CN1031539A - 其表面上固定有带离子化或活性基团的两亲分子的聚合物颗粒或由其构成的胶乳的制备方法 - Google Patents

其表面上固定有带离子化或活性基团的两亲分子的聚合物颗粒或由其构成的胶乳的制备方法 Download PDF

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Abstract

其表面上固定有带可离子化或活化基团的两亲 分子的水分散体态聚合物颗粒的制法是将聚合物颗 粒和有机可溶性聚合引发剂的“粒种”分散体与含至 少一种单体和HLB大于10且分子量大于或等于 400的两亲化合物的单体组合物混合并让单体组合 物聚合。必要时分出所得颗粒。这种颗粒可用于生 物学。

Description

本发明涉及其表面上固定有带可离子化或活性基团的两亲分子的聚合物颗粒的制备方法，，该颗粒就呈这种状态或呈水分散体。这样得到的颗粒或颗粒胶乳在生物学上特别有用。
申请人旨在找到带可离子化或活性链节的聚合物颗粒，其中所说链节离颗粒表面有足够的距离以便能够在所说链节上固定大分子如蛋白质并且与大分子表面接触时不会改变所说分子的活性。
本发明方法的特征是，其中包括以下步骤：
1）在预先制成的聚合物颗粒“粒种”水分散体中扩散溶解度为10-3-10-2g/升水的有机可溶性聚合引发剂，这在低于引发剂分解点的温度下进行;
2）通过引入待聚合单体组合物而使这样得到的分散体颗粒溶胀，待聚合单体组合物含至少一种单体和HLB大于或等于10且分子量大于或等于400的两亲化合物，其亲水链段为端部带有至少1个可离子化或活性基团的低聚亲水链段，其中单体组合物用量低于可吸收该链段的最大组合物量，而温度低于引发剂分解点;
3）在至少等于引发剂分解点的温度下使单体组合物聚合，构成该链段的聚合物性质以及构成单体组合物的单体性质应使最终聚合物的玻璃化温度Tg高于约40℃优选是高于约70℃;
4）除去未在这样所得水分散体中的颗粒表面上固定下来的所有两亲化合物;
5）必要时分出这样所得的其表面上固定有两亲化合物分子的聚合物颗粒。
构成待聚合单体组合物的单体和可衍生出“粒种”水分散体中的颗粒的单体可相同或不同。
可选用：
乙烯基芳烃单体（苯乙烯，乙烯基甲苯…）;
α-β不饱和酸烷基酯[（甲基）丙烯酸甲酯，乙酯…];
不饱和羧酸酯（乙酸乙烯酯…）;
氯乙烯，1，1-二氯乙烯;
二烯（丁二烯…）
带腈官能团的衍生物（丙烯腈…）。
第一步中所用“粒种”水分散体中干重为1-40%左右优选为10-25%（重量）左右;是由粒径为0.1-15μm左右且一般为0.3-5μm左右的聚合物颗粒构成的;该颗粒可达到某一粒度分布或更好的是达到规定粒径。
聚合物“粒种”（干重）可为最终聚合物的50-95%优选为65-85%（重量）。
该法另一变化实施方案是采用其颗粒可磁化的“粒种”水分散体。
可磁化颗粒含0.5-50%优选是0.5-35特别是0.7-20%（重量）的磁性填料，其粒径小于1优选为0.002-0.05βm;磁性填料显然应足够细以便包含在聚合物颗粒中。
该磁性填料例如可具有如下组成：
金属或其合金如铁，铁-硅，镍，钴，或其与钼，铬，铜，钒，锰，铝，钛的合金;
铁氧化物：Fe3O4或γ-Fe2O3，可为纯态或组合态或与其它氧化物如氧化钴，氧化锰，氧化锌，氧化钡，稀土氧化物组成混合物;
二氧化铬。
可磁化颗粒的“粒种”水分散体可按欧洲专利n.38730和美国专利4157323所述方法制得。
特别有利的是采用于第一步操作温度下呈液态的引发剂如过氧化二辛酰和二癸酰以及过二碳酸二辛酰，二癸酯和二月桂酯。
引发剂用量为待聚合单体组合物的约0.1-10%优选是1-5%（重量）。
引发剂在“粒种”水分散体中的扩散步骤是在搅拌条件下将“粒种”水分散体与引发剂进行接触来完成的，引发剂已预先在含乳化剂的水中均化而进行了预乳化。该预乳化是以100g“粒种”干颗粒采用200-2000g水中含0.1-0.5%（重量）的溶液的用量完成的。
