一种单分散聚合物彩色微球及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种单分散聚合物彩色微球及其制备方法和用途，制备方法包括下列步骤：（1）采用无皂乳液聚合法制备羧基聚苯乙烯微球；（2）提供溶有染料的溶胀剂体系；（3）通过种子溶胀法将染料渗透入羧基微球内部，得到染料包裹于微球内部的彩色羧基聚苯乙烯微球。本发明专利技术采用的是一步溶胀法获得包埋有彩色染料的功能微球，所用于溶胀的种子微球来源于无皂乳液聚合方式得到的羧基乳胶微球，操作简单，所得微球尺寸均一可控，表面规整；可用于免疫层析检测试纸条应用。析检测试纸条应用。析检测试纸条应用。

【技术实现步骤摘要】
一种单分散聚合物彩色微球及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种单分散聚合物彩色微球及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]高分子聚合物微球因其表面积大，单分散性良好，表面可功能化，吸附凝聚力强及形态结构稳定等优点在生物医学、生命科学、化学工业和微电子行业等诸多领域受到广泛关注。在聚合物微球中，聚苯乙烯微球的制备区别于一般聚合工艺，而着重于聚合物最终形态，并且可根据选择不同的聚合方法或通过调节反应条件而得到不同粒径分布的微球。免疫微球技术近年来发展较为迅速的高分子微球应用技术，其相关的乳胶凝集反应（LAT）是通过微球表面偶联上抗体（或抗原）与对应的抗原（或抗体）产生特异性凝集，从而通过肉眼观察而进行检测，此法简单快速低廉，在临床检测中备受青睐。但由于早期所产生的抗体（或抗原）含量偏低，得到少量高分子微球的特异性凝集因其微球的白色，相对于背景的对比度不明显，肉眼难以检测判定诊断，使其应用于早期的炎症病毒等疾病诊断受到限制。因此，通过对微球进行染色而增强对比度，使彩色微球易于观察，从而为检测灵敏度的提高提供便利。
[0003]彩色微球的合成主要在于微球与染料的结合方式，目前主要分为物理法和化学法两类制备方式，包括聚合包覆法，包埋法、直接吸附法，表面修饰法、化学键合法等，聚合包覆法大多因在聚合过程添加染料而使单体分布混乱而不聚合，并且影响最终彩色微球的数量和尺寸分布。通过表面吸附法使得染料分子包覆在微球外端，会导致功能基团的损失，使检测的灵敏度下降。表面修饰法是染料分子与微球表面的功能团反应，从而达到修饰效果，虽得到的微球色彩鲜明，但化学修饰占据太多表面功能基团，同样存在直接吸附法中的弊端，通过化学键合得到的彩色微球表面易粘连，难以得到单分散性良好的微球。而物理包埋溶胀法是采用单体或溶胀剂对种子交联微球进行溶胀，使其体积增大，交联物分子间出现间隙，可通过溶胀剂作为介质，溶解分散染料，随着微球被溶胀变大后，单体带着染料不断进入微球内部的空隙，直至最终达到平衡状态。染料便被包埋于聚合物微球内部，不易泄露。而微球的形态结构在种子形成过程中已稳定，当适宜控制溶胀条件，微球形态不易发生改变。
[0004]目前获得的彩色微球大多颜色外观与球形度，同时表面功能化粒径均可调均兼容。本专利技术通过溶胀的方式将染料物质包覆在微球内部，不但维持了微球的结构形态，并具可调的包覆率，对微球原始形态以及表面不造成任何影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于粒径均一，表面羧基密度可调、外观颜色色泽鲜艳饱满的单分散聚合物彩色微球及其制备方法和用途。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：一种单分散聚合物彩色微球，其特征是：由下列方法制备得到；制备方法包括下列
步骤：（1）采用无皂乳液聚合法制备羧基聚苯乙烯微球；（2）提供溶有染料的溶胀剂体系；（3）通过种子溶胀法将染料渗透入羧基微球内部，得到染料包裹于微球内部的彩色羧基聚苯乙烯微球。
[0007]一种单分散聚合物彩色微球的制备方法，其特征是：包括下列步骤：（1）采用无皂乳液聚合法制备羧基聚苯乙烯微球；（2）提供溶有染料的溶胀剂体系；（3）通过种子溶胀法将染料渗透入羧基微球内部，得到染料包裹于微球内部的彩色羧基聚苯乙烯微球。
[0008]步骤（1）包括：（a）取分散水系于水浴槽中，在氮气保护下，先后加入苯乙烯单体和功能单体，搅拌均匀；（b）向单体体系中加入引发剂进行溶解；（c）充分溶解完全后，打开水浴加热，达到目标温度后保持聚合反应，得到羧基聚苯乙烯微球种子乳液。
[0009]所述功能单体选自下列化合物中的一种或几种：甲基丙烯酸、甲基丙烯酸
‑2‑
氨基乙酯盐酸盐、甲基丙烯酸二甲氨基丙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸、丁烯酸；所述引发剂为水相引发剂，为过硫酸钾、过硫酸钾与硫代硫酸钠的混合物、过硫酸铵或高锰酸钾与草酸的混合物中的一种或几种。
[0010]引发剂用量为苯乙烯单体用量的0.1 ~ 0.55 wt%；步骤（c）保持聚合反应4 ~ 24 h；聚合反应是在200 ~ 600 rpm搅拌速度下进行，聚合温度为60 ~ 80℃；加入引发剂与开始加热间隔时间为30 ~ 60 min；苯乙烯与功能单体体积比为0.1 ~ 0.4：1。
