMAA微球的体外释放
• 3.6.1 1×PBS（pH 7.0）体系中释药
• 3.6.2 1×PBS（pH 9.0）体系中释药
• 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