CN102448995A

CN102448995A - 单分散亚微米聚合物粒子

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Publication number: CN102448995A
Application number: CN2010800234540A
Authority: CN
Inventors: G·I·莫达尔; G·冯努姆; A·莫尔特伯格; S·利恩; N·H·克休斯
Original assignee: Invitrogen Dynal AS
Current assignee: Life Technologies AS
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2012-05-09
Also published as: GB0907372D0; US20170218095A1; US20120141798A1; WO2010125170A1; US20100301257A1; EP2424901A1; EP2424901B1; US10017586B2

Abstract

本发明涉及单分散的交联聚合物粒子，其包含具有基本光滑的外表面和小于1微米的平均直径的粒子，其中该粒子是实心或多孔的，且其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的变化系数(CV)％小于15％。这些单分散的交联聚合物粒子可包含磁性材料并可用于各种应用。本发明还涉及用作Ugelstad工艺中的晶种粒子的单分散的聚合物粒子。

Description

单分散亚微米聚合物粒子

技术领域

本发明涉及可用于生物鉴定和其它应用的单分散聚合物粒子。本发明还涉及用于制备此类粒子的方法、此类方法中所用的中间体和使用该粒子的方法，以及其它主题。

背景技术

用于制备聚合物的常见反应是自由基聚合，其用于由不饱和单体，例如苯乙烯和/或丙烯酸酯制造聚合物。自由基聚合可以通过乳液聚合或悬浮聚合进行。乳液聚合是用于制造尺寸大约100-500纳米的聚合物粒子的标准方法。产物经常被称作胶乳并且是水基漆的主要组分。在乳液聚合中，不饱和单体如刚提到的那样借助自由基聚合转化成聚合物。通常，该聚合在水中进行且单体具有低水溶性。

在典型程序中，将单体，例如苯乙烯，与水和表面活性剂混合并将该混合物搅拌以制备相对较大的苯乙烯液滴(1-10微米)。加入水溶性引发剂。该引发剂分解成两个自由基并引发与已溶解在水相中的单体反应。在苯乙烯的情况下，生长的链很快变得不溶于水，且分子聚集成纳米级粒子。如果引发阶段短，则所得粒子可以是单尺寸的。

粒子随后通过下列机理生长：单体经由水相扩散到聚合物粒子中。通过从水相中吸附生长的聚合物，引发粒子中的聚合。由于粒子如此小，粒子中只能同时存活一个自由基，第二生长链的吸附因此将导致终止。当大液滴中的单体已经扩散到生长的粒子中并聚合时，聚合停止。

乳液聚合取决于单体从大液滴转移至较小粒子和自由基吸附。如果使用高数量的交联单体-其高于10-15％-则小粒子会交联且聚合不继续。

乳液聚合用于制造作为Ugelstad两步溶胀法的原材料的单尺寸晶种粒子。

本申请教导了能够制造据信无法通过乳液聚合获得的亚微米高度交联的聚合物粒子的方法。已知通过两阶段法制造交联的多孔或实心单分散聚合物粒子，在已故John Ugelstad教授之后命名为Ugelstad法，其例如描述在EP-B-3905(Sintef)和US-A-4530956(Ugelstad)中。在WO 00/61647中描述了改进的Ugelstad法。在Ugelstad法中，使合适地通过乳液聚合制成的晶种粒子在两个步骤中通过加晶种的悬浮聚合转化成单分散粒子。在第一步骤中，通过制造相对低分子量的水不溶性物质的细(例如亚微米)水乳液和随后添加水混溶性有机溶剂(例如丙酮)以使该水不溶性物质扩散到晶种粒子中，使晶种粒子溶胀。该水不溶性物质方便地为热活化的聚合引发剂。在第二步骤中，随后除去溶剂，以使该水不溶性物质锁定在晶种粒子中，该晶种粒子吸收大量单体以及交联剂，其由单体和交联剂扩散到晶种粒子中并稀释该水不溶性物质时熵的提高驱动。实践中，在晶种粒子溶胀和吸收水不溶性物质后，通常使含有它们的分散体与含有单体和交联剂的水乳液接触；选择水量以使水足以通过稀释除去水混溶性溶剂并将单体驱动到晶种粒子中。晶种粒子溶胀，并在例如通过加热而活化引发剂以引发聚合后，产生较大聚合物粒子。Ugelstad法因此包括通过乳液聚合制造晶种粒子和通过悬浮聚合使晶种粒子膨胀。上述现有技术中描述的最小单分散粒子具有1微米的平均直径。

可以在最终溶胀和聚合阶段中使致孔剂与晶种粒子接触以使粒子为多孔的。致孔剂是不参与聚合反应的有机液体。其可以是该聚合物的良溶剂，在这种情况下其会制造小孔隙，或是该聚合物的差溶剂，在这种情况下其会形成大孔隙。本发明人还不能通过致孔剂的选择控制亚微米珠粒的孔隙形态以提供光滑外表面。

在Ugelstad法的简化形式中，可以简单通过使用低聚晶种粒子实现提高的溶胀能力，例如其中该低聚物重均分子量相当于最多50个单体单元(在聚苯乙烯的情况下分子量为大约5000)。

便利地，如果使用水溶性表面活性剂和较不水溶性的有机化合物的组合作为乳化剂，则可以制造极细的亚微米(例如0.05-0.5微米)稳定水包油乳液。表面活性剂通常是离子型的，但另选可以是非离子型的。

上述现有技术的Ugelstad方法在小粒子尺寸下不提供光滑单分散多孔粒子。尤其是，现有技术的方法在粒子尺寸下限不产生光滑粒子。相反，这些小的多孔粒子的外表面会是不规则的，例如在以例如10,000放大率观察时，例如与较大粒子相比时，看起来粗糙或多疙瘩。这种粗糙外观由孔隙的形态，例如过大的孔隙尺寸造成。

发明内容

发明内容概述

本发明部分地基于下述认识，即比之前通过Ugelstad法制成的粒子小的粒子预计会与更大粒子相比(在每克基础上)提高使用它们的鉴定法的灵敏度和可再现性。例如，当与大于1微米直径的粒子相比时，亚微米粒子按每克计提供更多得多的粒子(图1)，导致对于小样品的提高的表面积和更好的统计学。较小粒子会显著降低生物鉴定所需的生物材料的量，因为粒子本身将占据较少体积。此外，亚微米粒子可用于微-和纳-流控学和其它纳米技术领域。

聚合物粒子可能具有不规则形状，其具有在放大条件下，例如在用扫描电子显微镜在10,000放大率下观看时，看起来粗糙或多疙瘩的表面。还已经认识到，对一些应用而言，提供制备具有赋予该粒子总体上光滑外观的表面的粒子的技术会是有益的；这种粒子的外观更接近规则球体而非不规则形状。

因此已经认识到，光滑聚合物粒子与具有不规则形状的聚合物粒子相比时具有优点。一个优点在于，在粒子是磁性的情况下，与不规则粒子不同，光滑粒子在所有方向中提供均匀磁信号。这在暴露在磁场中时提供更一致的性能。光滑粒子的进一步优点在于，整个外表面都容易被例如溶液到达。当外表面例如被抗体官能化时，这一优点特别重要。连接到光滑粒子表面的任何部分上的抗体或其它配体能与溶液中存在的结合配对物相互作用，可能地提供灵敏和可再现的鉴定法。连接到粗糙聚合物粒子表面上的抗体或其它配体可能位于溶液的可到达性有限的位点，从而降低鉴定法的灵敏度和/或可再现性。

本发明据信以许多方式丰富聚合物粒子领域和它们的制造技术。因此，本发明提供具有如下特性的新型单分散亚微米聚合物粒子，所述特性据信无法重复获得，如果还可能的话，通过乳液聚合；此类特性可包括下列性能中的一种、两种、三种、四种或五种：高交联；孔隙率；形态、溶胀特性和磁性(这可通过引入磁性粒子来完成)。本发明在其范围内包括具有据信之前通过Ugelstad聚合无法获得的特性的单分散亚微米聚合物粒子；此类特性可包括以下性能中的一种或多种：形态(特别是在10,000的扫描电子显微镜放大率下观看时对眼睛呈现光滑或球形的多孔粒子)和尺寸。因此将认识到，本发明的某些实施方案包括具有据信通过之前的制造聚合物粒子的方法无法获得的特性的单分散亚微米粒子。

本发明还用能够制造本文所述的聚合物粒子的Ugelstad法的变体丰富了聚合物粒子技术。本发明还提供可用在Ugelstad法中以控制最终产物粒子的孔尺寸和因此控制表面光滑度的新型晶种粒子。在这方面，本发明的多个方面建立在如下发现的基础上：可通过控制形成晶种粒子的聚合物分子的尺寸来控制最终产物粒子的孔尺寸。

本发明的产物、方法和用途不限于刚提到的主题，而是，但不限于，更充分描述在下面的说明书和权利要求书中并由附图例示。

根据本发明的一个方面，提供单分散的交联亚微米聚合物粒子，即平均直径小于1微米的单分散粒子。(“亚微米”意指小于1微米。)

该粒子可以是磁性的。本发明包括包含基体聚合物和磁性粒子的单分散磁性聚合物粒子，该粒子具有小于1微米的平均直径。在一个实施方案中，该磁性粒子是超顺磁性晶体，在另一实施方案中它们是铁磁性的，例如该磁性粒子可以是亚铁磁性或超顺磁性铁氧化物晶体。

本发明的另一方面在于具有光滑外表面的单分散的交联聚合物粒子。

本发明包括具有光滑外表面的单分散的交联亚微米聚合物粒子。

如下面更详细解释那样，“单分散”在本文中是指具有特定参数(例如粒子直径)的低变化系数(CV)，例如小于20％，特别小于15％，例如小于10％，有时小于5％的CV的粒子。

本发明在其范围内既包括多孔又包括实心的粒子。所谓“实心”粒子可具有如本领域中已知的极低孔隙率，并且另选被称作“密实”粒子。

本文中公开的一类亚微米粒子是单分散的和多孔的。这些粒子可具有规定的表面特性。在一个亚类中，该表面是光滑的。在另一亚类中，在通过气体吸收分析测量时，粒子的比表面积为300平方米/克至700平方米/克。

在本发明中进一步包括可用作制造所述亚微米粒子用的晶种粒子的单分散聚合物粒子，其中该晶种粒子具有50纳米至200纳米的平均直径，且其中在通过凝胶渗透色谱法测量时该聚合物具有大于1,000并小于70,000的平均重均分子量。在多个实施方案中，平均直径为50纳米至小于200纳米。

另一方面，提供用作加晶种的悬浮聚合中的晶种粒子的单分散聚合物粒子的制备方法，该方法包括乳液聚合法，该乳液聚合法包括：

形成包含烯键式不饱和单体和水溶性聚合引发剂的水分散体；和

混合直至粒子成核开始；

其特征在于：

该水分散体包含表面活性剂并在粒子成核开始后添加链转移剂，以致该聚合形成具有50纳米至200纳米平均直径的单分散晶种粒子，在通过凝胶渗透色谱法测量时，该聚合物具有大于1,000并小于70,000的平均重均分子量。在多个实施方案中，该晶种粒子的平均直径为50纳米至小于200纳米。

本发明包括所提到的单分散晶种粒子作为Ugelstad法中的晶种粒子的用途。以此方式，该晶种粒子可用作本文所述的亚微米和/或光滑聚合物粒子的制备中的中间体。

该Ugelstad法可包括：

(i)形成水分散体，其包含

单分散晶种粒子，

包含分子量低于5,000且在25℃下的水溶解度小于10^-2克/升的有机化合物的细分液滴，和

有机溶剂，该有机化合物可溶于该有机溶剂中，当形成该晶种粒子的聚合物具有相当于最多50个单体单元的平均分子量时，该有机溶剂是任选的；

(ii)使该有机化合物扩散到单分散晶种粒子中，使得晶种粒子变得被活化；

(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，并使该活化的晶种粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有单体，例如水溶性比该有机化合物大至少10倍的单体，和交联剂；

(iv)使该单体扩散到活化的晶种粒子中以形成溶胀的晶种粒子的水分散体；和

(v)引发该溶胀的晶种粒子中的单体的聚合。

本发明包括已通过本说明书中描述的方法获得的粒子。

本发明还包括具有通过本文公开的方法获得的粒子的特性的粒子；而此类粒子可通过本文所述的方法获得，它们仅以它们的性质而非以它们的制造方法为特征，因此，针对由它们的特性规定的粒子的权利要求的保护范围仅取决于粒子的特性，而排除它们的实际制造方法。

附图说明

下面参照附图进一步描述本发明的实施方案，其中：

图1是指示每克的珠粒数目与具有1.5克/立方厘米粒子密度的本公开内容的珠粒的直径之间的关系的图表；

图2提供Ugelstad法的概述；

图3例示根据实施例1的程序形成的聚苯乙烯晶种粒子的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数(CV％)，其具有由0.1-0.17微米的直径范围测得的4％的主峰重均CV；

图4至6提供通过对包含低分子量聚合物的晶种粒子应用Ugelstad法形成的亚微米聚合物粒子的SEM图像；

图7是显示在存在(菱形数据点)和不存在(正方形数据点)链转移剂的情况下十二烷基硫酸钠(SDS)浓度如何影响晶种粒子直径的图表；

图8是例示通过凝胶渗透色谱法(GPC)测得的各种聚苯乙烯晶种粒子的分子量分布的图表；

图9例示聚苯乙烯晶种粒子LI740的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数(CV％)，其具有由0.15-0.50微米的直径范围测得的2％的主峰重均CV；

图10A至10D是四种不同亚微米多孔聚合物粒子的显微照片；

图11例示多孔聚苯乙烯粒子LK321的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数(CV％)，其具有由直径范围(0.27微米-0.7微米)测得的8％的主峰重均CV；

图12例示聚苯乙烯聚合物粒子L1713的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数(CV％)，其具有由直径范围(0.4微米-0.6微米)测得的2％的主峰重均CV；

图13是现有技术MyOne^TM聚合物粒子的SEM；

图14是商业样品1的(a)SEM和(b)TEM；

图15是商业样品2的(a)SEM和(b)TEM；

图16是商业样品3的(a)SEM和(b)TEM；

图17是商业样品4的(a)SEM和(b)TEM；

图18是商业样品5的(a)SEM和(b)TEM；

图19是商业样品6的(a)SEM和(b)TEM；

图20是商业样品7的(a)SEM和(b)TEM；

图21是商业样品8的(a)SEM和(b)TEM；

图22是商业样品9的(a)SEM和(b)TEM；

图23是商业样品10的(a)SEM和(b)TEM；

图24是商业样品11的(a)SEM和(b)TEM；

图25是商业样品12的(a)SEM和(b)TEM；

图26是商业样品13的(a)SEM和(b)TEM；

图27显示使用高分子量晶种粒子制成的具有两种不同性质的对比聚合物粒子的SEM图像；且

图28显示在环氧树脂中浇铸的磁性聚合物粒子的横截面的SEM图像，其中铁氧化物显现为亮点。

详述

在本专利说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包含”和“含有”和它们的变体是指“包括但不限于”，它们无意于(而且不)排除其它结构部分、添加剂、组分、整数或步骤。在本专利说明书的整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外要求，单数包括复数。特别地，除非上下文另外要求，如果使用不定冠词，本专利说明书应被理解为考虑复数以及单数。

与本发明的特定方面、实施方案或实施例相关描述的特征、整数、特性、化合物、化学结构部分或基团应被理解为适用于本文所述的任何其它方面、实施方案或实施例，除非与其不相容。本专利说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或由此公开的任何方法或工艺的所有步骤，可以以任意组合方式组合，除非其中此类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸至本专利说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征中的任何新的特征或任何新的组合，或延伸至由此公开的任何方法或工艺的步骤中的任何新的步骤或任何新的组合。

读者要注意与本申请有关的与本专利说明书同时或在其之前提交的并与本专利说明书一起公开供公众审查的所有论文和文献，所有这些论文和文献的内容经此引用并入本文。

本文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全文以其全文引用并入本文。如果冲突，以本专利说明书，包括定义，为准。

