纤维素磁性微球探究进展

1、纤维素磁性微球探究进展摘？要纤维素磁性微球是一种生物相容性好、环境友好的 纤维素功能化材料。关于纤维素磁性微球的研究已引起人们 的广泛关注。本文在目前存在磁性微球制备方法的基础上， 探讨了磁性微球的特性指标和特征参数，论述了纤维素磁性 微球的功能化应用，并对纤维素磁性微球的未来发展进行了 展望。关键词纤维素磁性微球；特征参数；未来展望中图分类号tq352文献标识码a文章编号 1673-9671-(2012)052-0224-02随着高分子材料的多元化发展，高分子与磁性物质结合 诞生的高分子磁性微球已逐渐应用于生物工程、医药运载、 化学化工、环境监测等诸多领域。高分子磁性微球(简称磁 性微球)是

2、通过适当的化学或物理方法使有机高分子材料与 无机磁性材料结合形成的具有一定磁性及特殊结构的一种 功能材料。这种复合致使材料既拥有磁性材料尤其是顺磁性 材料的特性，又兼有高分子材料易加工和改性、柔韧的性能, 同时具有无机材料的高密度和高力学性能和生产成本低、能 耗少、无污染等优点。这就使得高分子磁性微球的研究和发 展呈现出诱人广阔的前景。根据高分子磁性微球中高分子的来源，可以把磁性微球 分为合成高分子磁性微球和天然高分子磁性微球。合成中的 较链分子主要有：聚丙交酯（pla）、聚乙交酯（pga）、聚己 内酯（pcl）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚苯乙烯（ps） 等，天然中常用的物质有：纤维素、

3、明胶和生物性高分子物 质，如：蛋白质，糖蛋白，胶原蛋白等，此外还有对天然高 分子进行改性来作为磁性微球中的高分子基质。而常用的无 机磁性粒子主要有：fe304、fe203、pt、ni、co等。纤维素磁性微球以其环境友好、原材料来源丰富、生物 相容性好逐渐引起了人们的广泛关注。本文在查阅一定量文 献的基础上，了解到纤维素磁性微球的制备方法主要有溶胶 -凝胶转相法、反相悬浮包埋法、静电喷射法、原位共沉淀 法、反相悬浮聚合法、生物发酵法等，然而关于纤维素磁性 微球的特性和应用的研究相对比较缺乏。本文探讨了纤维素 磁性微球的特性指标，并对纤维素磁性微球的应用进行了简 介，最后对纤维素的未来发展方向进行

4、了展望。1纤维素磁性微球的特征和特性指标据目前查阅文献，有关纤维素磁性微球特性指标的研究 很少，但归纳起来纤维素磁性微球的特性指标主要有三个： 磁含量、磁响应性、磁渗漏，蛋白质的吸附性，耐酸碱性。 衡量某特定纤维素磁性微球是否符合特定环境，基本上可以 用着三个参数进行表征。1. 1磁含量、磁响应性、磁渗漏磁含量、磁响应性、磁渗漏是对纤维素磁性微球磁性方 面的表征参数。磁含量主要是指纤维素磁性微球中无机磁性 粒子的质量分数，这个指标不仅可以直接影响制出纤维素磁 性微球的粒径，还会影响所得粒径的磁滞回线。磁响应性可 以通过在外磁场作用下，磁性微球会被感应产生一附加电 场，这种外加磁场与自身感应磁场

5、的叠加产生磁效应用磁化 强度来表征；也可以通过在外加磁场作用下，到达指定地点 的纤维素磁性微球占纤维素磁性微球的百分数；还可以测定 纤维素磁性微球的磁化率和沉降速度间接地体现磁性微球 的磁响应时间。磁渗漏主要指磁性会随着无机磁性粒子从纤 维素磁性微球的孔洞中流出而减小的现象。磁含量、磁响应 性这三者是有密切关系的，随着磁含量的增加，磁响应性会 变得更加优良。磁渗漏的出现也必会导致磁含量的减小。磁含量的多少、磁响应性、磁渗漏一般是由最初加入无 机磁性粒子的比例、制备工艺等因素决定的，这些特征参数 直接关系到磁性微球磁性能。孙丹等以1.5g磁流体、若干 质量纤维素为原料用反相悬浮包埋技术制出了纤维