乳化剂可采用碱性烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，烷芳基磺酸盐…。
扩散操作温度低于引发剂分解点，但足以使其呈液态，一般是在25-45℃左右进行15-25小时。
第二步所用两亲化合物的HLB大于或等于10且小于20，其中带有亲水低聚链段如聚亚氧烷基链段，其中含5-100个优选是5-50个（C2-C3）亚氧烷基链节，聚亚羧乙基和/或聚亚酰氨乙基和/或聚亚氰乙基链段，其中含4-50个亚羧乙基和/或亚酰氨乙基和/或亚氰乙基，亲水低聚链段端部带有可离子化或活性基团。
“可离子化或活性端基”意指：
-OH，-SO3H，-COOH，-CHO，-ψCH2Cl，-NH2，-NR2，NR3（R为1-2碳烷基），-CONH2，-NH-NH2，-NH-NH-CO-NH2，-SH，
Figure 88102645X_IMG2
。
HO    OH
两亲化合物可用：
含5-50个亚氧烷基的聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷脂肪醇或脂肪酸，其疏水链段中含8-20碳（如法国Organo Synthèse公司出售的CEMULSOL DB，Rh
Figure 88102645X_IMG3
ne-Poulenc公司出售的SOPROPHOR LA）
脂肪醇脂，其中带有氨基脲官能团（如醇与对甲基间氨基脲苯基氨基甲酸的酯），酸官能团（如醇与壬二酸的单酯），硫醇官能团（如醇与巯基乙酸的酯）
脂肪酸酰胺（如Armour    Industrial    Chemical公司出售的ETHOM    ID）
聚亚氧烷基和/或聚环氧丙烷烷基酚及其与磷酸的酯，其中带5-50个亚氧烷基链节且其烷基含8-12碳（如Rh ne-Poulenc公司出售的SOPROPHOR BC和OP，Geronazzo公司出售的SOPROPHOR NFP，General Aniline and Film公司出售的GAFAC RE）
聚环氧乙烷脂肪胺，其疏水链段含8-22碳（如Rh ne-Poulenc公司出售的SOPROM INE，Armour Industrial公司出售的ETHOMEEN）。
两亲化合物用量应达到约10-5-10-1mol优选是10-4-10-2mol/100g最终聚合物。
搅拌条件下将单体以及两亲化合物引入来自第一步的反应介质中。
溶胀步骤一般持续1/2-4小时;而其温度同于扩散步骤。
第三步即聚合步骤是将温度升至引发剂分解点以上来完成的。聚合一般持续约3-6小时。
若第一步除引发剂而外还采用了有机不溶性化合物，则可通过真空蒸馏除去。
其中所得介质为颗粒水分散体，颗粒于其外层由大分子链与两亲化合物的疏水部分联结而构成并且因此而将两亲化合物固定在颗粒表面上。
聚合操作中未固定下来的两亲化合物以及预先于胶乳中构成乳化剂的化合物然后经过水洗如超滤而除去。
这样得到的其表面固定有两亲化合物的聚合物颗粒必要时可采用普通离心沉降方法而与水溶液介质分开。
本发明颗粒或胶乳在生物学上特别有用，如用于以共价方式固定生物分子（抗体，抗原…）。
以共价方式将生物分子固定在聚合物颗粒上的操作可通过偶联反应来完成，即影响到固定两亲分子端基和待固定生物分子官能团的反应。
该偶联反应可按已知方法进行，例如：
采用偶联剂（如戊二醛，水溶性碳化二亚胺）
活化聚合物官能团（如通过溴化氰的作用而使肼…重氮化）后再与待固定分子反应
以及其它…
因此，本发明产品可用来进行凝集，放射免疫和酶催化等类型的诊断试验。
下述实施例仅为举例，因此不可能理解为是对本发明的限制。
实施例1
以CEMULSOL    DB25/18（缩写为CA-OH：带醇官能团的两亲化合物）作为两亲试剂并将其固定在聚苯乙烯颗粒上。
两亲化合物的一般式为：
在500ml容器中加入316.4g水，1.54g过氧化二辛酰和1.12g月桂基硫酸钠。于30℃下加热直至过氧化二辛酰熔化。混合物在ultraturax中于25-35℃下以20000t/mn乳化1分钟。