本发明提供新型聚合物粒子和可用于制备该新型粒子的改性的Ugelstad法。本发明还提供用在该改性的Ugelstad法中的晶种粒子和使用可通过该改性的Ugelstad法获得的聚合物粒子的方法。

本文所述的Ugelstad法因此涉及两种不同粒子，即经历溶胀和聚合过程以形成聚合物粒子的晶种粒子。术语“晶种粒子”和“聚合物粒子”因此在本文中如下使用：

“晶种粒子”是指可通过乳液聚合获得并用作该改进的Ugelstad法中的中间体的粒子。

“聚合物粒子”是指可以在本文所述的改进的Ugelstad法中由晶种粒子通过悬浮聚合制成的粒子。

在本专利说明书中提到的“平均”直径是指z-均直径，例如通过光子相关光谱学测得的z-均直径。但是，在本发明的整个范围内，还由此公开其中平均直径是例如通过CPS盘式离心机测得的众数(mode)直径的实施方案。在本发明的整个范围内，还由此公开其中平均直径是中值直径的实施方案。但是，一些实施方案规定，聚合物粒子具有落在下列两个范畴的至少一项内的平均直径：(i)特定范围的z-均直径；(ii)特定范围的中值直径。因此，落在本公开内容内的规定的一类粒子要求该粒子具有落在下列两个范畴的至少一项内的平均直径：(i)小于1微米的z-均直径；(ii)小于1微米的中值直径；在这种情况下，粒子群如果属于范畴(i)或范畴(ii)或属于范畴(i)和(ii)两者，则将落在规定类别内。

聚合物粒子

本发明提供这样的粒子，其是聚合物的和单分散的。本发明包括粒子为多孔的实施方案和粒子为实心的实施方案。在本发明中不包括在含有磁性粒子的液体芯上包含聚合物壳的那类粒子。

该粒子可具有至少100，例如至少1000的总数。

“单分散”是指对多个粒子(例如至少100，更优选至少1000)而言，这些粒子具有小于20％，例如小于15％，通常小于10％和任选地小于8％，例如小于5％的它们的直径的变化系数(CV)。特别的一类聚合物粒子具有小于5％的CV。

在本专利说明书的权利要求中提到时，CV定义为100乘以(标准偏差)除以平均值，其中“平均值”是指平均粒子直径且标准偏差是粒子尺寸的标准偏差。本公开内容还包括其中“平均值”是z-均或众数粒子直径的实施方案。根据惯例，对主模态，即主峰计算CV，由此排除与聚集体相关的次要峰。因此，在该计算中可以扣除低于或高于模态尺寸的一些粒子，其例如可占总粒子数(即可检测粒子的那些)的大约90％。CV的这种测定可以在CPS盘式离心机上进行。

本发明还提供亚微米尺寸，即具有小于1微米的平均直径的单分散聚合物粒子。

本发明还提供具有光滑外表面的单分散聚合物粒子。

更特别地，本发明提供具有光滑外表面的单分散亚微米粒子。在一个实施方案中，单分散亚微米粒子具有在10,000的扫描电子显微镜(SEM)放大率下观看时外观光滑的外表面。

可以通过本专利说明书下文描述的Ugelstad法制造所述聚合物粒子。

在一个实施方案中，本发明提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子：

●基本光滑的外表面

●小于1微米的z-均直径

●该粒子是多孔的

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％。

第二实施方案在于单分散的交联聚合物粒子是第一聚合物粒子群并具有下列特性：

●基本光滑的外表面

●小于1微米的z-均直径

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％

●可溶胀性不大于第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为该悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的＞25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子，且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+二乙烯基苯总量的＞25重量％。

本发明进一步提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子：

●小于1微米的z-均直径，

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％

●通过气体吸附分析测量时的比表面积为300至700平方米/克。

在另一实施方案中，本发明提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子：

●基本光滑的外表面

●落在下列范畴中的至少一个内的平均直径(i)小于1微米的中值直径；(ii)小于1微米的z-均直径

●该粒子是多孔的

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％。

本发明的另一实施方案在于单分散的交联聚合物粒子是第一聚合物粒子群并具有下列特性：

●基本光滑外表面

●落在下列范畴中至少一个内的平均直径(i)小于1微米的中值直径；(ii)小于1微米的z-均直径

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％

●第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为该悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的＞25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子，且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+二乙烯基苯总量的＞25重量％。

●落在下列范畴中的至少一个内的平均直径(i)小于1微米的中值直径；(ii)小于1微米的z-均直径，

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％

●通过气体吸附分析测量时的比表面积为300至700平方米/克。

现在回到聚合物粒子，本专利说明书公开了交联聚合物粒子。交联粒子的一个特性在于，在置于该聚合物的良溶剂中时，粒子溶胀而非溶解。例如，甲苯和THF(四氢呋喃)是苯乙烯聚合物的良溶剂，而THF也是丙烯酸系聚合物的良溶剂。该公开内容中包括包含可通过经计算提供至少2％交联的方法获得的交联聚合物的聚合物粒子。

通过Ugelstad法制成的聚合物粒子中的交联度可以表示为悬浮聚合中所用的总单体中包括的交联剂单体的重量百分比(重量％)。因此，在悬浮聚合中所用的单体是例如苯乙烯和二乙烯基苯(DVB)的情况下，DVB(交联剂单体)的百分比经计算为基于DVB+苯乙烯总重量的重量百分比。典型交联度包括＞10重量％交联剂，例如＞15重量％交联剂，或＞20重量％交联剂，例如＞25重量％交联剂，例如适合无孔(即实心)粒子的程度。交联度也可以为例如20-70重量％交联剂，例如30-60重量％交联剂，例如40-50重量％交联剂，例如适合多孔粒子的程度。如上所述，交联粒子在置于该聚合物的良溶剂中时溶胀。例如作为直径的提高量测得的溶胀量与交联度相关。交联度较高的粒子的溶胀通常将低于由类似聚合物制成但具有较低交联度的粒子。这种性质可用于通过将聚合物粒子样品与一系列具有已知的不同交联度的标样进行比较来测定样品中的相对交联度。例如，通过将粒子样品的可溶胀性与由相当的聚合物制成并使用25％如上所述的交联剂制备的参比粒子进行比较，可以确定粒子样品是否具有超过25％的交联度。为了提供化学上相当的参比粒子，分析粒子样品(或更确切地，来自该样品的试样)以确定该样品由哪类聚合物制成。下面在本专利说明书中更详细提到合适的分析技术并可包括质谱法，其中热解质谱法尤其可用于测定交联聚合物的聚合物类型。在该聚合物分析中也可以使用FTIR和NMR。参比粒子和测试粒子合适地具有基本类似的平均直径，例如基本类似的z-均直径，例如参比粒子可具有与测试粒子±5％，例如±2％相同的平均直径。

在一些情况下，将聚苯乙烯类测试粒子的交联与参比群进行比较。测试粒子的聚苯乙烯类身份可能是已知的或通过分析测定。通过Ugelstad法制造参比粒子，其中悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂的二乙烯基苯，该二乙烯基苯为已知量，例如苯乙烯+二乙烯基苯总量的25重量％。参比粒子和测试粒子合适地具有基本类似的平均直径。使测试粒子和参比粒子与溶胀剂，即合适的溶剂接触并使其溶胀。将测试粒子的溶胀(直径提高量)与参比粒子的溶胀进行比较，如果发现其小于参比粒子的溶胀，则推断交联度高于参比粒子，例如高于25％。由任何特定种类的聚合物制成的粒子采用不同溶剂时以不同量溶胀。选择产生相对较高溶胀度的溶剂是有利的，这可以凭经验选择。在聚苯乙烯类粒子的情况下，可以使用甲苯作为溶胀剂。

本发明因此包括其中该聚合物粒子构成第一粒子群并具有第二聚合物粒子群的可溶胀性的聚合物粒子实施方案，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的＞25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+二乙烯基苯总量的＞25重量％。所述悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量可以为30-60％，任选地40-50％。

该粒子合适地包含通过使一种或多种烯键式不饱和单体聚合制成的加成聚合物。特别地，该单体可以是乙烯基类，例如苯乙烯类单体或丙烯酸系单体。可以特别提到苯乙烯类单体。合适的单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和其它丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体。通过引入包含两个乙烯基的交联剂作为共聚单体，例如二乙烯基苯或乙二醇二甲基丙烯酸酯，可以实现交联。本发明包括使用交联剂的组合。作为特别的单体，可以提到苯乙烯，对其而言，二乙烯基苯是合适的交联剂。在一些实施方案中，交联剂可包括烯属双键数大于2，例如3的化合物。

所述Ugelstad法包括由不饱和单体的自由基聚合构成的聚合反应。本公开内容因此包括聚合物粒子，其中聚合物(基体聚合物)衍生自不饱和单体的自由基聚合。因此，通过引入包含两个烯属双键的交联剂(如本专利说明书中其它地方提到的那样，交联剂制备可包括其中烯属双键数大于2，例如3的分子)，获得交联，且该聚合物粒子含有引入聚合物网络中的此类交联剂的残基。已用于制造聚合物粒子的另选的交联法是在悬浮聚合粒子的情况下使用的路易斯酸催化的Davankov-型交联。在Davankov法中，通过使用乙烯基苄基氯(VBC)作为单体之一的悬浮聚合制造粒子。在已制成粒子后，在单独的反应中通过将粒子与FeCl₃合并来使所述粒子交联，FeCl₃催化如今引入聚合物链中的前体VBC分子的-CH₂Cl侧基与相邻苯基的偶联，以在两个苯基之间形成亚甲基桥：-Ph-CH₂-Ph-。应认识到的是，在可通过Ugelstad法获得的粒子中固有的是，它们不含这样的含有亚甲基桥连苯环的-Ph-CH₂-Ph-片段，这提供了区分使用Davankov交联制成的悬浮聚合粒子和Ugelstad粒子的方式。可想到的是，可通过一种或多种分析技术，例如NMR或质谱法，特别是NMR，测定这样的-Ph-CH₂-Ph-片段的存在与否。本公开内容因此在其范围内包括不含-Ph-CH₂-Ph-片段的单分散亚微米粒子。通过Ugelstad法制成的粒子在经历元素分析时可能不含氯，而据信，使用Davankov法制成的粒子将含有在未反应的-CH₂Cl基团中的残余氯。本公开内容因此在其范围内包括不含氯的单分散亚微米粒子。

通过悬浮聚合粒子的Davankov交联制成的聚合物网络因此不同于由Ugelstad聚合产生的那种。这种结构差异体现在物理-化学性质中，例如与溶剂吸收和溶胀性质相关。因此，通过悬浮聚合形成中间凝胶型粒子和接着Davankov交联制成的聚合物粒子表现出比Ugelstad粒子高得多的可溶胀度，造成不同溶剂之间的大的溶胀和溶剂吸收差异。在该聚合物粒子可用在需要在溶剂之间，例如水性和有机溶剂(例如烃溶剂)之间进行切换的程序中的情况下，这种明显的行为差异是不利的。

本发明的亚微米粒子可具有至少200纳米，例如至少300纳米，任选地至少400纳米的平均直径，如直径至少450纳米的粒子的情况下那样。

该亚微米聚合物粒子可具有不大于900纳米，任选地不大于700纳米，例如不大于600纳米的平均直径，如直径不大于500纳米的粒子的情况下那样。

本发明包括平均直径为400纳米至800纳米，例如450纳米至700纳米的一类聚合物粒子。特定的聚合物粒子具有450纳米至650纳米，例如450纳米至550纳米的平均直径。在多个实施方案中，聚合物粒子可具有从200纳米，例如300纳米和任选地400纳米，至450纳米的平均直径。

可以如下文在标题“分析方法”下描述的那样测定晶种粒子的尺寸和粒子尺寸分布。

一类聚合物粒子是多孔的。另一类聚合物粒子是无孔的。多孔粒子和，独立地，无孔粒子，可具有如刚刚指出的那样的平均直径。

本公开内容包括比表面积为100至700平方米/克，例如300至600平方米/克，或400至600平方米/克，例如450至550平方米/克的多孔聚合物粒子。通过气体吸附分析测定比表面积值。

本公开内容包括通过气体吸附分析测得的比表面积，与密实粒子的理论比表面积的比率为至少10∶1，例如10∶1至150∶1，例如10∶1至120∶1，如在10∶1至110∶1情况下那样的多孔聚合物粒子。该比率可以为至少20∶1，任选地至少50∶1，例如至少80∶1。因此，该比率可以为20∶1或50∶1至150∶1，而在其它实施方案中，其为20∶1至120∶1，或另选，50∶1至120∶1。在一些实施方案中，该比率为80∶1至150∶1，例如80∶1至120∶1，如在80∶1至110∶1情况下那样。

本公开内容包括比表面积大于30平方米/克，例如大于35或40平方米/克的磁性聚合物粒子。该比表面积可以例如为大于30平方米/克(例如大于40平方米/克)至100平方米/克，例如至90平方米/克；在一些实施方案中，该比表面积不超过80平方米/克，在特定实施方案中其不超过70平方米/克。可通过经本文所述的新型方法形成多孔粒子并随后在孔隙中引入磁性材料并涂布粒子来获得具有这些性质的粒子。

本公开内容包括通过气体吸附分析测得的比表面积，与密实粒子的理论比表面积的比率为至少2∶1，例如2∶1至20∶1，例如2∶1至18∶1，如在2∶1至16∶1情况下那样的磁性聚合物粒子。该比率可以为至少3∶1，任选地至少4∶1。因此，该比率可以为3∶1或4∶1至20∶1，而在其它实施方案中，其为3∶1至16∶1，或另选，4∶1至16∶1。在一些实施方案中，该比率为2∶1至14∶1，例如3∶1至14∶1。

在无孔聚合物粒子的情况下，本公开内容包括比表面积小于20平方米/克的粒子。在一个实施方案中，该无孔粒子具有2至20平方米/克，特别是5至20平方米/克，例如6至20平方米/克的比表面积。在另一实施方案中，比表面积为2至10，例如2至8平方米/克。例如，密度为1.05克/毫升且直径为900至300纳米的粒子会具有大约6至大约20平方米/克的比表面积。示例性的比表面积如下：

直径-0.3微米，密度2.5克/毫升-->A_s＝8.0平方米/克

直径-0.9微米，密度2.5克/毫升-->A_s＝2.7平方米/克

直径-0.3微米，密度1.8克/毫升-->A_s＝11.1平方米/克

直径-0.9微米，密度1.8克/毫升-->A_s＝3.7平方米/克

直径-0.3微米，密度1.05克/毫升-->A_s＝19.0平方米/克

直径-0.9微米，密度1.05克/毫升-->A_s＝5.7平方米/克。

对多孔的涂布的磁性粒子而言，比表面积通常将是具有相同的平均粒子尺寸和密度的相应密实粒子的比表面积的至少两倍。涂布磁性珠粒的典型密度为1.8克/毫升。该磁性珠粒可具有更低密度(引入较少磁性材料)或更高密度。在实施方案中，涂布磁性珠粒的最大密度会为2.5克/毫升。

下面在本专利说明书中在标题“分析方法”下描述比表面积的测量。

多孔聚合物粒子可以在孔隙中包含磁性材料，例如一种或多种磁性材料。通过在孔隙中引入磁性材料，可以保持本公开内容的光滑多孔亚微米粒子的光滑外观。本发明不限为磁性材料特性，例如该磁性材料可包含顺磁性、超顺磁性、铁磁性或亚铁磁性材料中的至少一种。一类聚合物粒子包含顺磁性材料。另一类聚合物粒子包含超顺磁性材料。又一类聚合物粒子包含铁磁性材料、亚铁磁性材料或两者。在这点上，更新读者关于这些术语的知识可能是有帮助的：