6、素磁性 微球，并用原子发射光谱法单位质量微球中铁元素的含量， 得出纤维素磁性微球的磁含量为(3.83±0.29) %o此微球 磁含量相对比较低，磁响应性也相对比较差。但在酸性环境 下得出了磁渗漏为(0. 139±0. 06) %。，表现出了良好的耐 酸性能。喻发全8等用静电喷射技术制得了纤维素磁性微 球，发现磁含量的多少直接影响了纤维素磁性微球的粒径。1. 2蛋白质吸附性蛋白质的吸附性反应了纤维素磁性微球对蛋白质的吸 附性能，体现了纤维素磁性微球与蛋白质的结合能力。其主 要衡量方法是采用elisa法测定剩余抗体量，通过差量法进 而求出纤维素磁性微球吸附抗体的吸附率。王龙用与

7、cbd-proa (桥联剂)充分结合的纤维素磁性微 球和抗体进行吸附试验，以兔igg作为抗体来源，采用elisa 法和差量法，研究了六种不同粒径的吸附抗体能力。并且研 究发现纤维素磁性微球的粒径为5.82 ?in时，其吸附性能最 佳。1. 3耐酸碱性耐酸碱性是指纤维素磁性微球在酸碱环境下的稳定性， 通常是以纤维素磁性微球在酸碱环境下的破坏情况来衡量。 耐酸碱性可以通过检测磁性微球在酸碱情况下纤维素磁性 微球被破坏后释放出的无机磁性粒子的质量或者纤维素微 球的质量。梁鸿霞自制了大孔形纤维素磁性微球离子交换树脂，并 准确称取0. 0500 g大孔形纤维素磁性阳离子交换树脂于25 ml容量瓶中，分别

8、加入不同浓度的hc1 (naoh、nacl)溶液 定容，并用邻二氮菲分光光度法测定溶液中的铁含量。如表 lo从表中可以看出，阳离子交换树脂的耐碱性很好，对中 性盐溶液稳定性也很好，但耐酸性很差，这主要是因为算能 破坏无机磁性粒子。2纤维素及其衍生物磁性微球的应用纤维素磁性微球由于其具有良好的生物相容性和超强 的磁性广泛应用于水质监测、药物运输、抗体吸附、细胞分 离等领域。改性后的纤维素磁性微球使纤维素磁性微球的某 一方面性质得到加强，可以应用于特定的环境。2. 1纤维素磁性微球的应用纤维素磁性微球是近年来发展的广泛用于药物载体、水 质监测、生物活性配体等的磁性材料。纤维素磁性微球在外 部磁场环

9、境下能够快速富集，这就为实现免疫分析分离及靶 向给药提供了可能。纤维素磁性微球具有良好的生物相容 性，且能与蛋白质等发生吸附作用，这就为磁性微球生物活 性配体功能提供了基础。2. 1. 1纤维素磁性微球在水质检测中的应用水质是影响人类健康的一个重要自然因素，水质中的微 生物对人类健康也有着重大的影响，因此，检测水中的微生 物就变得举足轻重。纤维素磁性微球与特定抗体连接的功能 化微球就可用于微生物的检测。skjerve e等用免疫磁性技 术从乳制品中分离出沙门氏菌，其检测限为1x102个细菌。2. 1.2纤维素磁性微球在生物工程中的应用纤维素磁性微球在生物工程方面有广泛的应用，白钢等 以纤维素磁

10、性微球为载体，利用其和金黄色葡萄球菌蛋白a 的配合作用，进而结合了抗l-半胱氨酸脱疏基抗体。这种功 能化的微球对于含l-半胱氨酸脱疏基抗原的分离和吸附具 有重要的意义。曹宇等把ifn a-2b发酵群体裂解液加入到 含有纤维素免疫磁性微球的玻璃容器中，缓慢震荡反应 过夜；将反应溶液置于磁性分离装置上吸附固定磁性微球， 再用0. 1m甘氨酸-盐酸缓冲液(ph=2. 5)解离未被吸附的ifn a-2b,分离磁性微球并解吸即可得到了纯化的ifn a-2b 溶液。2.2纤维素衍生物磁性微球的应用纤维素衍生物磁性微球主要是为了对纤维素磁性微球 进行改性，在保持纤维素磁性微球优良性质的基础上，提高 磁性微球

