本發(fā)明涉及微球的制備方法及應(yīng)用，尤其涉及一種高親水性大孔微球的制備方法及應(yīng)用，屬于化學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、層析技術(shù)利用理化性質(zhì)差異分離混合物中的不同組分。在層析填料表面修飾特異性官能團(tuán)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定物質(zhì)的特異性吸附。使用特異性吸附的層析填料時(shí)，需要避免發(fā)生非特異性吸附，以保證層析的高效。在除了疏水作用層析以外的其他層析技術(shù)中，疏水相互作用就可能造成非特異性吸附。當(dāng)表面存在疏水基團(tuán)的蛋白質(zhì)等生物大分子經(jīng)過疏水性層析填料時(shí)，就會(huì)由于疏水相互作用而吸附在填料上。

2、聚苯乙烯-二乙烯基苯微球是一種常用的層析填料，其表面有大量的苯環(huán)，疏水性非常強(qiáng)。在對(duì)聚苯乙烯-二乙烯基苯微球進(jìn)行各種特異性官能團(tuán)修飾前，需要在微球表面修飾親水涂層，以屏蔽基球帶來的疏水相互作用。目前對(duì)聚苯乙烯-二乙烯基苯微球表面修飾親水涂層的方法是將所述微球和親水性的高聚物，通常是多羥基化合物，進(jìn)行分散攪拌，使微球表面涂覆一層含羥基的高聚物。由于高聚物與微球之間并無化學(xué)鍵連接，因此還需要將高聚物自身的羥基進(jìn)行交聯(lián)，才能使親水性的高聚物固定在微球表面，從而達(dá)到微球表面親水的目的。這一方法具有明顯缺陷，一方面，高聚物在微球表面涂覆不均勻，造成微球表面存在未被親水涂層覆蓋的區(qū)域；另一方面，物理性質(zhì)涂層的高聚物穩(wěn)定性差、易脫落，導(dǎo)致疏水基團(tuán)暴露，因而不能有效避免疏水相互作用引起的非特異性吸附。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種親水基團(tuán)與微球穩(wěn)定連接并完全覆蓋微球表面的高親水性大孔微球的制備方法及應(yīng)用。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種高親水性大孔微球的制備方法，包括以下步驟：

3、（1）制備聚苯乙烯種子微球，并進(jìn)行溶脹，得到溶脹后的微球；

4、（2）在溶脹后的微球中加入苯乙烯、二乙烯基苯和乙烯酯單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，對(duì)聚合后的微球進(jìn)行醇解，得到表面具有一級(jí)親水基團(tuán)的大孔微球；

5、（3）在具有一級(jí)親水基團(tuán)的大孔微球表面再修飾二級(jí)親水基團(tuán)，得到高親水性大孔微球。

6、本發(fā)明先使用苯乙烯、二乙烯基苯和乙烯酯單體與溶脹后的微球進(jìn)行聚合，增加其表面的官能團(tuán)，以便后續(xù)的親水性改造；再通過醇解使其表面具有由化學(xué)鍵連接的一級(jí)親水基團(tuán)；在此基礎(chǔ)上，再修飾二級(jí)親水基團(tuán)，得到高親水性大孔微球。本方法制備得到的高親水性大孔微球的親水基團(tuán)全面覆蓋微球表面，并且親水基團(tuán)與微球直接通過化學(xué)鍵連接，不易脫落，具有良好的穩(wěn)定性。

7、常用的聚苯乙烯（polystyrene，ps）種子微球的制備及溶脹方法均適用于本發(fā)明。例如：以聚乙烯醇、苯乙烯單體和過氧化苯甲酰為原料，通過聚合反應(yīng)制備ps種子微球；在sds水溶液體系中加入ps種子微球和致孔劑，反應(yīng)得到ps種子溶脹微球。常用的致孔劑包括甲苯、正己烷、正己醇、正庚烷、異辛烷、鄰苯二甲酸二丁酯等。

8、優(yōu)選的，步驟（2）中，所述乙烯酯單體為乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、正己酸乙烯酯中的至少一種。

9、優(yōu)選的，步驟（2）中，所述聚合反應(yīng)的步驟為：

10、（21）將苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯酯單體、引發(fā)劑和分散劑加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-0.5%的sds水溶液，超聲混合得到乳液；所述苯乙烯：二乙烯基苯：乙烯酯單體：sds水溶液的體積比為0.1-5?:?0.5-15?:?0.1-5?:?20-120；所述引發(fā)劑：分散劑的質(zhì)量比為1?:?1；固體成分與液體成分的料液比為0.2-2?:?20.7-145，料液比單位為g/ml；

11、（22）將所述乳液加入所述溶脹后的微球，攪拌6-48?h，再升溫至50-120℃，保溫反應(yīng)6-48?h，再用無水乙醇清洗回流，得到聚合后的微球。

12、優(yōu)選的，步驟（21）中，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈、過氧化月桂酰、異丙苯過氧化氫中的至少一種。

13、優(yōu)選的，步驟（21）中，所述分散劑為明膠、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉中的至少一種。