磁性：对磁场有响应。

顺磁性：在移除磁场时，磁性中断。

超顺磁性：移除磁场时的磁性中断非常快速/瞬时。

铁磁性：各磁畴内的所有其磁性原子都对净磁化添加正贡献。在移除外部磁场后保持磁性。在居里温度以上变成顺磁性材料。

亚铁磁性：各磁畴内的一些磁性原子是对立的，但总体表现出净磁化。在移除外部磁场后保持磁性。在居里温度以上变成顺磁性材料。

因此，在一类实施方案中，本文所述的聚合物粒子包含超顺磁性材料，特别是超顺磁性晶体。如果该聚合物粒子是多孔的，该聚合物粒子的超顺磁性晶体可以是能以超顺磁性晶型沉积在聚合物粒子上或其孔隙内的任何材料的那些。该磁性材料可包含或是铁氧化物，例如铁素体，例如磁铁矿或磁赤铁矿，或其组合。铁氧化物，例如磁铁矿或磁赤铁矿中的一部分铁可以被Al、Mn、Ni、Cu、Co、Zn、Ca、Ge、Te、Ti或Sn或其组合取代(即替代)。特别地，磁铁矿或磁赤铁矿的一部分铁可以被Mn取代。如所提到的那样，一些粒子含有磁铁矿和磁赤铁矿的组合；在这种情况下，磁铁矿或磁赤铁矿或两者可具有它们的铁含量的这样的部分取代。另外或另选，本公开内容的粒子可包括铁基金属纳米粒子和FeNi合金纳米粒子，在任一情况下用以提高该粒子的饱和磁化。在一部分铁被一种或多种其它元素取代的情况下，取代总量可以为最多5摩尔％，例如0.1至5摩尔％，例如0.5至4摩尔％，例如1至3摩尔％。

在另一类实施方案中，该聚合物粒子是亚铁磁性的并特别可包含或是亚铁磁性铁氧化物晶体。因此，本公开内容包括包含选自亚铁磁性铁氧化物晶体、超顺磁性铁氧化物晶体及其组合的磁性粒子的如本文所述的聚合物粒子。

聚合物粒子的磁性粒子可包含或是铁氧化物晶体。

所存在的磁性材料的总数量通常大于20％，优选大于25％，合意地大于或等于30％，例如最多85重量％或至少50重量％，例如30至80重量％。百分比是基于粒子总干重量计对磁性材料(例如金属氧化物)重量计算出的重量百分比。如果磁性材料由超顺磁性材料构成，因此，所存在的超顺磁性材料的总数量通常大于20％，优选大于25％，合意地大于或等于30％，例如最多85重量％或至少50重量％，例如30至80重量％，百分比各自是基于粒子总干重量计对磁性材料(例如金属氧化物)重量计算出的重量百分比。

可以涂布聚合物粒子的外表面。作为示例性涂料，可以提到通过使表面官能化粒子与环氧化物单体或与多异氰酸酯，例如二异氰酸酯，和二醇反应而形成的那些，如WO 2004/053490、WO 2005/015216或WO 2006/075185(所有这些的内容全文经此引用并入本文)中所述。其它示例性涂料包括金属涂料，例如镀金或银、铜、锌或锡涂料，如WO 00/24005(全文经此引用并入本文)中所述。

在粒子孔隙和粒子涂层中引入磁性粒子不显著改变外部形态，即光滑多孔亚微米粒子在通过SEM在10,000放大率下观看时保持目测为光滑的。可通过Ugelstad法获得并具有如本文所述引入的磁性材料的多孔聚合物粒子(参见为了描述引入磁性材料的方法的下文的标题“粒子制备”部分)的特性在于，该磁性材料以相对均匀的方式分布在整个粒子中，如图29中所示。该图显示，铁氧化物粒子无团集地分散在整个聚合物粒子中，尽管铁氧化物粒子的密度看起来朝粒子中心降低，但在圆周方向中没有密度变化。考虑到不存在粒子的团集和粒子的宽散布，对于实际目的，磁性材料的分布可被视为均匀的。

对经磁化和涂布的原始多孔的粒子而言，存在两个独特的性质，其通常反映该聚合物粒子的多孔性质。

1)磁性材料，例如铁氧化物，如上一段中所讨论的均匀分布在整个聚合物珠粒中(孔隙中)

2)对经磁化和涂布的原始多孔的聚合物粒子的比表面积将略大于相应的密实聚合物粒子的比表面积。

相应的密实聚合物粒子(相同直径和密度)将具有理论比表面积A_s：

A = \frac{6}{D} \cdot \frac{m}{ρ}

对于m＝1g

A_{s} = \frac{6}{D \cdot ρ},

其中D＝粒子直径(微米)

ρ＝密度(克/毫升)

m＝样品重量(克)

A＝表面积(平方米)

A_s＝比表面积(平方米/克)。

可以通过氦比重计测定涂布的聚合物粒子的密度。

使用Ugelstad法制成的经涂布和官能化的磁性粒子的比表面积的典型值为：

1微米粒子：6-30平方米/克

本发明的0.5微米粒子：10-70平方米/克。

本发明因此在一些实施方案中包括直径小于1微米且比表面积大于30平方米/克，例如大于35或40平方米/克的磁性粒子。比表面积可以例如从大于30平方米/克(例如大于40平方米/克)至100平方米/克，例如至90平方米/克；在一些实施方案中，比表面积不超过80平方米/克，在特定实施方案中其不超过70平方米/克。

补充或代替涂层，该聚合物粒子的表面可被提供有官能团或官能团组合，例如选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基或羟基。这种官能化能实现粒子进一步反应，例如能实现物质结合到粒子上。

因此，如果需要，该涂布的磁性聚合物粒子的表面可以与所需物质进一步结合，例如通过偶联药物分子、报道标记物(例如发色团、荧光团、酶或放射性标记)或配体(例如抗体或抗体片段、金属离子络合剂、特异性结合配对物对的成员(例如生物素或链霉亲和素)、寡肽、寡核苷酸或寡糖。

这种偶联可以是直接或间接的(因此可以涉及或不涉及使用偶联剂形成粒子与偶联到其上的物质之间的连接)并可以是可生物降解或不可生物降解的。如果该聚合物粒子要用于活性化合物的靶向释放，则可能需要可生物降解的偶联。如果需要这种衍生化，必须在粒子上提供用于连接结合物质的官能团；例如，如果涂布粒子，则可以控制涂层的侧基以提供适当的官能团(例如羧基、环氧基、羟基、氨基、甲苯磺酰基等官能团)。

该官能化的涂布磁性粒子可以结合到亲和配体上，将根据其对特定被分析物(要确定其是否存在于样品中)的亲和力选择该亲和配体的性质。亲和分子因此可包含能够连接到磁性探针上的任何分子，其还能特异性识别特定被分析物。亲和配体因此包括单克隆抗体、多克隆抗体、抗体片段、核酸、寡核苷酸、蛋白质、寡肽、多糖、糖、肽、肽编码核酸分子、抗原、药物和其它配体。合适的亲和配体的实例是公开文献中可得的并且是公知的。在本文中不进一步论述本领域中常规的另外结合配对物、次级亲和配体和连接基团的使用，尽管将认识到的是，如果需要，可以与本发明的粒子一起使用这些物类。

从上文中将认识到的是，总数可为至少100，例如至少1,000的本公开内容的粒子包括以小于1微米的z-均直径和单分散性为特征的粒子，所述单分散性便利地被定义为是小于15％和任选地小于12％，例如小于10％，如在小于5％的情况下的通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％。可以以本文所述的一个或多个附加性质表征该粒子，这些性质单个地或以各种组合将粒子与现有技术的粒子区分开：

(i)落在上述亚类中的z-均直径，例如(a)不大于：900纳米、700纳米、600纳米或500纳米和/或(b)至少200纳米和/或(c)400-800纳米，450-700纳米，450-650纳米，450-550纳米，200-450纳米，或300-450纳米；

(ii)在通过SEM以10,000放大率观看时基本上光滑的外表面，例如基本如其在图4-6、10C和10D中呈现的那样的表面形态；

(iii)指示交联度的特性，例如可溶胀性，对应于具有相当的基体聚合物并通过Ugelstad法制成的粒子的那些，其中以Ugelstad法的悬浮聚合部分中所用的总单体(单体和交联剂单体)中所含的交联剂单体的重量百分比表示的交联度大于25％(例如至少30％，例如，30-60％或40-50％)，特别地其中该悬浮聚合中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂的二乙烯基苯；

(iv)制造粒子主体用的聚合物，即基体聚合物，选自如下单体的聚合物和共聚物：所述单体选自丙烯酸系单体(例如甲基丙烯酸酯)和苯乙烯类单体(例如苯乙烯)；

(v)该粒子是多孔的、密实的或磁性的(磁性粒子是现在在其孔隙中含有磁性材料并通常被涂布的前体多孔粒子)。

在下列实施方案中，该粒子包含下列特征：

实施方案	特征
		A	(i)
B	(ii)
		C	(iii)
D	(iv)
		E	(i)，(ii)
F	(iii)，(ii)
		G	(iv)，(ii)
H	(i)，(iii)

I	(i)，(iv)
		J	(iii)，(iv)
K	(i)，(ii)，(iii)
		L	(i)，(ii)，(iv)
M	(i)，(iii)，(iv)
		N	(ii)，(iii)，(iv)
O	(i)，(ii)，(iii)，(iv)

多孔粒子可具有下列特性中的一个或多个：

(vi)100至700平方米/克，300至600平方米/克，400至600平方米/克，或450至550平方米/克的通过气体吸附分析测得的比表面积；

(vii)通过气体吸附分析测得的比表面积与密实粒子的理论比表面积的比率为至少10∶1(例如10∶1至150∶1，10∶1至120∶1，或10∶1至110∶1)、至少20∶1(例如20∶1至150∶1，20∶1至120∶1，或20∶1至110∶1)、至少50∶1(例如50∶1至150∶1，50∶1至120∶1，或50∶1至110∶1)或至少80∶1(例如80∶1至150∶1，80∶1至120∶1，或80∶1至110∶1)。

在下列实施方案中，该多孔粒子包含下列特征，其中例如“A+(vi)，(vii)”指示上述实施方案A的特征与特征(vi)和(vii)的组合：

磁性粒子可具有下列特性中的一个或多个：

(viii)大于30平方米/克，例如大于35平方米/克或40平方米/克(例如从大于30平方米/克至100平方米/克，从40平方米/克至100平方米/克，从大于30平方米/克至90平方米/克，从40平方米/克至90平方米/克，从大于30平方米/克至80平方米/克，从40平方米/克至80平方米/克，从大于30平方米/克至70平方米/克，从40平方米/克至70平方米/克)的通过气体吸附分析测得的比表面积；

(ix)至少2∶1(例如2∶1至20∶1，2∶1至18∶1，2∶1至14∶1)，任选地至少3∶1(例如3∶1至20∶1，3∶1至18∶1，3∶1至14∶1)和任选地至少4∶1(例如4∶1至20∶1，4∶1至18∶1，4∶1至14∶1)的通过气体吸附分析测得的比表面积与密实粒子的理论比表面积的比率。

在下列实施方案中，该磁性粒子包含下列特征，其中例如“A+(vi)，(vii)”指示上述实施方案A的特征与特征(vi)和(vii)的组合：

对所有实施方案而言，可以包括本专利说明书中之前提到的任何一个或多个相容特征，例如官能团的连接、二氧化硅涂层、不存在亚甲基桥连苯环等。

晶种粒子

可以通过Ugelstad法，以特定晶种粒子为原料制备聚合物粒子。该聚合物晶种粒子是单分散的并具有20纳米至200纳米的平均直径，该聚合物，例如聚苯乙烯，在通过凝胶渗透色谱法测量时具有大于1,000但小于70,000的平均重均分子量。补充或代替该规定的分子量范围，该聚合物可包含大约10至700个单体单元。在多个实施方案中，该晶种粒子的平均直径为50纳米至小于200纳米，例如50纳米至190纳米。

该晶种粒子聚合物的平均重均分子量可以小于40,000，任选地小于30,000，进一步任选地小于20,000，例如小于15,000。该平均重均分子量可以大于2,000，任选地大于4,000，进一步任选地大于6,000，如在大于8,000，例如大于10,000的情况下。例如，该平均重均分子量可以为6,000至70,000，例如6,000至40,000，例如8,000至70,000，或8,000至40,000。

在特定的实施方案中，该晶种粒子的聚合物的平均重均分子量为8,000至20,000。

该聚合物可包含少于400个单体单元，任选地少于300个单体单元，进一步任选地少于200个单体单元，例如少于150个单体单元。该聚合物可包含大于20个单体单元，任选地大于40个单体单元，进一步任选地大于60个单体单元，如在大于80个单体单元，例如大于100个单体单元的情况下。

在特定实施方案中，该晶种粒子的聚合物具有80至200个单体单元。

在通过CPS盘式离心分析测量时，晶种粒子直径的CV可以小于10％，任选地小于5％，例如在一些情况下小于2％。

该晶种粒子合适地包含通过使一种或多种烯键式不饱和单体聚合制成的加成聚合物或由通过使一种或多种烯键式不饱和单体聚合制成的加成聚合物构成。特别地，单体可以是乙烯基类，例如苯乙烯类单体或丙烯酸系单体。可以特别提到苯乙烯类单体。合适的单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸和其它丙烯酸系单体或甲基丙烯酸系单体。

该晶种粒子特别可以由聚苯乙烯构成。

粒子的制备

可以通过一般上根据WO 00/61647(全文经此引用并入本文)的实施例9中描述的程序的乳液聚合制造晶种粒子，但采用修改以控制晶种粒子的聚合物的分子量和晶种粒子的直径。可以在如WO 00/61647中所述的基本无氧条件下进行制备，但另选在氧存在下进行。

晶种粒子因此可通过乳液聚合法制备，该方法包括：

搅拌，例如混合，直至粒子成核开始；

其特征在于：

该水分散体包含表面活性剂并在粒子成核开始后添加链转移剂，以致该聚合形成具有50纳米至200纳米平均直径的单分散晶种粒子，在通过凝胶渗透色谱法测量时，该聚合物具有大于1,000并小于70,000的平均重均分子量。

烯键式不饱和单体可以是乙烯基类，例如苯乙烯类单体或丙烯酸系单体。可以特别提到苯乙烯类单体。合适的单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸和其它丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体。

聚合引发剂可以是任何水溶性引发剂。合适的引发剂是过硫酸盐(也称作过二硫酸盐)，例如过硫酸钾或过硫酸铵。

表面活性剂可以是离子型或非离子型的，并特别是离子型的，例如十二烷基硫酸钠(SDS)。

链转移剂可以是卤代烷，例如三氯溴甲烷，或烷基硫醇，例如丁基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯或辛基硫醇(1-辛烷硫醇)。

在该反应混合物中可以按需要包括其它任选的组分，特别是缓冲剂。硼砂，即硼酸钠、四硼酸钠、四硼酸二钠和/或它们的水合物，例如十水合四硼酸盐，是合适的缓冲剂，或可以使用另外的缓冲剂。

如果希望降低或基本防止暴露于氧中，该聚合反应可以在无氧气氛(例如惰性气体)下进行。可以通过在使用前使水沸腾来降低水相的含氧量，或可以在使用前用氮气吹扫水和/或其它液体试剂。也可以通过用包含另一惰性气体，例如氩气的无氧气氛吹扫来降低该液体试剂的含氧量。可以进行这两个措施之一或两者(使用无氧气氛，和水和任选地其它液体的脱氧)。

在实施方案中，该制备包括合并如下物质：单体，例如苯乙烯；缓冲剂，例如硼砂；表面活性剂，特别是SDS；水溶性聚合引发剂，例如过硫酸盐；和水，以形成乳液，和搅拌，例如混合，直至粒子成核开始。在粒子成核开始后，加入链转移剂，例如三氯溴甲烷或烷基硫醇。

如果需要，任何一种或多种试剂种类(单体、缓冲剂、表面活性剂、聚合引发剂、链转移剂)可包含化合物的组合。

在实施方案中，表面活性剂低于其临界胶束浓度(CMC)，例如低于其在水溶液中的CMC。表面活性剂的CMC是温度的函数。例如，当使用SDS作为表面活性剂时，其在25℃下的CMC为2.3克/升水。因此，在实施方案中，SDS的浓度小于2.3克/升水，任选地小于2克/升水。