加入50g聚苯乙烯“粒种”胶乳颗粒，其干重为30%（重量）并由0.8μm规定粒径颗粒构成。30℃下搅拌全部物料20小时。
向制得混合物中加20.44g苯乙烯和7.64g两亲化合物（相当于4.09mmol两亲化合物）。全部物料40°下以400t/mn搅拌2小时。
温度升至70℃并保温4小时，同时以70t/mn进行搅拌。
未反应苯乙烯在旋转式蒸发器中于70℃和160mmHg压力下汽提除去。
冷却后所得胶乳以2.5l净化水/10g胶乳颗粒进行超滤洗涤以除去未固定两亲化合物分子以及初始胶乳中的乳化剂。
超滤后胶乳稳定，此即为两亲化合物的固定象征。
所得胶乳通过RMN定量。
可以得知，每100g最终颗粒中的固定两亲化合物重量为7.8（理论值：9.1）。
实施例2
以CEMULSOL    DB    25/18和对甲基间氨基脲苯基氨基甲酸的酯（缩写为CASC：带氨基脲官能团的两亲化合物）作为两亲试剂并将其固定在规定粒径聚苯乙烯胶乳颗粒上。
两亲化合物一般式为：
制备两亲化合物
按以下两步骤：
第一步于90℃在作为溶剂的二噁烷存在下用甲苯二异氰酸酯对CEMULSOL    DB    25/18进行官能作用。
第二步于二恶烷存在下常温添加水合肼而对这样得到的CEMULSOL    DB    25/18进行官能作用。
乙醚中冷却即沉淀出所需两亲化合物。
固定
重复实施例1所述操作，只是CEMULSOL    DB    25/18代以7.64g上述制得的其衍生物，这相当于3.78mmol两亲化合物。
RMN定量结果列于表Ⅰ。
实施例3
以CEMULSOL    DB    25/18和疏基乙酸的酯（缩写为CA-SH：带硫醇官能团的两亲化合物）作为两亲试剂并将其固定在规定粒径聚苯乙烯胶乳颗粒上。
两亲化合物一般式为：
Figure 88102645X_IMG8
该化合物可按美国专利n.2461920所述方法制得。
重复实施例1所述操作，只是CEMULSOL    DB    25/18代以7.64g上述式的其巯基乙酸酯，这相当于3.94mmol两亲化合物。
电导定量结果列于表Ⅰ。
实施例4
以CEMULSOL    DB    25/18和壬二酸的单酯（缩写为CA-COOH：带酸官能团的两亲化合物）作为两亲化合物并将其固定在规定粒径聚苯乙烯胶乳颗粒上。
两亲化合物一般式为：
Figure 88102645X_IMG9
这可于吡啶中在作为缩合剂的二环己基碳化二亚胺存在下用壬二酸酯化CEMULSOL    DB    25/18而得。
重复实施例1所述操作，只是CEMULSOL    DB    25/18代以3.82g上述式的其酯，这相当于1.89mmol两亲化合物。
RMN定量结果列于表Ⅰ。
实施例5
以CEMULSOL    DB    25/18作为两亲试剂并将其固定在规定粒径40/60（重量）的苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物颗粒上。
重复实施例1所述操作，只是聚苯乙烯“粒种”胶乳（56g颗粒）代以40/60（重量）的苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物“粒种”胶乳（56g颗粒），其干重33%并由0.705μm的规定粒径颗粒构成。
其它反应物性质及其用量同于实施例1（即20.44g苯乙烯作为单体组合物），操作条件亦同。
RMN定量结果列于表Ⅰ。
实施例6
实施例1中所得胶乳颗粒用装有转子30的离心机BECKMAN    L50（BECKMANN公司出售的仪器）以10000t/mn沉降15分钟，然后用烘箱于40℃进行真空干燥后贮存在氮中。
颗粒特点是可贮存。
表Ⅰ和Ⅱ中所列有关初始聚合物的缩写符号意义如下：
PS：聚苯乙烯
P（S/MAM）：苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物
ES：干重
S：苯乙烯
Figure 88102645X_IMG10