11、某一方面的特性。纤维素衍生物磁性微球的种类比 较多，各有优点，下面仅简单介绍丙烯酸酯纤维素复合微球、 重氮树脂/纤维素复合磁性微球、环氧氯丙烷修饰后纤维素 磁性微球、竣甲基纤维素/甲壳素加入磁性纳米粒子粉末、 務乙基纤维素磁性微球、环糊精改性纤维素微球。丙烯酸酯类具有可降解的分子结构，改性纤维素后具有 优良的加工、力学性能及可调控性。陈日清等用丙烯酸酯和 纤维素在含有无机磁性粒子的溶液中进行反相悬浮聚合，制 得了丙烯酸酯纤维素磁性微球。经研究发现，fe304磁性粒 子不会和丙烯酸酯交联，二者之间仅是简单的包裹，而微晶 纤维素和丙烯酸酯却发生了交联，显著提高了磁性微球的耐 溶剂型和力学强度。朱咸

12、浩等采用静电自组装技术制备了重氮树脂/竣甲基 纤维素钠磁性微球，该过程主要分为重氮树脂的制备、竣甲 基纤维素钠与重氮树脂的自组装。生成的复合磁性微球是一 个多层复合结构，其耐酸、碱和有机溶剂性与纤维素磁性微 球相比显著增强。万军民等采用环氧氯丙烷作为交联剂将环糊精接枝在 纤维素上来对水中的无机重金属离子进行富集。环氧氯丙烷 修饰的纤维素磁性微球一般是用环氧氯丙烷作为活化剂，进 步一为了引入各种功能集团。cui等用自组装的方法制备了竣甲基纤维素/壳聚糖磁 性微球，这种多相的微球不仅赋予了它药物运输的功能，而 且允许在外磁场作用下进行靶向定位。张密林等制得了務乙基纤维素磁性微球，并用戊二醛作 为交

13、联剂，能固定生物中的各种酶，这将有利于对传统酿酒 业、食品发酵业的革新。3展望近年来，在纤维素磁性微球的制备、性能研究及应用等 方面虽然取得了一定的进展，但纤维素磁性微球尚处于研究 试验阶段，有些问题还需要进一步研究解决。未来的研究可 能从以下几个方面展开。1) 纤维素磁性微球的理论研究：纤维素磁性微球的吸 附机理、结构的探讨都尚不明朗，温度等外界环境对纤维素 磁性微球稳定性、吸附性等因素的影响尚存在许多疑问。这 些理论还有广阔的研究空间。2) 纤维度磁性微球的应用领域：纤维素磁性微球应用 截至目前已十分广泛，但主要都是生物医药领域，其他领域 的应用却少之又少。因此对纤维素磁性微球进行改性添加

14、功 能性基团，制造功能性纤维素磁性微球，以扩展纤维素磁性 微球的应用领域很有必要。参考文献1 谭蕾高分子磁性微球的制备及其在工业废水处理 中的应用j.云南化工，2011,38 (6)： 62-63.2 朱咸浩磁性高分子微球的制备、保护及荧光化d. 杭州：浙江工商大学,2009:1-2.3 马晓利，尚宏周磁性高分子微球的制备及其应用 j.化学工程师，2012,196(01):1.4 寇灵梅，李冰，郭汜远等磁性固定化纤维素酶的制 备及其磁响应性j食品科学,2006,27(12): 335-338.5 吴传斌，魏树礼，卢炜等.磁性微球的磁响应性及狗 肾动脉栓塞实验研究j药学学报,1994,29(4):311-315.6 寇灵梅，李冰，郭汜远等.磁性壳聚糖微球的表征及 其磁响应性j华南理工大学学报,2006,34(12):92-95.7 孙丹，曹宇，白钢等.纤维素磁性微球的制备及其生 物活化研究j.离子交换与吸附,2