本公开内容包括其中表面活性剂以不大于2.5克/升，任选地不大于2克/升，进一步任选地不大于1.7克/升，再进一步任选地不大于1.5克/升的浓度存在的方法。还包括其中表面活性剂以至少0.5克/升，任选地至少0.8克/升，进一步任选地至少1克/升，再进一步任选地至少1.2克/升，再进一步任选地至少1.5克/升的浓度存在的方法。例如，表面活性剂可以以0.5克/升，任选地至少0.8克/升，至2.5克/升的量存在。在一些方法中，表面活性剂以0.8克/升，任选地至少1克/升，至2.3克/升的量存在，例如表面活性剂以0.8克/升，任选地至少1克/升，至2克/升的量存在，例如其中该浓度不超过1.7克/升的情况下。

表面活性剂的量控制粒子尺寸并经选择以得出所需平均直径。在这点上，已经发现，随表面活性剂的浓度提高，粒子尺寸降低。例如，如果选择苯乙烯作为单体和选择SDS作为表面活性剂，在一个实验中发现SDS浓度从1克/升提高至2克/升以将平均粒子尺寸从大约180纳米降至大约55纳米。可以凭经验测定将提供具有所需平均粒子直径的粒子的表面活性剂浓度。

链转移剂的添加通过与生长的聚合物链的自由基反应以终止该链并将孤电子转移至衍生自链转移剂的自由基物类来降低该晶种粒子的聚合物的分子量。添加的链转移剂的总量可以为1摩尔/10摩尔单体至1摩尔/300摩尔单体，例如1摩尔/20摩尔单体至1摩尔/100摩尔单体，例如大约1摩尔链转移剂/30摩尔单体。链转移剂的添加时间对获得单分散晶种粒子而言是重要的：应在粒子成核步骤后不久添加链转移剂并可以经延长的时间添加或所有试剂可以基本同时地添加。可以通过可见粒子成核的存在，例如通过溶液变浑浊来检测粒子成核步骤。如果在粒子成核前添加链转移剂，可能形成多分散晶种粒子。如果所有链转移剂同时添加(例如在单一时间点)，获得双峰分子量分布曲线(见图8)。开始添加链转移剂的合适时间为粒子成核后大约5至15分钟，例如粒子成核后大约10分钟。如果经延长的时间添加链转移剂，其通常添加20分钟至4小时，例如30分钟至1.5小时，例如大约40分钟。添加速率可以恒定或可变。如果经适当延长的时间添加链转移剂，可以在分子量分布曲线中获得单峰。

可随后直接对单分散晶种粒子进行例如如图2中概述的Ugelstad法。图2方便地分成3个步骤：晶种粒子的活化(步骤A)、活化的晶种粒子的溶胀(步骤B)和溶胀的晶种粒子中的单体聚合(步骤C)。步骤A涉及使单分散聚合物晶种粒子(1)的水分散体与包含具有低水溶解度，例如小于10^-2克/升的在25℃下的水溶解度，和/或小于该程序的后继步骤中所用的单体(6)的第1/1000的水溶解度的有机化合物(2)的细分液滴的乳液接触。包含该水分散体和乳液的混合物还可包含据信有助于将该有机化合物输送到晶种粒子中的有机溶剂。该有机化合物经一段时间(例如12至36小时，例如24小时，在此期间可搅动该混合物，例如通过搅拌)扩散到晶种粒子中，从而形成活化的晶种粒子(3)。在存在时，随后例如通过稀释，除去有机溶剂。在水分散体中的活化的晶种粒子(3)在步骤B中与含有单体(4)的水性载剂混合，例如与包含单体(4)的液滴的乳液混合。将认识到的是，步骤B的混合可提供Ugelstad法中的有机溶剂的通过稀释除去，例如通常使该活化的晶种粒子与过量乳液接触以稀释有机溶剂，例如乳液重量可以比含晶种粒子的悬浮液大至少大约5倍，例如大了大约10倍(例如大了9倍)。单体扩散到活化的晶种粒子中，从而提供溶胀粒子(5)。溶胀粒子(5)包含至少单体(6)、有机化合物(7)和来自晶种粒子(8)的聚合物的混合物。该溶胀粒子还可包括其它组分，例如一种或多种致孔剂或交联剂，如果在步骤B过程中包含在所述混合物中，则它们可进入粒子中。在步骤C中，引发单体的聚合，以由溶胀粒子(6)内部的单体产生聚合物(9)。

因此，本发明包括制造具有基本光滑的外表面和小于1微米的平均直径的亚微米单分散粒子的方法，该方法包括使用具有50纳米至200纳米的平均直径并由通过凝胶渗透色谱法测量时的平均重均分子量大于1,000并小于70,000的聚合物制成的晶种粒子进行Ugelstad法。

合适地，该Ugelstad法包括：

(i)形成水分散体，其包含

单分散晶种粒子，

(ii)使该有机化合物扩散到单分散晶种粒子中，以使晶种粒子变得被活化；

(iii)当存在有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，并使该活化的晶种粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有(a)水溶解度为该有机化合物的至少10倍的单体和(b)交联剂；

(iv)使该单体和交联剂扩散到活化的晶种粒子中以形成溶胀的晶种粒子的水分散体；和

(v)引发该溶胀的晶种粒子中的单体和交联剂的聚合。

步骤(iii)中所用的单体通常比有机化合物易溶于水得多。例如，以每单位体积的水的重量计，其溶解度可大至少10倍。

步骤(iii)中所用的交联剂通常比有机化合物易溶于水得多。例如，以每单位体积的水的重量计，其溶解度可大至少10倍。

如提到的那样，有机溶剂的除去通常涉及用水性载剂稀释有机溶剂，且步骤(iii)可以被重述为“使该活化的晶种粒子与含有(a)水溶解度为该有机化合物的至少10倍的单体和(b)交联剂的水性载剂接触”。

可以进行具有多于一个溶胀和聚合阶段的Ugelstad法。在这些实施方案中，Ugelstad法包含第一遍和最后一遍，任选地在第一和最后一遍之间的至少一次中间一遍的下列步骤(i)至(vi)：

(i)形成水分散体，其包含

单分散晶种粒子(第一遍)或中间粒子(最后一遍和任选地中间一遍)，

有机溶剂，该有机化合物可溶于所述有机溶剂中，当形成该晶种粒子的聚合物具有相当于最多50个单体单元的平均分子量时，该有机溶剂是任选的；

(iii)当存在有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，和使该活化的晶种粒子或中间粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有水溶解度为该有机化合物的至少10倍的单体和仅在最后一遍中含有交联剂；

(iv)使该单体和仅在最后一遍中使交联剂扩散到活化的晶种粒子或中间粒子中以形成溶胀的晶种粒子的水分散体或中间粒子；和

(vi)引发该溶胀的晶种粒子中的单体和仅在最后一遍中的交联剂的聚合。

步骤(i)至(v)在每遍中进行一次，对除最后一遍外的所有遍数而言，步骤(v)中形成的粒子代表适用在下一遍的步骤(i)中的中间粒子。具有多于一个溶胀和聚合阶段的Ugelstad法通常包括两个或三个溶胀和聚合阶段，即两遍或三遍上述程序。

有利地，该有机化合物是聚合引发剂，合意地，热活化的聚合引发剂。任选地，该热活化的聚合引发剂是有机过氧化物，例如过氧化二辛酰基。

在需要多孔粒子的情况下，在溶胀的晶种粒子中，优选在至少最终溶胀和聚合阶段((iii)-(v))中应掺入致孔剂。作为致孔剂，可以使用在聚合阶段中不聚合并可以在聚合后从粒子中除去，由此产生多孔粒子的有机物质。致孔剂也可用作发泡剂-被这种材料浸渍的粒子，在加热时可随着致孔剂气化而膨胀。合适的致孔剂的实例包括有机酸、醇、酯、芳族溶剂，具有最多12个碳的任选地取代的脂族烃，例如甲苯、环己醇、乙酸丁酯、丙烷、戊烷、环戊烷、环丁烷、庚烷、甲基氯、乙基氯、二氯二氟甲烷等。作为致孔剂的特定实例，可以提到甲苯。致孔剂可包括化合物的组合。

步骤(iii)因此可包括使晶种粒子与致孔剂接触。特别地，可以将晶种粒子与包含水、单体、交联剂和致孔剂的乳液合并。该乳液通常还含有表面活性剂，例如SDS或另外的离子型表面活性剂。使所得反应混合物在适中温度(例如不大于30℃，通常例如30℃)下保持例如1至30小时(通常10至24小时)，随后引发聚合。如果用于溶胀该晶种粒子的有机化合物是热活化的聚合引发剂，可以通过将反应混合物的温度提高至至少引发剂的活化温度来引发聚合；例如，当选择过氧化二辛酰基作为有机化合物时，可以通过将温度提高到30℃以上，通常提高到60至70℃来引发聚合。

在实施方案中，Ugelstad法因此包括：

形成水分散体，其包含晶种粒子和含有水不可溶的热活化的聚合引发剂和该引发剂可溶于其中的水混溶性有机溶剂的乳液，并使引发剂扩散到晶种粒子中；

使该粒子与包含单体和交联剂的含水介质接触并使该单体和交联剂扩散到聚合物粒子中以形成溶胀粒子；和

加热该粒子以活化聚合引发剂和使溶胀粒子内的单体和交联剂聚合，任选地其中单体包含丙烯酸系单体、苯乙烯单体或甲基丙烯酸酯单体。

当要制造多孔粒子时，在该含水介质中包括致孔剂。

该单体是烯键式不饱和的并且可以是乙烯基类，例如苯乙烯类单体或丙烯酸系单体。可以特别提到苯乙烯类单体。合适的单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸和其它丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸系单体。该单体可包含单体化合物的混合物，即可以使用共聚单体。作为单体或共聚单体提到的其它化合物是乙基乙烯基苯、乙烯基吡啶、氨基苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基苄基氯、氯乙烯、二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙基-甲基-苯乙烯、对氯苯乙烯、2，4-二氯苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙基甲酯、马来酸、马来酸酐、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、富马酸、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯和丙烯腈。

该交联剂可以是二乙烯基类单体，例如二乙烯基苯(DVB)或二或多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，例如亚乙基二甲基丙烯酸酯(EDMA)。市售DVB通常与显著比例的乙基乙烯基苯(EVB)混合，实际上苯乙烯/DVB混合物因此将通常还含有EVB。

可以使用官能化单体或共聚单体，例如甲基丙烯酸缩水甘油酯、HEMA(甲基丙烯酸2-羟乙酯)、硝基苯乙烯或氨基苯乙烯而引入官能团。代替形成带有表面官能化的聚合物粒子，或除此以外还可以在聚合后，通过例如硝化和由此形成的硝基随后还原成侧胺基，或直接胺化，例如通过用氨基乙醇处理来进行聚合物材料的官能化。在制备官能化聚合物粒子后，官能团可经过一个或多个官能团转化，例如可以将硝基还原成氨基。官能团，无论在粒子合成中引入、在粒子合成后添加或通过此类基团的转化产生的，可经历进一步反应，例如使该粒子结合到另一物质上。

本发明因此还涉及包含通过两个官能团之间的反应残基偶联到另一物质，例如配体上的本发明的粒子的共轭物。合适的配体包括生物分子，如抗体、抗体片段、蛋白质、多肽、酶、多核苷酸、生物素、探针、引物或核酸片段；或化学分子，如化学聚合物、药物、笼形分子、螯合剂或催化剂。本发明还涉及这些共轭物的用途，例如用于生物鉴定。

本发明的一类粒子是非磁性的。另一类粒子是磁性的，例如超顺磁性的。在US-A-4,654,267(Ugelstad)中描述了合适的制备磁性聚合物粒子的方法，其内容经此引用并入本文。US-A-4,654,267提出一种制备方法，由此以其最简单的形式用铁化合物溶液浸渍多孔聚合物粒子，此后例如通过提高pH值来沉淀铁。沉淀的铁化合物可随后通过加热转化成超顺磁性铁氧化物晶体。在该方法中，将铁盐，和任选地，可形成磁性铁素体的其它金属的盐，在水中或在水和水溶性有机溶剂的混合物中或在有机溶剂中的溶液与干燥形式的聚合物粒子混合或分散在水或水与水溶性有机液体的混合物或有机液体中，并例如通过提高pH值，使金属以氢氧化物形式沉淀，如果需要，加热该粒子。

为了制造具有位于聚合物孔隙内的磁性材料的多孔磁性聚合物粒子，US-A-4,654,267主张使用具有用于将铁离子吸引到聚合物粒子中的表面官能团的多孔聚合物粒子。US-A-4,654,267描述了已被发现特别合适的单体的实例是甲基丙烯酸二甲基氨基-乙基酯、N-(二甲基氨基丙基)-甲基丙烯酰胺和乙烯基吡啶，这些化合物提供将用配位键键合铁盐的官能团。该美国专利中描述的合适的单体的其它实例是含有环氧乙烷基团或亚烷基亚胺基团(-CH₂-CHR-NH-，其中R＝H或烷基)的那些。

US-A-4,654,267描述了还可以借助离子键键合铁。由于在粒子上和粒子内部具有酸基，则可以将铁从溶解的铁盐的外相输送以键合到这些基团上。将提供此类酸基的单体的实例是甲基丙烯酸、对乙烯基苯甲酸和马来酸酐。还将认识到的是，可以在由不含天生酸基的单体制成的聚合物，例如聚苯乙烯上产生酸基，例如通过使聚合物粒子与硫酸和硝酸的混合物反应产生硝化聚合物粒子。该铁盐键合基团也可以连接到预制聚合物上。因此，可以由基本由含环氧基的乙烯基单体，如甲基丙烯酸缩水甘油酯构成的单体混合物制备共聚物。通过用例如乙二胺之类的物质(其与环氧基反应并含有N-基团)处理最终聚合物，所述基团将变得共价键合在粒子上和粒子内部。

在该多孔聚合物粒子包含硝化聚合物粒子，例如硝化聚苯乙烯的情况下，可以通过下列程序制备磁性聚合物粒子。制造包含硝化聚合物粒子和铁(II)，例如FeSO₄的溶液。在用铁化合物浸渍聚合物粒子后，例如通过添加氨来提高pH。这使铁(II)部分氧化成铁(III)、使聚合物粒子的硝基部分还原成胺基和使铁离子以超顺磁性铁素体，例如磁赤铁矿和/或磁铁矿形式沉淀在聚合物粒子的孔隙中。胺基提供可与用于形成涂层聚合物的单体反应的表面官能团。

可以通过在载有磁性晶体的聚合物粒子上形成涂层来进一步抑制磁性晶体(例如超顺磁性晶体)从多孔聚合物粒子中浸出。例如，可以在载有超顺磁性晶体的聚合物粒子上形成包含至少一种过渡金属氧化物，例如钛氧化物或锆氧化物的涂层，如WO 2008/079905(全文经此引用并入本文)中所述的那样。另一示例性涂层是如下所述的聚合物涂层。

可以通过在载有超顺磁性晶体的聚合物粒子上形成涂层，或更特别地通过如WO 2004/053490或WO 2006/075185(它们全文经此引用并入本文)中所述用聚合物涂层至少部分填充粒子孔隙来进一步抑制超顺磁性晶体从多孔聚合物粒子中浸出。所得粒子包含基体聚合物、磁性晶体(例如超顺磁性晶体)和聚合物涂层。

这种涂层聚合物通常可以由可与侧接在位于下方的粒子的聚合物的表面上的官能团反应的单体形成。

该涂层聚合物可以由至少一种环氧化物，例如至少两种环氧化物形成。该多孔磁性聚合物粒子与涂层单体的反应在基体聚合物粒子的孔隙内产生涂层聚合物，其用于基本封闭这些孔隙，以将超顺磁性晶体物理包封在聚合物粒子内。所得“涂布”粒子随后与多孔原料相对具有降低的孔隙率。据信，该超顺磁性晶体看似催化聚合以使涂层优先在它们附近形成。由于大部分超顺磁性晶体在起始多孔粒子中的孔隙内，该涂层不可能在显著程度上在粒子外表面上形成。