Claims (15)

1、其表面上固定有带可离子化或活性基团的两亲分子的聚合物颗粒制备方法，其特征是，其中包括以下步骤：
a)在预先制成的聚合物颗粒“粒种”水分散体中扩散溶解度为10-3-10-2g/升水的有机可溶性聚合引发剂，这在低于引发剂分解点的温度下进行；
b)通过引入待聚合单体组合物而使这样得到的分散体颗粒溶胀，待聚合单体组合物含至少一种单体和HLB大于或等于10且分子量大于或等于400的两亲化合物，其亲水链段为端部带有至少1个可离子化或活性基团的低聚亲水链段，其中单体组合物用量低于可吸收该链段的最大组合物量，而温度低于引发剂分解点；
c)在至少等于引发剂分解点的温度下使单体组合物聚合，构成该链段的聚合物性质以及构成单体组合物的单体性质应使最终聚合物的玻璃化温度Tg高于约40℃；
d)除去未在这样所得水分散体中的颗粒表面上固定下来的所有两亲化合物；
e)必要时分出这样所得的其表面上固定有两亲化合物分子的聚合物颗粒。
2、权利要求1的方法，其特征是，“粒种”聚合物含乙烯基芳烃衍生物单体链节，α-β不饱和酸烷基酯链节，不饱和羧酸酯链节，氯乙烯链节，1，1-二氯乙烯链节，二烯链节，带腈官能团的化合物链节。
3、权利要求1或2的方法，其特征是，待聚合单体为乙烯基芳烃单体，α，β-不饱和酸烷基酯，不饱和羧酸酯，氯乙烯，1，1-二氯乙烯，二烯，带腈官能团的化合物。
4、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，“粒种”水分散体中干重为1-40%（重量）左右并由粒径为0.1-15μm左右的颗粒构成。
5、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，“粒种”聚合物含50-95%（重量）的最终聚合物。
6、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，“粒种”水分散体中的颗粒可磁化。
7、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，引发剂为过氧化二辛酰和二癸酰以及过二碳酸二辛酰，二癸酯和二月桂酯。
8、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，引发剂用量为待聚合单体的约0.1-10%（重量）。
9、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，引发剂在“粒种”水分散体中的扩散步骤是在搅拌条件下将“粒种”水分散体与引发剂接触来完成的，引发剂已预先在含乳化剂的水中均化而进行了预乳化。
10、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，扩散操作温度低于引发剂分解点，但足以使其呈液态。
11、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，两亲化合物带有亲水聚亚氧烷基低聚链段，其中含5-100个（C2-C3）亚氧烷基链节，聚亚羧乙基和/或聚亚酰氨乙基和/或聚亚氰乙基链段，其中含4-50个亚羧乙基和/或亚酰氨乙基和/或亚氰乙基，亲水低聚链段端部带有-OH，-SO3H，-COOH，-CHO，-ψCH2Cl，-NH2，-NR2，NR3（R为1-2碳烷基），-CONH2，-NH-NH2，-NH-NH-CO-NH2，-SH， 。
12、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，两亲化合物用量应能够达到约10-5-10-1mol/100g最终聚合物。
13、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，溶胀步骤操作温度同于扩散步骤。
14、上述权利要求中任一项的方法，其特征是，聚合步骤操作温度高于引发剂分解点。
15、权利要求1-14中任一项的方法所得颗粒或其水分散体在生物学上的应用。
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