14、優(yōu)選的，步驟（2）中，所述酵解的步驟為：

15、（23）向所述聚合后的微球加入甲醇，以100-300?r/min攪拌，40-80℃加熱回流1-6h；所述聚合后的微球與甲醇的料液比為1?:?1-10，料液比單位為g/ml；

16、（24）向步驟（23）所得產(chǎn)物滴加質(zhì)量濃度為0.2-1.2%氫氧化鈉-甲醇溶液，保溫反應(yīng)1-24?h，再用無水乙醇和純化水對(duì)微球進(jìn)行清洗，得到表面具有一級(jí)親水基團(tuán)的大孔微球。

17、進(jìn)一步的，所述酵解在三口燒瓶中進(jìn)行，便于控制物料加入與反應(yīng)條件。

18、進(jìn)一步的，所述氫氧化鈉-甲醇溶液現(xiàn)配現(xiàn)用，冷卻后通過滴液漏斗加入反應(yīng)體系。

19、優(yōu)選的，步驟（3）中，所述修飾二級(jí)親水基團(tuán)的的步驟為：

20、（31）將表面具有一級(jí)親水基團(tuán)的大孔微球與環(huán)氧化合物，混合；所述大孔微球與環(huán)氧化合物的質(zhì)量比為10?:?3-20；

21、（32）向步驟（31）所得產(chǎn)物加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50%的葡聚糖水溶液，混合；再加入0.2-2?mol/l?naoh溶液；在25-90℃下反應(yīng)2-24?h，得到一種高親水性大孔微球；所述葡聚糖水溶液與naoh溶液的體積比為2-10?:?1-6；固體成分與液體成分的料液比為13-30?:15-80，料液比單位為g/ml。

22、進(jìn)一步的，所述葡聚糖水溶液現(xiàn)配現(xiàn)用。

23、進(jìn)一步的，步驟（32）中，在反應(yīng)結(jié)束后，用純水清洗反應(yīng)產(chǎn)物并抽干水分。

24、優(yōu)選的，步驟（31）中，所述環(huán)氧化合物為乙二醇二縮水甘油醚、1，4-丁二醇二縮水甘油醚、1,2-環(huán)己二醇二縮水甘油醚、二(2-環(huán)氧丙基)醚、二丙二醇二縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、季戊四醇四縮水甘油醚中的至少一種。

25、優(yōu)選的，步驟（32）中，所述葡聚糖的分子量為2000-100000。

26、進(jìn)一步的，所述葡聚糖的分子量為2000、4000、10000、20000、40000或100000。

27、本發(fā)明還提供一種高親水性大孔微球，其由前述的高親水性大孔微球的制備方法制備而成。

28、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明提供的高親水性大孔微球綜合性能優(yōu)越，通過一級(jí)親水基團(tuán)和二級(jí)親水基團(tuán)使親水基團(tuán)在微球表面全面覆蓋，并且親水基團(tuán)與微球直接通過化學(xué)鍵連接，具有良好的穩(wěn)定性，可有效減少基球的非特異性吸附，提高蛋白純化的回收率；2、本發(fā)明提供的高親水性大孔微球的制備方法簡單高效，原料來源廣泛，可用于親和層析填料、離子層析填料、復(fù)合模式層析填料等填料的制備，具備廣闊的應(yīng)用前景與良好的產(chǎn)業(yè)化條件。

技術(shù)特征：

1.一種高親水性大孔微球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述乙烯酯單體為乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、正己酸乙烯酯中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述聚合反應(yīng)的步驟為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（21）中，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈、過氧化月桂酰、異丙苯過氧化氫中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（21）中，所述分散劑為明膠、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述酵解的步驟為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述修飾二級(jí)親水基團(tuán)的的步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（31）中，所述環(huán)氧化合物為乙二醇二縮水甘油醚、1，4-丁二醇二縮水甘油醚、1,2-環(huán)己二醇二縮水甘油醚、二(2-環(huán)氧丙基)醚、二丙二醇二縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、季戊四醇四縮水甘油醚中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（32）中，所述所述葡聚糖的分子量為2000-100000。

10.一種高親水性大孔微球，其特征在于，由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的高親水性大孔微球的制備方法制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高親水性大孔微球及其制備方法，所述制備方法為，首先制備聚苯乙烯種子微球并溶脹；再加入苯乙烯、二乙烯基苯和乙烯酯單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，隨后進(jìn)行醇解，得到表面具有一級(jí)親水基團(tuán)的大孔微球；最后再修飾二級(jí)親水基團(tuán)，得到高親水性大孔微球。本發(fā)明提供的高親水性大孔微球綜合性能優(yōu)越，通過一級(jí)和二級(jí)親水基團(tuán)使其在微球表面全面覆蓋，且親水基團(tuán)與微球直接通過化學(xué)鍵連接，具有良好的穩(wěn)定性，可有效減少基球的非特異性吸附，提高蛋白純化的回收率；本發(fā)明提供的高親水性大孔微球的制備方法簡單高效，原料來源廣泛，可用于親和層析填料、離子層析填料、復(fù)合模式層析填料等填料的制備，具備廣闊的應(yīng)用前景與良好的產(chǎn)業(yè)化條件。

技術(shù)研發(fā)人員：朱益林,趙毛雨,胡新妹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州賽分科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6