在一个实施方案中，使该多孔聚合物粒子与环氧化物的混合物反应。

可以由一种或多种环氧化物形成该涂层聚合物。至少一种环氧化物可含有至少一个醚键和任选地疏水组分，例如亚烷基链。通常，所述至少一种环氧化物将具有3至50，优选3至25个碳原子含量。可用的典型环氧化物包括表氯醇、表溴醇、异丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚(1，4-双(2，3-环氧基丙氧基)丁烷)、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、缩水甘油和甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙基己基缩水甘油醚、甲基缩水甘油醚、甘油丙氧基化物三缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚、1，3丁二醇二缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、1，4环己烷二甲醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、O-(2，3环氧基丙基)-O′-甲基聚乙二醇缩水甘油醚、缩水甘油基四氟乙基醚、1，6己二醇二缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、癸基缩水甘油醚、聚(表氯醇-共-环氧乙烷-共-烯丙基缩水甘油醚)、聚乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷、三缩水甘油醚、叔丁基二甲基甲硅烷基缩水甘油醚、1，2-环氧基丁烷、1，2-环氧基戊烷、1，2-环氧基-5-己烯、1，2-环氧基-己烷、1，2-环氧基-7-辛烯、1，2-环氧基辛烷、1，2，7，8-二环氧基辛烷、1，2-环氧基-9-癸烯、1，2-环氧基癸烷、1，2-环氧基十二烷、1，2-环氧基十四烷等。在实施方案中，由都含有至少一个醚键和任选地疏水组分的两种或更多种环氧化物形成该涂层聚合物。

通常，可以通过，例如使用这些涂层单体的溶液(例如在有机溶剂，如甲醇、甲苯、二甲苯、二乙二醇、二甲基醚或二甘醇二甲醚中)而用涂层单体浸渍多孔磁性聚合物粒子，或通过将多孔粒子在有机溶剂中的分散体与液体环氧化物混合物混合，来实现涂布反应。

如果需要，可以通过如WO 2004/053490(其全文经此引用并入本文)中所述使聚合物粒子保持基本不含除苯环中的那些以外的共轭离域电子体系来降低或避免聚合物粒子的自发荧光。这种粒子将不与二乙烯基苯交联，因为任何未反应的化合物会自发荧光。

该聚合物粒子可以是二氧化硅涂布的。熟练的读者将不需要针对二氧化硅涂层的形成进行解释，但在此为不熟练的读者给出简短概述。可以通过用于金属醇盐聚合的相同方法，例如溶胶-凝胶法，形成聚合物粒子上的二氧化硅涂层。这是其中前体，通常四乙氧基硅烷(TEOS)，经过一系列水解和缩聚步骤以在聚合物粒子上导致产生二氧化硅涂层的方法。在第一步骤中，将二氧化硅醇盐前体部分水解。水解度取决于存在的水和催化剂(酸、碱)的量。在第二步骤中，部分水解的分子一起在缩合反应中反应，释放出小分子，通常水或醇。这继续并产生二氧化硅聚合物。二氧化硅聚合物的结构将受水解和缩合速率并由此受催化影响。在二氧化硅涂布之前，可以将聚合物粒子表面官能化。这提供能与硅醇盐或部分水解的反应产物反应的模板。

下面例示该方法的阶段：

水解：

醇缩合：

水缩合：

熟练的读者会意识到，存在施加二氧化硅涂层的替代技术，例如油包水乳液技术。关于更多信息，读者参考Brinker C.J.和Scherer G.，SOL-GEL SCIENCE：The Physics and Chemistry of Sol-GelProcessing，Academic Press，San Diego 1990；和参考Ziegler J.M.和Fearon F.W.，Silicon-Based Polymer Science：AComprehensive Resource，American Chemical Society，WashingtonDC 1990。

溶胀和聚合阶段通常在水分散体中，在最好从粒子中除去的材料，例如表面活性剂、稳定剂、有机溶剂等存在下进行。同样地，可能最好除去形成晶种粒子的线性聚合物，例如以避免在色谱法中使用的过程中渗漏。通常，交联聚合物不溶于其中的水混溶性有机溶剂，或这种溶剂的水溶液，可用于除去污染物和线性聚合物。但是，在这方面，考虑到其从Ugelstad聚合法中除去不想要的残留物的有效性，使用乙酸丁酯特别合适。

根据它们的所需最终用途，可以(例如用金属涂料)涂布该单分散聚合物粒子；它们可具有结合到它们表面上或沉积在孔隙中或表面上的材料，例如磁性晶体、特异性结合配对物(例如抗体、抗生物素蛋白或链霉亲和素等)或催化剂；或它们可被膨胀(例如使用发泡剂)。本发明因此包括如本文所述的单分散亚微米聚合物粒子，其具有可能是多孔的基体聚合物(例如聚苯乙烯)并任选地进一步具有一种或多种附加物质，例如选自包含在任何孔隙中的磁性材料、一种或多种涂料、一种或多种官能团、一种或多种共轭物质(例如特异性结合配对物、核酸、蛋白质、其它生物分子或结构)。该粒子可以偶联到底物上。

本发明包括通过本文所述的制备方法获得或具有通过本文所述的制备方法获得的粒子的特性的粒子。

本文所述的Ugelstad法可以运行得是高度可再现的和可缩放的。本发明因此能实现各批之间和各批内的一致性，这是工业应用的先决条件。本发明还能实现生产例如至少300克的中试规模批料以及千克规模的工业批料，这是可行的工业生产的另一先决条件。相反，就一批粒子可能缺乏良好和一致的球形粒子形状而言，悬浮聚合法似乎遭受缺乏可再现性和可缩放性的问题，这使它们对于工业应用是不可行的。本发明因此提供与本公开内容的粒子和制造方法相关的下列发明：

●制造方法，其导致产生粒子批料，其中作为干粒子测定时粒子重量为至少300克，例如至少500克，任选地至少1千克，例如至少5千克，如在至少10千克的情况下

●粒子批料，其中作为干粒子测定时粒子重量为至少300克，例如至少500克，任选地至少1千克，例如至少5千克，如在至少10千克的情况下

●粒子批料，其中作为干粒子测定时粒子重量为至少300克，例如至少500克，任选地至少1千克，例如至少5千克，如在至少10千克的情况下，且其中该批料的任何两个或更多个亚群的粒子(例如至少100，任选地至少1000个粒子的那些)具有基本不可区分的特性，例如在选择2、5、10或20个亚群(即样品)时，任选地其中所述不可区分的特性包括尺寸、形状、表面形态、溶胀性质和比表面积之一或组合(例如它们的全部)

●包括平行或相继运行的批制造工艺的方法以导致产生2批或更多批的聚合物粒子，例如5批或更多批，例如10批或更多批，其中各批的粒子具有在工业可接受的容差内与其它各批的粒子相同的特性，例如尺寸、溶胀性质和比表面积中的一种或多种(例如其全部)的批料之间的差异为15％或更小，例如10％或更小，任选地5％或更小，其中作为干粒子测定时各批的粒子重量可以为例如至少300克，例如至少500克，任选地至少1千克，例如至少5千克，如在至少10千克的情况下

●2批或更多批聚合物粒子，例如5批或更多批，例如10批或更多批的集合，其中各批的粒子具有在工业可接受的容差内与其它各批的粒子相同的特性，例如尺寸、溶胀性质和比表面积中的一种或多种(例如其全部)的批料之间的差异为15％或更小，例如10％或更小，任选地5％或更小，其中作为干粒子测定时各批的粒子重量可以为例如至少300克，例如至少500克，任选地至少1千克，例如至少5千克，如在至少10千克的情况下

●粒子传送方法，包括在交通工具(例如道路车辆、船舶或航空器)上或其中输送至少一批(例如5批或更多批，例如10批或更多批)粒子，其中作为干粒子测定时各批的粒子重量为至少300克，例如至少500克，任选地至少1千克，例如至少5千克，如在至少10千克的情况下。

考虑到本公开内容的粒子可具有的品质和特性的一致性，它们可用在包括进行与共轭物质相关的工艺的方法中，所述共轭物质例如选自标记物、生物分子和生物结构，例如生物分子，如氨基酸、糖、核苷酸和核苷和通过使两种或更多种这样的单体一起缩合制成的多聚体，例如多肽、蛋白质、多糖、寡核苷酸和核酸。作为标记物，可以提到染料，例如荧光染料、猝灭剂、酶和半导体纳米晶体。本发明包括这样的用途以及：

i)包含本公开内容的粒子群的共轭物，其中至少一部分所述粒子偶联到共轭物质，例如刚刚描述的共轭物质上，

ii)包括使本公开内容的粒子群的至少一部分偶联到物质，例如刚刚描述的物质上的方法

iii)包括使本公开内容的粒子群的至少一部分偶联到底物上的方法。

本文所述的Ugelstad法可以始终如一地进行而没有实践中在乳液聚合的情况下可能发生的问题，例如粒子附聚以及产物中的变化。

粒子的用途

该粒子，无论是磁性还是非磁性，可用于许多应用，例如信息存储、彩色成像、生物处理、诊断微生物学、生物传感器和给药。磁性粒子可用于磁制冷、铁磁流体和磁开关。特别地，磁性粒子，例如偶联到配体上的磁性粒子或包含一个或多个特异性结合配对物的磁性粒子，可通过磁性检测器，例如巨磁电阻传感器(GMR)、Hall传感器或超导量子干涉器件(SQUID)传感器检测。

SQUID是基于含有约瑟夫逊结的超导回路的可用于测量极小磁场的非常灵敏的磁力计。例如由于粒子的小尺寸，本发明的磁性粒子通常具有小磁场。SQUID的高灵敏度意味着其是用于本发明的磁性粒子的特别合适的检测器。

该磁性粒子可例如如EP0523116(其全文经此引用并入本文)中所述用作SQUID成像中的造影剂。该磁性粒子也可用于鉴定法，例如基于亲和力的鉴定和/或生物鉴定和/或竞争结合分析。在这方面将认识到的是，本发明的磁性粒子可用作鉴定中的检测标记，其在鉴定中连接到结合配对物之一上。例如，特异性结合配对物(例如亲和分子)，例如抗体，可连接到磁性粒子表面上。当特异性结合配对物是抗体时，在抗体和抗原(靶物质)之间将发生抗原-抗体反应以产生如US2006/0035388(其全文经此引用并入本文)中所述的可通过磁性检测器，例如SQUID测量的可归于磁性标记的弱磁场信号。

粒子，例如官能化聚合物粒子，可用于辅助产生鉴定用的分子的半有序阵列。例如，这些分子可以在第一键合位点键合到粒子上，在此键合可以是共价的；该键合任选地可通过酶法、化学法、光子法或其它适当的方法裂解。要鉴定的分子可含有第二键合位点，其设计用于键合到将发生沉积的表面上的第三键合位点上。在这种意义上，该粒子可充当间隔物，其防止两个分子在小于用户定义距离时键合到表面上，其中由粒子直径定义这种距离。这可用于单个分子，以致可通过将来自相邻分子的串扰减至最小来独立检测它们。其也可用于沉积将被扩增的分子，例如多核苷酸(或RNA或蛋白质或其它生物分子)。在使用扩增的实施方案中，可以通过考虑粒子尺寸、扩增速率和反应运行时间量来控制所得局部化群的重叠。在初始沉积后或在扩增后，可以使粒子裂解，以便准许更容易到达要鉴定的分子。在J.J.Schwartz和S.R.Quake，″High density single molecule surfacepatterning with colloidal epitaxy″，Applied Physics Letters，91，083902(2007)和US 2009/0053690(两者都全文经此引用并入本文)中公开了涉及使用二氧化硅粒子以助于产生分子半有序阵列的方法，并应认识到的是，这些方法可容易适用于本发明的粒子，例如用氨基官能化的聚合物粒子。

二氧化硅涂布的粒子可用在核酸的分析或处理方法中，核酸键合到二氧化硅表面上的原理是公知的。US-A-5,234,809例如描述了核酸在离液剂，如胍盐存在下，键合到二氧化硅粒子形式的固体相上，并由此与样品的其余部分分离的方法。使用磁性粒子的方法越来越多地用作自动化分离核酸的高生产量技术，其中通过可逆键合到SiOH-改性的磁性粒子上，从生物样品中分离总核酸(DNA和RNA两者)。为此目的，使要分离的核酸在离液键合缓冲剂中与二氧化硅改性的磁性粒子接触。在使用二氧化硅涂布粒子的典型方法中，在通过摇振或涡流混合粒子悬浮液的同时，在～18℃至～38℃的温度范围内，例如经最多1小时的时间，使核酸键合到粒子表面上。随后通过施加磁场，将载有核酸的粒子吸向容器壁，并抽吸和弃置上清液。在移除磁场后，粒子用洗涤缓冲剂或缓冲剂再悬浮和洗涤数次。随后借助洗提缓冲剂，在高温下，例如在90℃下，从粒子上除去键合到磁性粒子上的核酸10分钟。在重新施加磁场后，可以吸移出含核酸的洗出液。

Applied Biosystems的SOLiD^TM测序系统(Sequencing byOligonucleotide Ligation and Detection)使用逐步循环连接用于高处理量的DNA测序。在这种基于珠粒的系统中，载有DNA模板的珠粒(即聚合物粒子)进行使用4色荧光标记的八聚体探针的相继的连接和裂解反应。连续传送这些探针并将其用于询问DNA链上的二核苷酸位置。最好的会是负载较高的珠粒密度，这有利于提高的每次仪器运行的珠粒事件数和改进探针化学，从而提供提高的测序保真度。

通过寡核苷酸连接和检测而测序涉及核酸靶连接到交联聚合物粒子(珠粒)上，接着多个粒子固定到表面上。各核酸珠粒共轭物包含独特的DNA序列。在国际公开文本No.WO 2006/084132A2(经此引用并入本文)中公开了这种类型的测序技术。

珠粒连接到载体上的方法采用链霉亲和素不可逆涂布的平玻璃显微镜载片。使载有核酸的珠粒与生物素化核苷酸(例如在连接到珠粒上后通过生物素化dNTP和DNA靶上的末端脱氧核苷酸转移酶(deoxytransferase)的作用获得)接触。用链霉亲和素涂布的载片培养生物素化珠粒通过链霉亲和素与生物素的相互作用使珠粒固定到载片上。尽管这在动力学上是非常有效的连接方案，但有时在DNA序列分析所需的条件下观察到载片上的珠粒运动。在珠粒以高密度存在于载片上(例如多达100,000个珠粒/平方毫米)并多次询问(例如多达25次)时，任何显著的珠粒运动可能阻碍在致密珠粒群内在随后扫描时特定珠粒的强识别。

US 2009/0099027(相当于WO2009026546，两者都经此引用并入本文)因此描述在测序和其它形式的基因分析过程中减少珠粒运动的用于珠粒固定的共价系统。该方法包括：使底物表面上的亲核基团与包含多个亲电子基团的分子反应，由此在底物表面上提供一个或多个游离亲电子基团；和使粒状材料表面上的亲核基团与底物表面上的一个或多个游离亲电子基团反应以使粒状材料共价结合到底物上。

US 2009/0099027描述了用多官能亲电子试剂改性亲核(更特别地，氨基官能)表面。例如，可以通过使表面基团与(氨基丙基)三烷氧基硅烷反应来容易地将硅酸盐玻璃显微镜载片的亲电子表面转化成亲核表面。

可以通过连接到珠粒上后氨基烷基dNTP和DNA靶上的末端脱氧核糖核酸转移酶的作用，将已共价连接到交联聚合物珠粒上的DNA靶核酸改性。DNA靶上的亲核氨基可随后与载体表面的残留亲电子基团反应以在珠粒和玻璃表面之间形成多个稳定共价键。

