磁性殼聚糖納米粒子的制備及其應(yīng)用

Chitosan coated Fe3O4 Magnetic Nanoparticles 或者CA@Fe3O4nanoparticles的制備方法及應(yīng)用介紹

磁性高分子材料是將含有磁性的金屬或金屬氧化物（如鐵、鉆、鎳及其氧化物）粒子嵌合到高分子材料表面或者包埋在高分子材料中，而形成的具有特殊功能團(tuán)和特殊結(jié)構(gòu)的磁性復(fù)合材料。磁性高分子材料具有高分子材料的功能基團(tuán)特性。例如，可以通過接枝、共聚、交聯(lián)或表面改性等化學(xué)修飾在高分子材料上引入多種具有化學(xué)活性的功能基團(tuán)（如-NH₂、-COOH、-CHO和-OH等），而這些功能基團(tuán)又容易通過發(fā)生?；⒘u基化和酯化等反應(yīng)與其他物質(zhì)結(jié)合，利于改性；同時可以通過氫鍵、共價鍵或靜電引力等作用力與藥物、抗體、酶、細(xì)胞和催化劑等活性物質(zhì)結(jié)合，同時由于含有磁性物質(zhì)而具有磁性，其在外來磁場作用下可以迅速定向的運動，因此在外加磁場的作用下，能夠迅速同其他物質(zhì)分離。

磁性高分子納米粒子作為一種新型的磁性高分子材料，因其同時兼具高分子納米粒子的眾多特性（如表面能性質(zhì)和體積效應(yīng)）和磁響應(yīng)性，而受到廣泛研究。而天然高分子材料（如殼聚糖chitosan、淀粉等），由于其含量豐富、易得、無毒、具有生物相容性和生物可降解性，并且含有豐富的功能基團(tuán)。因此，磁性高分子納米粒子在生物醫(yī)學(xué)、生物分離、磁靶向給藥、固定化酶、免疫分析及測定、生物化學(xué)及分離純化、分析傳感器等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。

殼聚糖（chitosan，CS）是甲殼素的脫乙?；a(chǎn)物，是基本單元為（2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖）的線性陽離子聚合物。殼聚糖分子主鏈結(jié)構(gòu)中同時存在大量的羥基（-OH）和性質(zhì)活潑的氨基（-NH₂），因此可以進(jìn)行相應(yīng)的修飾、接枝、活化和螯合作用。

殼聚糖能通過N-?；?、烷基化、季銨化、接枝共聚和交聯(lián)等反應(yīng)，制備多種衍生物；也可在酸性條件下，讓氨基質(zhì)子化后帶正電荷，使其可與許多帶負(fù)電的聚合物（如蛋白質(zhì)，核酸）等通過靜電相互作用形成配合體。這些衍生物和配合體在某些生物環(huán)境中可以進(jìn)行自組裝，負(fù)載各種藥物、蛋白質(zhì)和核酸等，在體內(nèi)進(jìn)行輸送、緩釋和基因治療。

磁性殼聚糖納米粒子的制備方法：

   ①乳化交聯(lián)法是應(yīng)用最為廣泛的制備磁性殼聚糖納米粒子的方法。其主要步驟是：首先，將改性的磁性納米粒子分散于殼聚糖、表面活性劑和分散介質(zhì)的溶液中，攪拌或乳化形成乳液；然后，加入交聯(lián)劑（如戊二醛或乙二醛）交聯(lián)殼聚糖，從而將磁性納米粒子包裹于殼聚糖的網(wǎng)格狀中。

②噴霧干燥法是通過機(jī)械作用，將殼聚糖和磁性物質(zhì)混合物，分散成霧狀的微粒，然后與熱空氣接觸，瞬間將大部分水除去，從而使殼聚糖和磁性物質(zhì)形成固體顆粒。

③包埋法是將磁性納米粒子分散于殼聚糖的溶液中，通過霧化、絮凝、沉積、蒸發(fā)和交聯(lián)等方法得到磁性殼聚糖納米膠囊。

④模板法是較為常用的一種方法。制備粒徑均一的模版，然后在模版上逐層負(fù)載殼聚糖和磁性粒子，最后制備成核殼結(jié)構(gòu)的磁性殼聚糖納米粒子，可用于制備磁性納米粒子的模版有：二氧化硅微球、膠團(tuán)、碳酸鈣、聚合物粒子和聚苯乙烯納米微球等。

⑤沉淀生成法是將磁性顆粒均勻地分散于殼聚糖酸性溶液中，再通過注射器或其他手段混合溶液滴加入堿性溶液中；或?qū)⒅苽浯判晕镔|(zhì)的原料分散于殼聚糖的水溶液中，再將混合液加入堿液中，在堿液中通過化學(xué)反應(yīng)生成磁性粒子，從而得到磁性殼聚糖顆粒。

磁性殼聚糖納米粒子的應(yīng)用：

   ①磁性殼聚糖納米粒子作為固定化酶的載體有以下優(yōu)點：使酶固定于載體上，大大提高了酶的穩(wěn)定性；殼聚糖具有良好的生物相容性，酶與殼聚糖結(jié)合后，能夠改善酶的生物相容性，提高其免疫活性；磁性殼聚糖納米粒子具有磁性，酶固定于納米粒子上后，能夠通過外加磁場進(jìn)行回收，簡化生產(chǎn)，能夠使酶多次重復(fù)使用提高效率，適合大規(guī)模連續(xù)化操作；殼聚糖上的功能基團(tuán)能夠同多種酶進(jìn)行反應(yīng)，因此可以將多種反應(yīng)酶固定化于同一磁性粒子上。

②磁性殼聚糖納米粒子應(yīng)用于細(xì)胞分離。磁性殼聚糖納米粒子分離細(xì)胞的主要方式有：負(fù)相分離，即利用磁性微球分離無關(guān)細(xì)胞，使留下的靶細(xì)胞純化；正相分離，即直接從細(xì)胞混合液中分離出靶細(xì)胞，使之純化。其優(yōu)點有：可以根據(jù)不同的細(xì)胞，對殼聚糖進(jìn)行改性，更加準(zhǔn)確快捷，將目標(biāo)細(xì)胞從原樣中分離出來；由于不存在電場，而只存在外磁場。因此，樣品中的離子或帶電溶質(zhì)不會受到電場的干擾；磁性分離過程溫和，不會破壞細(xì)胞。

③磁性殼聚糖納米粒子在無水處理中的應(yīng)用。殼聚糖作為一種生物相容性和環(huán)境友好型的材料，其在自然界中可以降解，且其主鏈中含有大量的功能基團(tuán)，可以和多種重金屬離子及染料發(fā)生作用，達(dá)到降低污水中濃度的目的。而磁性殼聚糖納米粒子，由于具有磁響應(yīng)性更易于分離，因此可以實現(xiàn)多種重金屬離子的回收再利用。

④磁性殼聚糖納米粒子在給藥系統(tǒng)中的應(yīng)用。殼聚糖作為一種生物相容性和生物可降解的材料，并且能夠在體內(nèi)通過溶解酶而分解不會在體內(nèi)殘留。而殼聚糖本身含有大量的氨基，在不同的pH值溶液中，其主鏈的聚集狀態(tài)發(fā)生變化，可以實現(xiàn)智能給藥。又由于在外界磁場的作用下，使載有藥物磁性納米粒子定位于一定的部位，從而使藥物局部集中，達(dá)到高效、速效和低毒的效果。

⑤磁性殼聚糖納米粒子在分子成像中的應(yīng)用。磁性殼聚糖的分子成像技術(shù)是基于MRI成像技術(shù)。