[0011]步骤（1）的具体方法可以是：首先将一定体积的去离子水加入500 mL三口烧瓶中，通入氮气，去除反应体系中的氧气，先加入苯乙烯后再加入1.1 ~ 4.4 mL羧基功能单体，过电子数显搅拌器在一定搅拌速度下均匀搅拌， 15 min 后向单体体系中加入基于苯乙烯单体用量的0.1 ~ 0.55 wt%的引发剂进行溶解，搅拌均匀，30 min后，开始加热升温，升温至聚合温度后保持4 ~ 24 h得到乳白色羧基聚苯乙烯微球种子。
[0012]所述溶有染料的溶胀体系，是在超声条件下将染料溶解在溶胀剂内；所述染料选自水溶性染料或油溶性染料中的一种或混合型染料；所述水溶性染料可选自：活性红类染料、苋菜红、胭脂红、罗丹明6G、罗丹明、茜素红；所述油溶性染料可选自：溶剂红系列、偶氮胭脂红、亲脂性偶氮染料、刚果红；所述溶胀剂选自：四氢呋喃、四氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷，己烯丙酮、甲苯、乙醇、二氯乙烷、己二酸二辛酯、正辛烷、正己烷或以上的不同组合。
[0013]步骤（3）的方法包括：（a）取种子微球、溶胀试剂、染料、去离子水加入三口烧瓶中，在恒速搅拌状态下升
温至溶胀温度；（b）待升至溶胀温度后，将体系温度冷却至室温，通过离心的方式进行固液分离，去除上清液；（c）继续加入溶胀试剂分散溶解多余染料，继续离心去除上清，之后用去离子水重复此步骤2 ~ 3次，最终加入少量去离子水分散保存微球。
[0014]溶胀温度为50 ~ 75℃；溶胀反应搅拌速度为200 ~ 500 rpm/min；溶胀反应搅拌时间为3 ~ 12 h；羧基聚苯乙烯微球种子乳液体积是溶胀介质体积的0.2 ~ 1倍；待反应结束后，通过高速离心去除上清液得到微球沉淀物，采用温和溶胀剂将多余染料清洗干净，获得彩色微球，采用去离子水进行分散保存。
[0015]所述温和溶胀剂为溶解染料为宜，选自：甲苯、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷中的一种或几种的混合体系。
[0016]一种单分散聚合物彩色微球的用途，其特征是：在免疫侧向层析中作为微球标记物。
[0017]本专利技术采用的是一步溶胀法获得包埋目标有机染料的功能化聚苯乙烯微球，所用于溶胀的种子微球来源于无皂乳液聚合方式得到的羧基乳胶微球，操作简单，所得微球尺寸均一可控，表面规整。
[0018]本专利的有益效果还在于：1）本专利技术选取了无皂乳液的聚合方式得到表面洁净的微球种子，避免加入过多的添加剂例如表面活性剂、稳定剂、疏水剂等使得种子后续的溶胀反应产生不必要的变量，并且难以清洗干净。功能微球的制备采用的是一步聚合法为微球表面引入羧基基团，并且通过改变功能单体用量来调节微球表面羧基密度，并且不影响微球形态与单分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单分散聚合物彩色微球，其特征是：由下列方法制备得到；制备方法包括下列步骤：（1）采用无皂乳液聚合法制备羧基聚苯乙烯微球；（2）提供溶有染料的溶胀剂体系；（3）通过种子溶胀法将染料渗透入羧基微球内部，得到染料包裹于微球内部的彩色羧基聚苯乙烯微球。2.一种权利要求1所述的单分散聚合物彩色微球的制备方法，其特征是：包括下列步骤：（1）采用无皂乳液聚合法制备羧基聚苯乙烯微球；（2）提供溶有染料的溶胀剂体系；（3）通过种子溶胀法将染料渗透入羧基微球内部，得到染料包裹于微球内部的彩色羧基聚苯乙烯微球。3.根据权利要求2所述的单分散聚合物彩色微球的制备方法，其特征是：步骤（1）包括：（a）取分散水系于水浴槽中，在氮气保护下，先后加入苯乙烯单体和功能单体，搅拌均匀；（b）向单体体系中加入引发剂进行溶解；（c）充分溶解完全后，打开水浴加热，达到目标温度后保持聚合反应，得到羧基聚苯乙烯微球种子乳液。4.根据权利要求3所述的单分散聚合物彩色微球的制备方法，其特征是：所述功能单体选自下列化合物中的一种或几种：甲基丙烯酸、甲基丙烯酸
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氨基乙酯盐酸盐、甲基丙烯酸二甲氨基丙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸、丁烯酸；所述引发剂为水相引发剂，为过硫酸钾、过硫酸钾与硫代硫酸钠的混合物、过硫酸铵或高锰酸钾与草酸的混合物中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的单分散聚合物彩色微球的制备方法，其特征是：引发剂用量为苯乙烯单体用量的0.1 ~ 0.55 wt%；步骤（c）保持聚合反应4 ~ 24 h；聚合反应是在200 ~ 600 rpm搅拌速度下进行，聚合温度为60 ~ 80℃；加入引发剂与开始加热间隔时间为30 ~ 60 min；苯乙烯与功能单体体积比为0.1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨承凤，周梦圆，夏乔浪，王艳艳，高明，
申请(专利权)人：安徽为臻生物工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：