已经发现，可以在含亲电子基团的表面和含亲核基团的粒子之间形成稳定共价键。此外，含有来自氨基-dNTP和DNA靶上的末端脱氧核糖核酸转移酶的作用的亲核氨基的珠粒可以在含水碱性条件下固定在改性表面上。例如，包含已用苯1，4-二异硫氰酸酯活化的氨基的表面可用于固定含亲核基团的珠粒。此外，共价连接看起来相当稳定，且没有观察到珠粒运动。

表面固定的珠粒可用在以沿单链模板经由连接进行的双重扩增重复周期为基础分析核酸序列的方法中。在美国专利Nos.5,750,341；5,969,119；和6,306,597B1和在国际公开No.WO 2006/084132A2中公开了这种类型的测序方法。这些公开文本各自全文经此引用并入本文。此外，上述公开文本中描述的技术可用于分析(例如测序)连接到如本文所述结合到载体上的粒子上的核酸模板。固定的珠粒可用在不必使用连接步骤的测序方法中，如使用具有防止多核苷酸扩链的可移除封端基团的标记核苷酸的测序(例如美国专利Nos.6,664,079；6,232,465；和7,057,026，它们各自全文经此引用并入本文)。固定的珠粒可用在通过多个周期重复检测珠粒上的信号的多种技术中。

SOLiD测序中所用的珠粒可以是本公开内容的单分散亚微米粒子。本发明因此包括该单分散亚微米粒子在前一段落中提到的公开文献中公开的方法和产品中的用途，本申请的申请人认为所有这样的用途、方法和产品落在本发明内并保留要求保护它们的权利。亚微米粒子在SOLiD测序中的应用能实现更大密度的粒子连接到玻璃表面(例如玻璃板或显微镜载片)上。在本发明中进一步包括使用本公开内容的单分散亚微米粒子的进行SOLiD测序的方法，例如其中本公开内容的单分散亚微米粒子偶联到核酸靶上并固定在表面，例如玻璃表面上。固定方法不是关键的并且可以是共价或非共价的，非共价偶联的实例是通过链霉亲和素/抗生物素蛋白-生物素键合。共价偶联可以例如如US 2009/0099027和WO2009026546中所述，但可以使用任何其它合适的共价偶联技术。因此，在本发明中包括形成产品(制品)的方法，包括使本公开内容的单分散亚微米粒子偶联到核酸上，任选地进一步包括将所得载有核酸的粒子固定在表面，例如玻璃表面上。核酸可用作测序中的靶，例如使用SOLiD测序。

例如，提供一种方法，其包括：

(a)将第一初始化寡核苷酸探针杂交至靶多核苷酸以形成探针-靶双链体(duplex)，其中该寡核苷酸探针具有可扩增的探针末端，其中靶多核苷酸连接到作为如本文中公开的聚合物粒子群的成员的聚合物粒子上且其中该粒子共价连接到固体载体的表面上；

(b)使扩增寡核苷酸探针的第一末端连接至可扩增的探针末端，由此形成含有扩增寡核苷酸探针的扩增双链体，其中该扩增寡核苷酸探针包含裂解位点和可检测标记物；

(c)通过检测连接到刚刚连接的扩增寡核苷酸探针上的标记物，识别靶多核苷酸中的一种或多种核苷酸；

(d)在裂解位点裂解刚刚连接的扩增寡核苷酸探针以产生可扩增的探针末端，其中裂解从探针-靶双链体上除去包含标记物的刚刚连接的扩增寡核苷酸探针的一部分；和

(e)重复步骤(b)、(c)和(d)直至测定靶多核苷酸中的核苷酸序列。

还提供核酸测序方法，包括：

(a)将引物杂交至靶多核苷酸以形成引物-靶双链体，其中靶多核苷酸在5′端连接到作为如本文中公开的聚合物粒子群的成员的聚合物粒子上且其中该聚合物粒子共价连接到载体表面上；

(b)使该引物-靶双链体与聚合酶和一种或多种不同核苷酸类似物接触以将核苷酸类似物引入引物的3’端上，由此形成扩增的引物链，其中该并入的核苷酸类似物终止聚合酶反应且其中所述一种或多种核苷酸类似物各自包含(i)选自腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶和它们的类似物的碱，(ii)经由可裂解连接物连接到碱或其类似物上的独特标记物；(iii)脱氧核糖；和(iv)在脱氧核糖的3’-位置封闭-OH基团的可裂解化学基团；

(c)洗涤载体表面以除去任何未引入的核苷酸类似物；

(d)检测连接到刚刚引入的核苷酸类似物上的独特标记物，由此识别刚刚引入的核苷酸类似物；

(e)任选地，永久封闭扩增引物链上的任何未反应的-OH基团；

(f)裂解刚刚引入的核苷酸类似物和独特标记物之间的可裂解连接物；

(g)裂解在刚刚引入的核苷酸类似物的脱氧核糖的3’-位置封闭-OH基团的化学基团以解封-OH基团；

(h)洗涤载体表面以除去裂解的化合物；

(i)重复步骤(b)-(h)。

本公开内容的聚合物粒子可用于涉及聚合物粒子的任何核酸测序方法。本发明包括偶联到核酸上的本公开内容的粒子以及包括使核酸偶联到本公开内容的粒子群上的核酸测序方法。该核酸可以是DNA或RNA。

本公开内容包括包含例如通过链霉亲和素-生物素键、抗生物素蛋白-生物素键或通过共价键偶联到底物，例如玻璃表面上的许多本公开内容的单分散亚微米粒子的产品(例如制品)，例如如US 2009/0099027和WO2009026546中所述。该粒子可通过核酸偶联到底物上。本公开内容包括本公开内容的单分散亚微米粒子用于制造这种产品的用途。本发明包括US 2009/0099027和WO2009026546中描述的连接化学用于使本公开内容的单分散亚微米粒子连接到底物上的用途，申请人保留要求保护使用此类化学的方法及其产物的权利。本专利说明书因此经引用包括US 2009/0099027和WO2009026546的公开内容，包括但不限于US 2009/0099027的[0007]至[0029]、[0057]至[0094]和权利要求书，申请人保留要求保护这样的教导与本公开内容的单分散亚微米珠粒的组合(即其中将该US专利说明书的粒子/珠粒替换成本公开内容的粒子)和在本专利说明书中一字不差地再现US 2009/0099027和WO2009026546的内容，包括但不限于US 2009/0099027的[0007]至[0029]、[0057]至[0094]两者的权利。为避免疑问，由此证实申请人保留在本专利说明书中再现所述段落中参考的US 2009/0099027的图的权利，并将所述图经此引用并入本文。

本发明因此包括其中对本公开内容的官能化单分散聚合物粒子进行一种或多种进一步反应以获得所需产物的方法。本发明还包括这些产物在应用中的用途。

分析方法

分子量测量

可以通过一定形式的尺寸排阻色谱法(SEC)，例如凝胶渗透色谱法(GPC)，其用合适的聚合物分子量标样校准，测量晶种粒子或其它非交联聚合粒子中的聚合物的分子量分布。例如，通过GPC测定聚苯乙烯聚合物的分子量理想地使用如下列程序中列出的聚苯乙烯分子量标记。使用聚苯乙烯标样制备校准曲线，例如8点校准曲线；可以使用(Polymer Labs)PS-1MW范围266-8,000,000amu。将样品溶解在含有0.015％硫(作为停留时间标记加入的S)的四氢呋喃(THF)中以制备0.5毫克/毫升的溶液，并在仪器分析之前过滤(0.45微米NylonAerodisc)。标样和样品都合适地在下面详述的SEC仪器上运行，以便测定分子量。

仪器：

用于GPC的SEC系统可以由下列单元构成：

带有100微升样品环管的Rheodyne i725注射器

Waters 510HPLC泵

在254纳米下运行的Waters 484可调吸附量(UV)检测器

柱设置：

柱前过滤器

2.PLgel 5微米Mixed C Waters(在THF中)

-串联连接并置于柱加热模件Waters 038040中

柱温度40℃

洗脱剂：THF(HPLC级)

THF已预过滤(Millipore Fluoropore 0.45微米膜过滤器)。

尺寸和尺寸分布

可以使用盘式离心，例如在盘式离心机型号DC20000上的CPSDisc Centrifugation^TM，使用由仪器制造商提供的规程测量样品的尺寸分布。精确结果要求用密度与分析样品类似的标样校准，因此只有在合适的聚合物标样可得(例如本公开内容的粒子的一组密实聚苯乙烯粒子标样，其主要包含聚苯乙烯)时才使用。在测量的样品具有未知密度时，例如对多孔粒子而言，通过CPS盘式离心获得的测量结果将可再现，但不将提供实际直径。

光子相关光谱学(PCS)可用于以z-平均值形式获得粒子的水力直径。该测量不依赖于粒子密度并基于小粒子的布朗运动。可以例如用Malvern ZetaSizer Nano-ZS，型号ZEN3600获得纳米级粒子的PCS测量结果。进一步的细节和方法可见于Malvern Zetasizer Nanoseries手册(其全文经此引用并入本文)。

可用于测定单个亚微米粒子的直径的另一技术是测量通过扫描电子显微术(SEM)成像的干聚合物粒子的直径。可以通过捕集在SEM相容表面上并经气相沉积用碳或金涂布该样品来准备干粒子样品以用于SEM成像。可以通过SEM图像中出现的粒子的单个测量来测定直径。在评估例如至少200纳米和小于1000纳米直径的亚微米粒子的表面形态时，合适的SEM放大率为10,000。应对至少10个粒子进行测量。可以例如用在20kV加速电压下运行的Philips XL30仪器获得SEM图像，典型检测面积为0.0004平方毫米且放大率为10,000。

PCS是适用于采用已知和未知密度的粒子的测定平均直径的优选方法。

目测外观

SEM图像的目测外观对表征粒子的表面形态而言特别重要，例如粒子具有相对光滑表面(规则球形)还是粗糙和不规则(所谓的“花椰菜粒子”)。本发明的聚合物粒子在10,000放大率下具有光滑的球形外观。如上所述，由SEM图像进行的测量也可用于测定单个粒子的尺寸和相对较小的群，如20至50个粒子的尺寸分布。

表面积和孔尺寸分布

可以通过气体吸附法，用使用BET理论计算出的表面积，测量表面积(参见例如第3章，″Surface area and porestructure by gasadsorption″of P A Webb和C Orr，Analytical methods in fineparticle technology，Micromeritics，1997，其全文经此引用并入本文)。可用于进行亚微米珠粒的表面积测量的仪器的一个实例是Tristar表面分析器和孔隙率分析器。这种仪器可用于测量比表面积和孔尺寸分布。当测量聚合物粒子的孔尺寸分布时，该程序测量孔半径为大约至

的小孔隙的分布。孔尺寸分布的测定基于BHJ方法和Harkins-Jura方程式以评估薄膜厚度。

涂层检测

可以以许多方式测定聚合物珠粒上的涂层的存在。红外光谱学(IR)，例如傅里叶变换红外(FTIR)光谱学，可用于定性检测聚合物珠粒表面上的官能团或其它涂层的存在。涂层提高珠粒质量，因此与未涂布的珠粒相对检出重量提高指示了涂层的存在。涂布的珠粒还通常具有与未涂布的珠粒相比降低的表面积，因此对比表面积测量可用于证实涂层的存在。也有其它方法适合检测特定官能团的存在，例如：

●滴定以检测酸性官能团，例如检测游离羧酸结构部分，或

●通过紫外线(UV)光谱学检测聚苯乙烯珠粒上的胺基团。

交联的表征

之前在本专利说明书中已经描述了通过确定溶剂引发的溶胀量并将其与已知标样相关联来测定交联度的方法。关于交联表征的更详细论述，读者参考Harrison，DJP，Yates，WR和Johnson，JF(1985)“TECHNIQUES FOR THE ANALYSIS OF CROSSLINKED POLYMERS”，PolymerReviews，25：4，481-549。在该出版物的第494-504页中描述了基于聚合物溶胀的方法。Harrison等人描述了测量溶胀的许多技术，体积测量和重力测量两者。

在与特定溶剂接触时聚合物的可溶胀性取决于该聚合物所属的聚合物种类，例如聚苯乙烯和聚丙烯酸酯在特定溶剂中的溶解度可极大不同。用作测定可溶胀性的标样的已知粒子因此必须属于与测试粒子/粒子群相同的聚合物种类。可以通过已知分析技术，特别是质谱法，测定聚合物种类，其中热解质谱法尤其可用于测定交联聚合物的聚合物种类。FTIR和NMR也可帮助解析聚合物种类。在S.D.Hanton，MassSpectrometry of Polymers and Polymer Surfaces，Chem.Rev.2001，101，527-569中描述了质谱法用于聚合物分析的应用。热解质谱法的更详细说明可见于Kuangnan Qian，William E.Killinger，和MelissaCasey，Analytical Rapid Polymer Identification by In-SourceDirect Pyrolysis Mass Spectrometry and Library SearchingTechniques，Anal.Chem.1996，68，1019-1027。

因此可以通过分析试样粒子或粒子组以测定聚合物种类和随后通过将未知粒子在溶剂中的可溶胀性与属于相同聚合物种类的多个标样在相同溶剂中的可溶胀性进行比较来测定未知聚合物粒子群的交联度。

因此，通过对照可比较的标样而比较未知聚合物样品的溶胀，可以测定或近似确定交联度(表示为如上论述的制造中所用的交联剂单体的量)。

给出下列实施例以例示本发明的实践。它们无意限制或限定本发明的整个范围。下列实施方案中所用的试剂可购得或可使用市售仪器、本领域中已知的方法或试剂制备。实施例例示本发明的各种方面和本发明的方法的实践。实施例无意提供本发明的许多不同实施方案的穷举描述。因此，尽管为了理解清楚的目的通过举例说明和实施例详细描述了上述发明，但本领域技术人员将容易认识到，可以在不背离所附权利要求的精神或范围的情况下对其作出许多改变和改进。

具体实施方式

实施例

晶种粒子的合成

在实施方案中，合成包含如下物质的晶种：单体(M)苯乙烯；水溶性引发剂(I)过硫酸钾或过硫酸铵；表面活性剂(S)十二烷基硫酸钠(SDS)；任选地，缓冲剂硼砂；和链转移剂(T)三氯溴甲烷、烷基硫醇。聚合程序是用表面活性剂在临界胶束浓度以下进行的乳液聚合。晶种合成一般地遵循与WO 00/61647(其全文经此引用并入本文)中所述的相同的通过乳液聚合形成的晶种的程序。可比程序中的差异为：

●改变表面活性剂的类型和量。在本程序中使用SDS，SDS浓度为1至2克/升。在下面给出的实施例中，所用SDS具有≥98.5％的纯度。

●本合成涉及添加链转移剂(T)。在成核开始后，例如以至少1.5毫摩尔/升水和不大于45毫摩尔/升水的浓度添加链转移剂。通过乳液变混浊，例如在使用苯乙烯作为单体时变白，来检测成核的发生。

实施例1：低分子量晶种粒子的合成

重均分子量为1.8×10⁴克/摩尔且众数直径为0.12微米的初始晶种粒子的制备

用150毫升10重量％氢氧化钠萃取84.6克苯乙烯，随后用水洗涤至pH7，随后用氩气吹洗10分钟。在2升反应器中，将1733克水和0.59克硼砂加热至80℃，并在减压下蒸发掉50克水以除去氧。随后加入在20毫升沸水中的2.25克十二烷基硫酸钠(SDS)并将该混合物搅拌10分钟，随后加入洗过和基本无氧的苯乙烯并将该混合物再搅拌15分钟。随后加入在107毫升沸水中的3.08克过硫酸铵。在5分钟后，该乳液变白。在另外10分钟后，加入5.5克1-辛烷硫醇。使该混合物在氩气气氛中在80℃下保持20小时。如图3中所示形成具有通过盘式离心测得的0.12微米的粒子众数直径的单尺寸聚合物粒子的分散体。

