一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂及其制备方法。本发明专利技术采用分散聚合法和系列筛分技术获得了直径与金黄色葡萄球菌相似的高单分散聚苯乙烯荧光微球，并与金黄色葡萄球菌开展对比试验，证实了本发明专利技术所述模拟剂在粒径、荧光特征信号和气溶胶模拟等方面均可有效模拟金黄色葡萄球菌，可在生物气溶胶监测和防护装备的模拟测试方面得到广泛应用。广泛应用。广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物气溶胶防护
，特别涉及一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]生物气溶胶是由任何种类的生物颗粒组成的气溶胶，空气动力学直径为100μm或更小。生物气溶胶的特性因环境影响而不同，如湿度、气流和温度。气溶胶便于空气中微生物的空气传播，由称为液滴核(1
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100μm)或液滴(>100μm)的小颗粒组成；飞沫核可以在空气中停留几个小时，远距离传输，并通过下落污染环境表面。已经证明，液滴可以污染1米范围内的表面。生物气溶胶已被证明含有流感或鼻病毒、结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌、水痘带状疱疹病毒、链球菌属或曲霉菌属，生物气溶胶在空气中的扩散和传播有可能造成人类之间、以及人与动物之间的流行病传播。
[0003]为了有效地对大气中的生物气溶胶进行及时预警和防护，需要对生物气溶胶的种类进行识别。但在生物气溶胶监测和防护装备的性能测试中，使用具有感染性的微生物气溶胶开展试验存在安全风险。因此，寻找可有效替代感染性微生物气溶胶的物质成为现阶段亟需解决的技术问题。金黄色葡萄球菌是导致医院获得性感染和食源性疾病的最常见原因之一，也是生物气溶胶的重要构成之一。金黄色葡萄球菌的毒素和剧毒的蛋白酶通常在宿主的血管中循环，导致发生威胁生命的疾病，典型的金黄色葡萄球菌为球型，直径0.8μm左右。如何构建具有典型金黄色葡萄球菌特征的生物气溶胶成为亟需解决的技术问题。
专利技术内容
[0004]基于上述本专利技术所要解决的技术问题，本专利技术采用分散聚合法和系列筛分技术获得了直径与金黄色葡萄球菌相似的高单分散聚苯乙烯荧光微球，提出了一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂及其制备方法，本专利技术所述模拟剂在粒径、荧光特征信号和气溶胶模拟等方面均可有效模拟金黄色葡萄球菌。
[0005]本专利技术的目的之一，是提供一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂，所述模拟剂为高单分散微米
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亚微米聚合物微球；所述模拟剂包括氯甲基化聚苯乙烯微球。
[0006]进一步地，所述模拟剂直径为0.7μm～0.9μm。
[0007]进一步地，所述模拟剂CV值为3.0％～7.0％。
[0008]本专利技术的目的之二，是提供一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂的制备方法，包括：
[0009]S1、在乙醇和水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二异丁腈和苯乙烯，将配制好的乙醇溶液溶解后放入加热磁力搅拌器中，通入氮气排除系统中的氧气，打开加热磁力搅拌器进行聚合反应，得到聚苯乙烯亚微米级微球分散体，离心收集；用无水乙醇悬浮，加入氨基硅烷，搅拌后用无水乙醇洗涤，收集；
[0010]S2、将聚苯乙烯微球在氯甲基甲醚中溶胀，向混合物中加入三氯化铝；在40℃～60℃下搅拌，通过离心收集微球，并用丙酮、盐酸溶液、无水乙醇和去离子水多次洗涤；离心收集，离心后悬浮于无水乙醇溶液中，加入氨基硅烷，室温下搅拌，用无水乙醇洗涤并收集，得到稳定的荧光微球；
[0011]S3、配制具有梯度质量比的甘油/水溶液，计算其密度和粘度；将制备的聚苯乙烯微球样品加入到甘油/水溶液，确定微球可在溶液中长时间悬浮时的甘油/水质量比，水溶液的密度和微球的密度相同；更换甘油/水质量比溶液，根据公式计算目标微球沉降到底部所需的时间，沉降样品，达到计算的时间后，去除上层小微球，重复数次至上层接近澄清；再次沉降样品，在计算时间前，收集上层液体微球，去除底物微球，重复数次，至底物无明显微球沉淀为止，得到目标粒径的微球；
[0012]所述下沉时间的计算公式包括：
[0013]其中，d为微球下降距离，v为微球运动速度，μ为水相的动态粘度，R为一个微球的半径，g为重力加速度，ρ
液
为水溶液密度，ρ
球
为微球密度；
[0014]当ρ液和ρ球不相等时，微球在溶液中有上浮或沉降；当微球的密度小于水溶液的密度时，聚合物微球在水相中上浮；当微球密度精确等于水溶液的密度时，微球能够稳定的悬浮在溶液中；当微球的密度大于水溶液的密度时，微球将沉降到瓶子的底部；
[0015]S4、使用超滤离心管对聚苯乙烯微球进一步筛选，将S3中得到的目标粒径的微球加入超滤离心管中，经离心，用乙醇重悬上层过滤器中的微球，得到目标粒径微球；
