專利名稱：一種具有廣譜和持久自發熒光的聚合物微球及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有廣譜和持久自發熒光的聚合物微球及其制備方法，屬于高分子材料領域，該聚合物微球適于作為示蹤和校準材料等用于熒光分析檢測技術領域。
背景技術：
熒光聚合物微球作為熒光免疫分析、生物傳感器、微流控芯片等現代儀器中的標準品和關鍵材料，被廣泛應用于疾病診斷、藥物發明、高通量分析、代謝過程分析等眾多領域。隨著近年來各應用領域的不斷拓展，所涉及的待測分子在結構、理化性質、生物活性等方面的多樣性不斷增加，對熒光微球提出了更多性能的要求，如(1)熒光強度要穩定持 久，不易淬滅；(2)熒光發射光譜范圍要寬，以滿足多個波段的檢測；(3)微球粒徑盡可能均一，以保證測試重復性并減小系統偏差；(4)具備多孔高比表面積結構，以提供充足的負載容量裝載功能材料如藥物等；(5)制備成本較低等，降低檢測成本。通過集成這些性能，以期獲得更快速、高效、低廉的檢測分析結果。目前，在微球上引入熒光基團的主要途徑有以下幾類(I)表面改性，即在微球表面接枝發光基團，該法發光穩定，但操作復雜、對實驗要求高，且制備技術多被國外壟斷，價格非常昂貴，致使測試成本居高不下；(2)負載途徑，即在微球中包埋或吸附熒光物質，該法簡單易行，但熒光染料結合不穩定，易泄露，導致淬滅增強等問題，并且泄露的熒光素毒性也降低了該類微球的生物安全性；(3)單體共聚途徑，即將特異性熒光單體與微球骨架單體共聚成球，該法熒光分子結合非常穩定，但可選的熒光單體有限且制備非常困難。基于現有途徑存在的限制，如何在熒光微球上實現多種性能的集成并尋求簡單易行的制備工藝是目前熒光微球材料發展的最新挑戰。
發明內容
本發明的目的在于提供一種具有廣譜和持久自發熒光的聚合物微球。該產品特征在于，微球既具有廣譜及持久穩定的自發熒光，又可具有較為均一的粒徑以及高比表面積。其中，自發熒光的觀察范圍覆蓋33(T380nm，45(T490nm和51(T560nm三個通道(見附圖
I)。特別的，在405nm和488nm激發波長下有較強的吸收(見附圖2、3)，自發熒光特征的耐久性在30天以上，特別的，可達720天以上(附圖4 )。微球粒徑在5 100 μ m范圍內可控，粒徑可以均一，粒徑分布系數可〈15%，粒徑分布系數CV按下式計算
權利要求
1.一種具有廣譜和持久自發熒光的聚合物微球，其特征在于，微球既具有自發熒光，又具有粒徑均一的尺寸并具有超高比表面積，其中，自發熒光的觀察范圍覆蓋33(T380nm，45(T490nm和51(T560nm三個通道，特別的，在405nm和488nm激發波長下有較強的吸收，自發熒光特征的耐久性在30天以上。
2.如權利要求I所述的聚合物微球，其特征在于微球粒徑可控，尺寸均一，微球粒徑在5 ΙΟΟμπι范圍內可控，粒徑分布系數CV〈15%，CV按下式計算
3.如權利要求I所述的聚合物微球，其特征在于微球具有多孔結構和超高比表面積，孔徑在0-50nm范圍內，比表面積在2(Tl500m2/g范圍內。
4.權利要求1-3中任意一項所述的具有廣譜和持久自發熒光的聚合物微球的制備方法，包括如下步驟 (1)將含有單體、致孔劑、聚合引發劑、助表面活性劑的油相混合均勻； (2)將含有穩定劑、表面活性劑、無機鹽、阻聚劑的水相混合均勻； (4)將油相與水相混合后攪拌形成乳液，或利用膜乳化技術將油相在壓力作用下通過不同孔徑的微孔膜進入水相形成均一乳液； (5)將乳液移至反應釜，升溫懸浮聚合而成初始微球； (6)將初始微球洗滌干燥后，加入溶脹劑中溶脹，然后在金屬催化劑作用下反應，洗滌烘干而成具有自發熒光的聚合物微球。
5.如權利要求4所述的方法，所述單體為油溶性的乙烯類、甲基丙烯酸類、丙烯酸類、甲基丙烯酸酯類、丙烯酸酯類、甲基丙烯酰胺類、丙烯酰胺類、雙乙烯基類、二乙烯基苯類、三乙烯基類或苯乙烯類物質，或上述物質的混合物，單體在油相中的質量含量為19Γ100%。
6.如權利要求4所述的方法，所述致孔劑為溶于單體的惰性化合物或它們的混合物中的至少一種，包括短鏈烷烴如庚烷、己烷、十二烷、十六烷、甲苯、二甲苯等或它們的混合物，在油相中的質量分數為0°/Γ80%。
7.如權利要求4所述的方法，所述聚合引發劑是過氧化物類引發劑，如過氧化苯甲酰；或偶氮類引發劑，如偶氮二異丁腈，引發劑的用量為所有可聚合單體質量的O. 019Γ10%，助表面活性劑為可溶于單體的長鏈醇類，包括十二醇、十六醇等，用量為所有可聚合單體質量的 O.01% 30%。
8.如權利要求4所述的方法，所述穩定劑是水溶性聚合物如聚乙烯醇、明膠、纖維素、聚乙烯吡咯烷酮等，含量為水相質量的O. f 10%;所述表面活性劑是十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉等，含量控制在水相質量的2%以內；無機鹽是硫酸鈉等鈉鉀類無機鹽；阻聚劑是對苯二酚。
9.如權利要求4所述的方法，所述的膜乳化技術為陶瓷膜、玻璃膜等多種材料的微孔膜，膜孔徑為flOym。
10.如權利要求4所述的方法，所述的催化反應過程中，所述的溶脹劑是二氯乙烷、乙酸乙酯、二硫化碳等，反應溫度在10°C 10(TC，金屬催化劑是氯化鋁、氯化鋅、三氟化硼或氯化鐵 等，用量在5°/Γ40%，反應時間是6 24小時。
全文摘要
本發明提供一種具有廣譜和持久自發熒光的聚合物微球產品及其制備方法。其特征是微球的自發熒光觀察范圍可覆蓋330-380nm，450-490nm和510-560nm三個通道；熒光持續時間在30天以上；微球粒徑在5~100μm范圍內可控；粒徑均一，分布系數<15%；比表面積在20-1500m2/g范圍內。其制備方法是將含有單體和制孔劑等的油相通過膜乳化技術分散到水相中，形成水包油的均一乳液，然后升溫懸浮聚合而成初始微球，初始多孔微球再經金屬催化劑反應衍生而成具有自發熒光的微球產品。
文檔編號C08F212/36GK102838982SQ20121023038
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者郝冬霞, 馬光輝, 周煒清, 鞏方玲, 蘇志國 申請人:中國科學院過程工程研究所