实施例2：低分子量晶种粒子的合成

重均分子量为1.16×10⁴克/摩尔且z均直径为0.14微米的初始晶种粒子的制备

用150毫升10重量％氢氧化钠萃取84.7克苯乙烯，随后用水洗涤至pH7，随后用氩气吹洗10分钟。在2升反应器中，将1720克水和0.59克硼砂加热至80℃，并在减压下蒸发掉50克水以除去氧。随后加入在20毫升沸水中的2.34克十二烷基硫酸钠(SDS)并将该混合物搅拌10分钟，随后加入洗过和基本无氧的苯乙烯并将该混合物再搅拌15分钟。随后加入在100毫升沸水中的3.08克过硫酸铵。在5分钟后，该乳液变白。在另外10分钟后，以0.05毫升/分钟的速率连续加入2.38毫升三氯溴甲烷。使该混合物在氩气气氛中在80℃下保持12小时。形成具有通过光子相关光谱学测得的0.14微米的z均直径的聚合物粒子的单分散悬浮液。

实施例3：低分子量晶种粒子的合成

重均分子量为1.0×10⁴克/摩尔且z均直径为0.15微米的初始晶种粒子的制备

用175毫升10重量％氢氧化钠萃取98.7克苯乙烯，随后用水洗涤至pH7，随后用氩气吹洗10分钟。在2升反应器中，将2000克水和0.68克硼砂加热至80℃，并在减压下蒸发掉50克水以除去氧。随后加入在20毫升沸水中的2.62克十二烷基硫酸钠(SDS)并将该混合物搅拌10分钟，随后加入洗过和基本无氧的苯乙烯并将该混合物再搅拌15分钟。随后加入在101毫升沸水中的3.59克过硫酸铵。在7分钟后，该乳液变白。在另外10分钟后，加入6.4克三氯溴甲烷。使该混合物在氩气气氛中在80℃下保持18小时。形成具有通过光子相关光谱学测得的0.15微米的z均直径的聚合物粒子的单分散悬浮液。

应用Ugelstad法由晶种粒子形成聚合物粒子

反应图式1以一般形式例示可用于制造亚微米聚合物粒子的Ugelstad法的一个实施方案。在反应图式1中，晶种粒子含有P，低分子量聚合物。Y是具有适当低的水溶解度的有机分子，其也可以是聚合引发剂，例如过氧化二辛酰基。在活化步骤后，重量比Y/P为大约1至3。在下一步骤中，加入一种或多种单体，例如所例示的单体1，3-二乙烯基苯和苯乙烯，任选地与致孔剂，如甲苯一起。(单体+致孔剂)/聚合物的重量比可以为60至100。在使所述一种或多种单体溶胀以使活化的晶种粒子溶胀后，将单体聚合，形成聚合物粒子。

反应图式1

实施例4：由低分子量晶种粒子合成聚合物粒子

用ultraturax型号Ystral^TM X10/25均化器(″ultraturax″)混合17.8克SDS、1480克水、74克丙酮和148.0克过氧化二辛酰基3分钟并用压力均化器均化10分钟(＝引发剂乳液)。

330.9克甲苯、118.7克65％二乙烯基苯(DVB)(包含74.8克DVB和43.9克乙基乙烯基苯)、30克苯乙烯、44.5克聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)K-30、2.7克SDS和2827.0克水通过ultraturax混合4分钟并进一步均化30分钟(＝单体乳液)。

在0.5升反应器中，将23.3克根据实施例1制成的晶种粒子分散体与25.9克引发剂乳液温和混合。该混合物在25℃下搅拌24小时。

在0.5升反应器中，加入22.4克活化的晶种粒子和344.3克单体乳液。该混合物在25℃下搅拌2小时，随后加入133.4克水，随后将该混合物加热至60℃。在60℃下1小时后，将温度升至70℃并在此温度下保持20小时。

该分散体用甲醇重复洗涤，随后风干过夜，接着在50℃下再干燥15小时。

图4是显示所得粒子形态和均匀尺寸的SEM。由图4估计粒子直径为0.54微米。

实施例5：由低分子量晶种粒子合成聚合物粒子

如实施例4中所述制备引发剂乳液和单体乳液组合物。在0.25升反应器中，将40.7克根据实施例2制成的晶种粒子分散体与49.9克引发剂乳液温和混合。该混合物在25℃下搅拌24小时。在0.5升反应器中，加入36.3克活化的晶种粒子和335.0克单体乳液。该混合物在25℃下搅拌2小时，随后加入133.4克水，随后将该混合物加热至60℃。在60℃下1小时后，将温度升至70℃并在此温度下保持20小时。

该分散体用甲醇重复洗涤并风干过夜，接着在50℃下再干燥15小时。

图5是显示所得粒子形态和均匀尺寸的SEM。由图5估计粒子直径为0.52微米。

实施例6：由低分子量晶种粒子合成聚合物粒子

如实施例4中所述制备引发剂乳液和单体乳液组合物。在0.25升反应器中，将50.6克根据实施例3制成的晶种粒子分散体与47.8克引发剂乳液温和混合。该混合物在25℃下搅拌24小时。在0.5升反应器中，加入31.7克活化的晶种粒子和333.8克单体乳液。该混合物在25℃下搅拌2小时，随后加入133.0克水，随后将该混合物加热至60℃。在60℃下1小时后，将温度升至70℃并在此温度下保持20小时。

图6是显示所得粒子形态和均匀尺寸的SEM。

实施例7：在不同条件下制成的晶种粒子的分析

表1和图7例示如何可在使聚合物和引发剂浓度保持不变的同时，通过调节用于乳液聚合的水分散体中表面活性剂SDS的浓度来控制起始聚苯乙烯晶种粒子的尺寸。菱形数据点是用于包括链转移剂(T)的合成，正方形数据点是用于无T的反应。所得粒子尺寸为0.058微米-0.20微米，其中大多数为0.09纳米至0.16纳米。由从数据可以看出，晶种粒子尺寸与SDS浓度相关，较高SDS浓度造成较小晶种粒子。T在晶种合成过程中的存在与否对晶种粒子尺寸没有显著影响。

表1：SDS浓度和粒子直径

样品a-1至a-7不含T，b-1至b 6含T。

苯乙烯浓度＝[M]＝47克/升水(0.45摩尔/升水)

引发剂浓度＝[I]＝1.7克/升(7.5毫摩尔/升)过硫酸铵。

T浓度(b-1至b-6)＝[T]＝15毫摩尔/升水

但是，如从表1中清楚看出的那样，T的存在与否对起始晶种粒子的分子量分布具有显著影响。图8中也例示了T对分子量的影响。通过用聚苯乙烯分子量标样校准的GPC测定图8中例示的分子量分布。该图表中的曲线如下显示4类聚合物晶种粒子之间的差异：

1)迹线20：高分子量晶种粒子

2)迹线21至28：具有通过降低晶种合成过程中存在的单体相的量，即降低粒子数，来控制的降低的分子量的晶种粒子，即表面区域产生分子量降低的聚苯乙烯。

3)迹线30至32：用在目测出现粒子成核后不久加入的链转移剂合成的晶种粒子(即在该溶液呈浑浊后不久添加链转移剂)。同时添加所有量的链转移剂。分子量进一步降低，但表现出双峰分布。

4)迹线40至42：采用初始在目测出现粒子成核后不久加入链转移剂并随时间而加入链转移剂而合成的晶种粒子，其中由溶液变浑浊确定目测出现。

如可以观察到的那样，T降低该聚合物的整体分子量分布。据信，能够通过从生长的聚合物链中夺取自由基来实现这一点。

重要的是在正确的时间加入T以获得单尺寸晶种粒子。因此应在粒子成核步骤后不久一次性全部或经较长时间加入链转移剂。如果在粒子成核前加入T，则T的存在可能改变成核步骤并生成多分散晶种粒子。

绘制在图8中的晶种粒子样品的盘式离心机分析显示整个晶种粒子群的变化系数低于＜5％。

实施例8：另外的晶种粒子的分析

如表2中所例示测量许多其它样品的平均分子量，其中列出的样品为晶种类型“高”和“中”(“中等”)代表聚合物分子量高于本发明的晶种粒子的那些的对比例。晶种类型“低”代表根据与实施例1至3类似的方法制成的晶种粒子。

表2：通过GPC分析获得的晶种粒子的分子量数据

注：″RT″＝停留时间

″SEC″＝尺寸排阻色谱法

图3和9例示对于两种代表性的晶种粒子样品获得的CPS盘式离心结果。用于生成图3和9的数据的CPS盘式离心试验使用0.478微米的标准直径和19500的速度。对图3而言经110.47分钟运行时间记录2969个数据点，而对图9而言经50.74分钟运行时间记录2729个数据点。图3中例示的众数粒子直径为0.119微米，半峰宽为0.005。图9中例示的众数粒子直径为0.186微米，半峰宽为0.006。该粒子直径是过高估计的，因为该粒子的密度高于所用聚苯乙烯标样。尽管如此，这些样品的CV％小于5％。

实施例9：多孔聚合物粒子的分析

图10A至10D例示在晶种粒子根据Ugelstad法膨胀后获得的各种多孔聚合物粒子。图10A例示用于比较的由高分子量晶种粒子获得的直径大约0.65微米的不规则形状的粒子。图10B例示用于比较的由中等分子量晶种粒子获得的粒子。图10B中的粒子具有大约0.5微米的直径，但具有大CV的宽分布。图10C和10D中的粒子分别例示根据实施例4和5的方法制成的粒子，平均粒子直径为0.54和0.53微米。在10C和10D两者中，所观察的亚微米粒子表现出窄直径分布，具有光滑外表面并且为大致球形。

在图11和12中例示代表性样品的尺寸的CV％。用于生成图11和12的数据的CPS盘式离心试验使用0.478微米的标准直径和19500的速度。对图11而言经4.17分钟运行时间记录1559个数据点，而对图12而言经67.87分钟运行时间记录2472个数据点。图11中例示的众数粒子直径为0.424微米，半峰宽为0.047微米。图12中例示的众数粒子直径为0.520微米，半峰宽为0.021微米。

已用TriStar表面分析仪和孔隙率分析仪测量样品的表面积。对多孔亚微米聚合物粒子而言，已测得含70体积％致孔剂的粒子的比表面积为450-550平方米/克。如果该粒子无孔，即在Ugelstad法中不使用致孔剂，则直径为300-900纳米的聚苯乙烯粒子预计会具有6至20平方米/克的比表面积。

实施例10：多孔聚合物粒子的尺寸和形态与MyOne^TM粒子的比较

图13是以10,000放大率获取的SEM图像，其提供根据本发明制成的多孔聚合物粒子(例如如图5例示)和根据WO 2005/015216的实施例2制成的未涂布的微米级MyOne^TM聚合物粒子(图13)之间的进一步比较。图5和13的SEM图像的比较揭示重要的特征：

●本发明的聚合物粒子较小，即亚微米而非微米级，

●本发明的聚合物粒子在10,000放大率下具有基本光滑外表面，与MyOne^TM聚合物粒子的外表面的粗糙和多疙瘩外观相反。

实施例11：各种市售粒子的尺寸和形态

为对比目的，获得13种市售粒子的尺寸和形态。用CoulterCounter Multisizer III^TM根据制造商的说明手册中描述的标准方法测量粒子尺寸。通过光显微术检查并由SEM和透射电子显微术(TEM)图像测定外观。结果列在表3中，图14至28提供代表性的SEM和TEM图像。

结果证实，市售样品1至11包含非单分散的粒子，例如CV％大于10％。样品12和13是单分散的(CV＜2％)，但具有2.85微米的测量直径。许多这些样品在SEM和TEM图像中显示的放大水平下也看起来为粗糙和多疙瘩的，例如图14至16、18至22和24中那样。

实施例12：多孔聚合物粒子的硝化

根据实施例4-6由本公开内容的低分子量晶种粒子制造直径0.45微米的多孔聚合物粒子。

在2升玻璃容器中加入1240克浓硫酸。该反应器配有用于调节温度的夹套玻璃反应器和特氟隆搅拌器。

将该酸冷却至7℃并经15分钟间隔加入377克硝酸(65％)，反应混合物达到28℃的最大温度。将该酸溶液冷却至6℃。加入50克干燥多孔聚合物粒子，并将该分散体加热至30℃90分钟。随后将该分散体倒入5千克冰水中，接着用水和甲醇纯化该硝化聚合物粒子。

FTIR分析显示在1531cm^-1的强吸收，证实硝基的芳族取代。反应收率为61.5克干燥硝化粒子。

实施例13：硝化多孔聚合物粒子的磁化

将300克来自实施例12的硝化粒子分散体(在水中4.8重量％)添加到0.5升夹套玻璃反应器中。加入83克七水合硫酸铁(II)和0.11克水合硫酸锰(II)。将该混合物搅拌30分钟以溶解铁盐。在30分钟后，在搅拌的同时加入116克25％氨。该分散体立即变黑，进一步加热至60℃并在60℃下保持2小时。用数次离心切换纯化该磁性粒子以除去未结合的磁性材料。

纯化程序：

将该分散体浓缩并转移到1升离心瓶中，随后加入1升稀氨(在水中0.1v％)。将该分散体置于振摇器上以确保均匀分散体。随后通过离心将上清液与磁性聚合物粒子分离并弃置。这一程序用稀氨(0.1v％)重复5次(^*1升)，随后用纯净水重复10次(^*1升)。

最终磁性聚合物粒子含有通过元素分析测得的490mg/g铁氧化物。

实施例14：涂布

将分散在61克二乙二醇二甲基醚中的7.5克来自实施例13的磁性粒子添加到200毫升反应器中。将反应器置于温度受控的水浴中并配备搅拌器。

对于预涂布步骤，添加1.4克丁二醇二缩水甘油醚+双酚A二缩水甘油醚(Araldite

LY 564)并将该分散体加热至75℃和在75℃下保持3小时。在冷却该溶液后，加入15.0克丁二醇二缩水甘油醚、6.0克缩水甘油、11.0克缩水甘油甲基丙烯酸酯和6.0克二乙二醇二甲醚。将该分散体加热至75℃并在75℃下保持18小时。通过用外磁铁将粒子与上清液分离，而纯化该分散体，并用100毫升甲醇洗涤4次和用100毫升甲醇/异丙醇混合物(30/70v％)洗涤4次。

涂布的磁性粒子的测得的收率为8.8克。

FTIR分析证实引入环氧基涂层和乙烯基官能团。

实施例15：聚丙烯酸改性珠粒

将6.5克来自实施例14的涂布的磁性粒子分散在24.5克甲醇/异丙醇混合物(30/70v％)中并装在100毫升反应器中。该反应器配有搅拌器、冷却器并置于采用温度调节的油浴中。

在单独的50毫升烧杯中，将0.4克偶氮二异丁腈(AIBN)溶解在19.9毫升甲醇/异丙醇混合物(30/70v％)中。

将该溶解的偶氮二异丁腈和7.8克丙烯酸添加到粒子分散体中，加热至75℃并在75℃下保持19小时。

通过用外磁体将粒子与上清液分离，纯化该分散体，并用40毫升甲醇洗涤6次，最后分散在60毫升0.15M氢氧化钠溶液中。将该分散体加热至75℃4小时。通过连续磁性分离，用水纯化粒子。

最终粒子具有通过盘式离心测得的0.5微米的众数直径及窄尺寸分布。FTIR证实引入羧酸基，并通过滴定测得酸含量为0.8毫摩尔/克干重量。

实施例16：具有高交联的密实珠粒

将15.5克SDS、1290克水、0.1克Synperonic^TMA11(聚氧乙烯(11)C12-C15醇乳化剂)、15.5克丙酮和129克过氧化二辛酰基用Ultra-Turrax分散器混合并用压力均化器均化(＝引发剂乳液)。

503.6克根据实施例1制成的并具有0.11微米的测得晶种直径的低分子量晶种分散体(4.57w％干含量)与194.3克引发剂乳液温和混合。该混合物在25℃下搅拌24小时(＝活化的晶种粒子)。

将30.6克苯乙烯、37.0克甲基丙烯酸缩水甘油酯、117.4克二乙烯基苯(包含65克二乙烯基苯和45克乙基乙烯基苯)、307克水和1.3克SDS装入1升反应器并加入268克活化的晶种粒子。在25℃下搅拌4小时后，装入238克水，将温度升至60℃并在60℃下保持2小时和进一步在70℃下5小时。