[0016]S5、将单分散聚苯乙烯微球雾化，形成浓度均匀稳定的气溶胶环境，得到基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂。
[0017]进一步地，所述S1中，所述聚乙烯吡咯烷酮含量为1wt％～5wt％，所述偶氮二异丁腈含量为0.6wt％～1.4wt％，所述苯乙烯含量为6wt％～14wt％，所述水:乙醇＝0～1:4，所述反应温度为60℃～80℃。
[0018]进一步地，所述S1中，所述聚乙烯吡咯烷酮含量为2wt％～4wt％，所述偶氮二异丁腈含量为0.8wt％～1.2wt％，所述苯乙烯含量为8wt％～12wt％，所述水:乙醇＝0～1:4，所述反应温度为65℃～75℃。
[0019]进一步地，所述模拟剂平均粒径为711nm～755nm。
[0020]进一步地，所述模拟剂在400nm～500nm范围内产生一个宽的荧光发射峰，最大荧光发射峰分别稳定在435nm～443nm和458nm～466nm。
[0021]进一步地，所述模拟剂的荧光寿命至少180天保持稳定。
[0022]进一步地，所述模拟剂可模拟生物气溶胶中的金黄色葡萄球菌。
[0023]与现有技术相比，本专利技术提出了一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂及其制备方法，具备以下有益效果：
[0024]1.本专利技术所提出的基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂，与真实金黄色葡萄球菌开展对比试验，证明了本专利技术所制备的微球在粒径、荧光特征信号和气溶胶模拟等方面均可有效模拟金黄色葡萄球菌，可在生物气溶胶监测和防护装备的模拟测试方面得到广泛应用。
[0025]2.本专利技术采用分散聚合法和系列筛分技术获得了直径为0.7μm～0.9μm的高单分
散聚苯乙烯荧光微球，为高单分散性微球，CV值达到3.0％～7.0％。
[0026]3.本专利技术制备得到的基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂，具有可控性好、稳定性高、毒性低、操作简便的特点。
附图说明
[0027]图1示出了本专利技术实施例的一种不同的St浓度对聚苯乙烯微球的平均粒径和变化系数的影响；A：聚苯乙烯微球的平均粒径和变化系数的统计图；B：St浓度为6wt％时，聚苯乙烯微球的SEM图像；C：St浓度为10wt％时，聚苯乙烯微球的SEM图像；D：St浓度为14wt％时，聚苯乙烯微球的SEM图像；
[0028]图2示出了本专利技术实施例的一种不同PVP浓度对聚苯乙烯微球粒径和变异系数的影响；A：聚苯乙烯微球的平均粒径和变化系数的统计图；B：PVP浓度为3wt％时，聚苯乙烯微球的SEM图像；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂，其特征在于，所述模拟剂为高单分散微米
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亚微米聚合物微球；所述模拟剂包括氯甲基化聚苯乙烯微球。2.根据权利要求1所述的基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂，其特征在于，所述模拟剂直径为0.7μm～0.9μm。3.根据权利要求1所述的基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂，其特征在于，所述模拟剂CV值为3.0％～7.0％。4.一种基于聚苯乙烯微球的金黄色葡萄球菌模拟剂的制备方法，其特征在于，包括：S1、在乙醇和水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二异丁腈和苯乙烯，将配制好的乙醇溶液溶解后放入加热磁力搅拌器中，通入氮气排除系统中的氧气，打开加热磁力搅拌器进行聚合反应，得到聚苯乙烯亚微米级微球分散体，离心收集；用无水乙醇悬浮，加入氨基硅烷，搅拌后用无水乙醇洗涤，收集；S2、将聚苯乙烯微球在氯甲基甲醚中溶胀，向混合物中加入三氯化铝；在40℃～60℃下搅拌，通过离心收集微球，并用丙酮、盐酸溶液、无水乙醇和去离子水多次洗涤；离心收集，离心后悬浮于无水乙醇溶液中，加入氨基硅烷，室温下搅拌，用无水乙醇洗涤并收集，得到稳定的荧光微球；S3、配制具有梯度质量比的甘油/水溶液，计算其密度和粘度；将制备的聚苯乙烯微球样品加入到甘油/水溶液，确定微球可在溶液中长时间悬浮时的甘油/水质量比，水溶液的密度和微球的密度相同；更换甘油/水质量比溶液，根据公式计算目标微球沉降到底部所需的时间，沉降样品，达到计算的时间后，去除上层小微球，重复数次至上层接近澄清；再次沉降样品，在计算时间前，收集上层液体微球，去除底物微球，重复数次，至底物无明显微球沉淀为止，得到目标粒径的微球；所述下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钒，陆思宇，杨焜，程智，丁晟，侯可心，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所，
类型：发明
国别省市：