为了引入胺官能团，将15.6克乙二胺装入500毫升粒子分散体中并将该混合物加热至80℃和在80℃下保持2小时。

该密实聚合物粒子具有通过盘式离心测得的0.3微米的众数直径。

实施例17二氧化硅涂布的亚微米单尺寸磁性粒子。

根据反应图式1和实施例12和13制造单尺寸0.5微米磁性粒子。

在反应器中，在室温下搅拌2克磁性0.5微米粒子和6.3克无水乙醇的混合物。随后装入2.4克原硅酸四乙酯98％、24.0克水和8.0毫升铵溶液28％。该混合物在室温下反应18小时。通过涂布的粒子与上清液的磁性分离，纯化粒子。反应收率为26克且FTIR分析证实存在Si-O基团。

实施例18：使用高分子量晶种粒子的对比例

使用直径0.15微米的高分子量晶种(M_W 4.6×10⁵)制备具有不同孔隙体积的两种多孔粒子分散体。

合成程序遵循与实施例4中概述的相同的步骤，但引发剂/晶种(Y/P)比为1且单体/聚合物比为35(M/P)。

SEM图像表明所得粒子看起来有角和非球形并具有宽尺寸分布。

实施例19：磁性材料的分布

SEM由通过Ugelstad法制成的磁性聚合物粒子的横截面构成。该粒子具有2.8微米的直径，因此落在本发明的范围外，但，无论如何，用于例示在聚合物孔隙中引入磁性材料不改变粒子形态。SEM显示在图28中，其中铁氧化物(即磁性材料)显示为亮点，例示磁性材料如何分布在整个粒子内部(在孔隙中)而没有团集和没有改变外部形态。

Claims

1.具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子：

●基本光滑的外表面

●小于1微米的z-均直径

●该粒子是多孔的

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％。

2.权利要求1的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有不大于900纳米，任选地不大于700纳米，进一步任选地不大于600纳米，再进一步任选地不大于500纳米的z-均直径。

3.权利要求1或2的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有至少200纳米，任选地至少300纳米，例如至少400纳米的z-均直径。

4.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的变化系数(CV)％小于12％，任选地小于10％，进一步任选地小于5％。

5.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中该聚合物粒子构成第一粒子群并且具有的可溶胀性不大于第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的＞25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+二乙烯基苯总量的＞25重量％。

6.权利要求5的聚合物粒子，其中所述悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为30-60％，任选地40-50％。

7.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中该粒子具有在通过气体吸附分析测量时300至700平方米/克的比表面积。

8.权利要求7的聚合物粒子，其中测得的比表面积为400至600平方米/克，任选地其中测得的比表面积为450至550平方米/克。

9.权利要求1至6任一项的聚合物粒子，进一步包含磁性材料，任选地其中该磁性材料是金属氧化物或合金，例如亚铁磁性或超顺磁性铁氧化物晶体，进一步任选地其中该磁性材料基本上位于所述聚合物材料的孔隙中。

10.权利要求1至6任一项的聚合物粒子，进一步包含超顺磁性材料，任选地其中该超顺磁性材料是金属氧化物或合金，进一步任选地其中该超顺磁性材料基本上位于所述聚合物材料的孔隙中。

11.权利要求10的聚合物粒子，其中该超顺磁性材料包含铁素体或涂布的铁基或铁-镍合金纳米粒子，任选地其中该超顺磁性材料包含选自磁铁矿、磁赤铁矿或者磁铁矿或磁赤铁矿的铁素体，进一步任选地其中铁被最多5摩尔％的Al、Mn、Ni、Cu、Co、Zn、Ca、Ge、Te、Ti或Sn取代，进一步任选地其中该超顺磁性材料包含在任一情况下被最多5摩尔％锰取代的磁铁矿或磁赤铁矿。

12.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中外表面进一步包含涂层和/或官能团，任选地其中所述官能团选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基和羟基。

13.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中该聚合物包含交联聚合物，该交联聚合物选自下列单体材料中的一种或多种的聚合物和共聚物：丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸酯，和苯乙烯类单体，任选地其中该聚合物是聚苯乙烯。

14.权利要求10或11的聚合物粒子，其包含：

基体聚合物，该基体聚合物选自苯乙烯类单体的聚合物和丙烯酸系单体的聚合物，任选地是聚苯乙烯；

磁性晶体；

聚合物涂层，该聚合物涂层任选地由至少一种环氧化物形成。

15.单分散的交联聚合物粒子，其是第一聚合物粒子群并具有下列特性：

●基本光滑的外表面

●小于1微米的z-均直径

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％

●第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为该悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的＞25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+二乙烯基苯总量的＞25重量％。

16.权利要求15的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有不大于900纳米，任选地不大于700纳米，进一步任选地不大于600纳米，再进一步任选地不大于500纳米的z-均直径。

17.权利要求15或16的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有至少200纳米，任选地至少300纳米，例如至少400纳米的z-均直径。

18.权利要求15至17任一项的聚合物粒子，其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的变化系数(CV)％小于12％，任选地小于10％，进一步任选地小于5％。

19.权利要求15至18任一项的聚合物粒子，其中所述悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为25-70重量％交联剂，任选地30-60重量％交联剂，进一步任选地40-50重量％交联剂。

20.权利要求15至19任一项的聚合物粒子，其中该粒子是无孔的并在通过气体吸附分析测量时具有5至30平方米/克的比表面积，任选地其中测得的比表面积为6至20平方米/克。

21.权利要求15至20任一项的聚合物粒子，其中所述外表面进一步包含涂层和/或官能团，任选地其中所述官能团选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基和羟基。

22.权利要求15至21任一项的聚合物粒子，其中该聚合物包含交联聚合物，该交联聚合物选自下列单体材料中的一种或多种的聚合物和共聚物：丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸酯，和苯乙烯类单体，任选地其中该聚合物是聚苯乙烯。

23.单分散的交联聚合物粒子，具有下列特性：

●小于1微米的z-均直径，

●通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV)％小于15％

●通过气体吸附分析测量时的比表面积为300至700平方米/克。

24.前述权利要求任一项的单分散粒子，其具有二氧化硅涂层。

25.前述权利要求任一项的单分散粒子，其中该聚合物粒子不包含亚甲基桥连苯基。

26.用作Ugelstad法中的晶种粒子的单分散聚合物粒子，其中该粒子具有50纳米至200纳米的z-均直径且该聚合物在通过凝胶渗透色谱法测量时具有大于1,000并小于70,000的平均重均分子量。

27.权利要求26的聚合物粒子，其中平均重均分子量小于40,000，任选地小于30,000，进一步任选地小于20,000，再进一步任选地小于15,000。

28.权利要求26或27的聚合物粒子，其中平均重均分子量大于6,000，任选地大于8,000，进一步任选地大于10,000，例如为8,000至20,000。

29.权利要求26至28任一项的聚合物粒子，其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的CV小于10％，任选地小于5％。

30.权利要求26至29任一项的聚合物粒子，其中该聚合物包含如下聚合物，该聚合物选自下列单体材料中的一种或多种的聚合物和共聚物：丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸酯，和苯乙烯类单体，任选地其中该聚合物是聚苯乙烯。

31.权利要求26至30任一项的聚合物粒子在Ugelstad法中用于制造权利要求1至25中任一项的聚合物粒子的用途。

32.权利要求31的用途，其中Ugelstad法包括：

形成水分散体，该水分散体包含所述聚合物粒子和如下的乳液，该乳液含有水不可溶的热活化的聚合引发剂和该引发剂可溶于其中的水混溶性有机溶剂，并使该引发剂扩散到所述聚合物粒子中；

使该粒子与包含单体和交联剂的含水介质接触并使该单体和交联剂扩散到所述聚合物粒子中以形成溶胀粒子；和

加热该粒子以活化所述聚合引发剂和使所述溶胀粒子内的单体和交联剂聚合，任选地其中所述单体包含丙烯酸系单体、苯乙烯单体或甲基丙烯酸酯单体。

33.制备用作Ugelstad晶种粒子的单分散粒子的方法，该方法包括乳液聚合法，该乳液聚合物法包括：

形成包含乙烯基类单体和水溶性聚合引发剂的水分散体；和

搅拌直至粒子成核开始；

其特征在于：

该水分散体包含表面活性剂并在粒子成核开始后添加链转移剂，以致该聚合形成具有50纳米至200纳米的z-均直径的单分散晶种粒子，并在通过凝胶渗透色谱法测量时，该聚合物具有大于1,000并小于70,000的平均重均分子量。

34.权利要求33的方法，其中该表面活性剂在其临界胶束浓度以下存在。

35.权利要求33的方法，其中该表面活性剂以不大于2.5克/升，任选地不大于2克/升，进一步任选地不大于1.7克/升，再进一步任选地不大于1.5克/升的浓度存在。

36.权利要求33或34的方法，其中该表面活性剂以至少0.5克/升，任选地至少0.8克/升，进一步任选地至少1克/升，再进一步任选地至少1.2克/升，再进一步任选地至少1.5克/升的浓度存在。

37.权利要求33至36任一项的方法，其中该表面活性剂是十二烷基硫酸钠。

38.权利要求33至37任一项的方法，其中该表面活性剂以至少95％的纯度提供，任选地其中该表面活性剂纯度为至少98％，再进一步任选地其中该表面活性剂纯度为99％。

39.权利要求33至38任一项的方法，其中该乙烯基类单体是丙烯酸系单体、苯乙烯单体或甲基丙烯酸酯单体，任选地其中该单体包含苯乙烯。

40.权利要求33至39任一项的方法，其中该链转移剂包含卤代烷，任选地三氯溴甲烷。

41.权利要求33至40任一项的方法，其中该链转移剂包含烷基硫醇，任选地丁基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯或辛基硫醇。

42.权利要求33至41任一项的方法，其中在可见粒子成核开始后大约5至15分钟，任选地在可见粒子成核开始后大约10分钟，开始链转移剂的添加。

43.权利要求33至42任一项的方法，其中在单一时间点添加链转移剂。

44.权利要求33至42任一项的方法，其中链转移剂经延长的时间添加，任选地以恒定速率添加20分钟至4小时，进一步任选地以恒定速率添加30分钟至1.5小时。

45.权利要求33至44任一项的方法，其中所述引发剂是过硫酸盐。

46.权利要求33至45任一项的方法，其中所述水分散体进一步包含缓冲剂，任选地其中该缓冲剂是硼砂。

47.权利要求33至46任一项的方法，进一步包含使该单分散晶种粒子经历Ugelstad工艺，其中Ugelstad工艺的悬浮聚合阶段(在存在多个聚合阶段的情况下的最后聚合阶段)中所用的总单体中所含的交联剂单体的重量百分比为＞25重量％交联剂，以形成亚微米单分散粒子和小于1微米的z-均直径，任选地其中该亚微米单分散粒子是具有光滑外表面的多孔粒子，例如其中在通过气体吸附分析测量时，该亚微米单分散粒子具有300至700平方米/克的比表面积。

48.权利要求47的方法，其中该Ugelstad工艺包括：

(i)形成水分散体，其包含

单分散晶种粒子，

(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，并使该活化的晶种粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有水溶性比该有机化合物大至少10倍的单体，和交联剂；

(iv)使该单体扩散到活化的晶种粒子中以形成溶胀晶种粒子的水分散体；和

(v)引发该溶胀晶种粒子中的单体的聚合。

49.制备单分散粒子的方法，包括Ugelstad工艺，其中该Ugelstad工艺包括：

(i)形成水分散体，其包含

单分散晶种粒子，其是权利要求26至30任一项的单分散聚合物粒子，

(v)引发该溶胀晶种粒子中的单体的聚合。

50.制备单分散粒子的方法，包括具有多于一个的溶胀和聚合阶段的Ugelstad工艺，该Ugelstad工艺包括第一遍和最后一遍的下列步骤(i)至(vi)：

(i)形成水分散体，其包含

单分散晶种粒子(第一遍)或中间粒子(最后一遍和任选的中间一遍)，

(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，和使该活化的晶种粒子或中间粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有水溶解度为该有机化合物的至少10倍的单体和，仅在最后一遍中，含有交联剂；

(iv)使该单体和，仅在最后一遍中，使交联剂扩散到活化的晶种粒子或中间粒子中以形成溶胀晶种粒子或中间粒子的水分散体；和

(vi)引发该溶胀晶种粒子中的单体和仅在最后一遍中的交联剂的聚合。

51.权利要求48至50任一项的方法，其中该有机化合物是聚合引发剂，任选地其中该有机化合物是有机过氧化物，进一步任选地其中该有机过氧化物是过氧化二辛酰基。

52.权利要求48至51任一项的方法，进一步包括在步骤(iii)中使晶种粒子与致孔剂接触，任选地其中该致孔剂是甲苯。

53.权利要求48至52任一项的方法，其中通过选择水混溶性有机溶剂和使该晶种粒子与过量的水性载剂接触，来从晶种粒子内部除去有机溶剂，由此所述有机溶剂扩散到所述水性载剂中。

54.权利要求48至53任一项的方法，其中交联剂单体的重量百分比为单体+交联剂总量的大于25重量％，任选地大于30重量％，例如该单体是或包含苯乙烯和二乙烯基苯的混合物，其中该二乙烯基苯构成苯乙烯和二乙烯基苯总重量的至少25％。

55.权利要求47至54任一项的方法，其中在Ugelstad工艺后，该单分散粒子进一步包含权利要求1至8和13任一项或允许的组合中所述的特征。

56.权利要求47至55任一项的方法，其中该水分散体进一步包括致孔剂，其中使用Ugelstad工艺制成的单分散粒子是多孔的，且该方法进一步包括在孔隙中沉积磁性材料(例如超顺磁性材料)，任选地其中：该致孔剂选自有机酸、醇、酯、芳族溶剂，具有最多12个碳的任选地取代的脂族烃(例如甲苯、环己醇、乙酸丁酯、丙烷、戊烷、环戊烷、环丁烷、庚烷、甲基氯、乙基氯、二氯二氟甲烷)及其组合；和/或该磁性材料是金属氧化物或合金，例如亚铁磁性或超顺磁性铁氧化物晶体。

57.权利要求56的方法，其中该磁性材料是如权利要求11中所限定的超顺磁性材料。

58.权利要求47至57任一项的方法，进一步包括将涂层和/或官能团添加到使用Ugelstad工艺制成的亚微米单分散粒子的外表面上，任选地其中所述官能团选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基和羟基。

59.包含基体聚合物和磁性晶体的单分散磁性聚合物粒子，该粒子具有小于1微米的z-均直径并在通过盘式离心分析测量时具有小于15％的CV。

60.权利要求59的单分散粒子，其具有光滑的外表面。

61.权利要求59或60的单分散粒子，其中该基体聚合物是聚苯乙烯。

62.权利要求59至61任一项的单分散粒子，其具有400至800纳米的z-均直径。

63.权利要求59至62任一项的单分散粒子，其中该顺磁性晶体是超顺磁性晶体。

64.权利要求59至63任一项的单分散粒子，其中该顺磁性晶体是铁氧化物晶体。

65.权利要求59至64任一项的单分散粒子，其进一步包含由一种或多种环氧化物形成的涂层聚合物。

66.权利要求59至65任一项的单分散粒子，其中该基体聚合物是交联的并且不包含亚甲基桥连苯基。

67.通过权利要求31或32的用途或权利要求33至57任一项的方法获得的粒子。

68.具有通过权利要求31或32的用途或权利要求33至57任一项的方法获得的粒子的特性的粒子。

69.多个根据权利要求1至25和59至68任一项的单分散亚微米粒子在通过寡核苷酸连接和检测测序中的用途，例如它们用于形成包含经由核酸偶联到底物，任选地玻璃表面上的多个粒子的产品。

70.形成产品的方法，包括使权利要求1至25和59至68任一项的单分散亚微米粒子偶联到核酸上，并任选地进一步包括将所得载有核酸的粒子固定在表面上。