CN103570879A

CN103570879A - 一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球及其制备方法

Info

Publication number: CN103570879A
Application number: CN201210262061.6A
Authority: CN
Inventors: 张红; 王颜红; 王世成
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明涉及分子印迹聚苯乙烯微球，具体的说一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球及其制备方法。均相体系制备1-10μm聚苯乙烯微球；将染色聚苯乙烯微球于微乳液中溶胀，而后于溶胀体系中加入模板分子、功能单体、引发剂和分散液在微球表面进行聚合，形成分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球。本发明制备的聚苯乙烯荧光微球，采用单分散聚合法制备了高度单分散的聚苯乙烯微球；然后采用溶剂逐渐挥发法对微球染色，以染色的聚苯乙烯微球为母球，并通过分子印迹键合的方式，制备了经过染色的分子印迹聚苯乙烯微球。结合流式细胞仪，可用于对不同目标物的检测。

Description

一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球及其制备方法

技术领域

本发明涉及分子印迹聚苯乙烯微球，具体的说一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球及其制备方法。

背景技术

流式细胞术（Flow Cytometry，FCM）是一种对快速直线流动状态中的单列细胞或生物颗粒进行逐个、多参数、快速的定性、定量分析或分选的技术，具有检测速度快、测量参数多、采集数据量大、分析全面、分选纯度高、方法灵活等特点，已经成为近代科学研究中的热门专题。该技术集流式技术、荧光微球、激光、数字信号处理和传统化学技术为一体,已被广泛应用于代谢过程分析、药物发明、高通量分析、疾病诊断等许多领域。但是该技术的实现通常需要一种绝对计数试剂，而许多流式细胞仪的绝对计数产品是用带有荧光素的聚苯乙烯微球，且要求其粒径范围为1-10μm。

目前，微米级单分散聚合物微球的制备方法较多，包括乳液聚合法、悬浮聚合法和分散聚合法等。乳液聚合法只能制备粒径小于1μm的颗粒，悬浮聚合法制备的聚合物微球粒径则在50-1000μm之间，且均为多分散性的。分散聚合法是一种特殊的沉淀聚合方法，由于其适用于多种单体且容易控制，容易得到分散均匀的聚合物微球，已成为制备单分散、微米级聚苯乙烯微球的主要方法。

发明内容

本发明目的在于一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，1）均相体系制备1-10μm聚苯乙烯微球；

2）聚苯乙烯微球荧光染色；

3）将染色聚苯乙烯微球于微乳液中溶胀，而后于溶胀体系中加入模板分子、功能单体、引发剂和分散液在微球表面进行聚合，形成分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球。

所述步骤1）均相体系制备1-10μm聚苯乙烯微球:无水乙醇与分散剂混合形成均相体系，而后在均相体系中加入引发剂和单体苯乙烯在40-80℃温度的条件聚合反应10-15小时；得1-10μm聚苯乙烯微球；所述按重量份数计反应体系中，每100份苯乙烯单体，加入200-700份无水乙醇，5-15份分散剂和1-3份引发剂。

所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇；引发剂为偶氮类引发剂或过氧化引发剂。

所述偶氮类引发剂偶氮二异丁腈；偶氮二异庚腈；过氧化引发剂过氧化苯甲酰。

所述步骤2）聚苯乙烯微球荧光染色，将所得聚苯乙烯微球与有机混合溶剂、吐温20和染色剂混合超声分散10min-20min，分散后室温下静止放置使有机混合溶剂挥发，挥发后采用小分子量的醇类溶剂洗涤微球后离心，弃去上清液得到染色聚苯乙烯微球。

所述有机混合溶剂为氯仿和异丙醇；染色剂为罗丹明101和吖啶橙；小分子量的醇类为甲醇、乙醇或丙醇

按重量份数计，1份聚苯乙烯微球添加30-60份有机混合溶剂、0.3-1份吐温20和0.01-1份染色剂；其中有机混合溶剂为氯仿和异丙醇，二者的混合按重量份数计比例为99:1-50:50；染色剂为罗丹明101和吖啶橙，二者的混合按重量份数计比例为0:100-100:0。

将邻苯二甲酸酯和十二烷基磺酸钠以及蒸馏水通过超声处理制成微乳液，将微乳液和上述染色聚苯乙烯微球分散液混合，于室温下440-900rpm转速搅拌溶胀10-17小时，再加入偶氮二异庚腈、甲苯、水和聚乙烯醇水溶液并在室温下，以440-900rpm转速搅拌溶胀反应1-4小时；最后向溶胀体系中加入模板分子、功能单体、分散液水和聚乙烯醇水溶液在室温下，以440-900rpm转速搅拌反应1-4小时，再以40-70°C向体系通氮气于微球表面进行聚合聚合反应18-30小时，形成分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球。

所述微乳液按重量份数计，由1份染色的聚苯乙烯微球分散水液、1-3份邻苯二甲酸二丁基酯、0.1-0.17份十二烷基磺酸钠和50-70份蒸馏水混合制成，其中染色的聚苯乙烯微球分散水液浓度为0.1-0.4g/ml；

偶氮二异庚腈、甲苯、水和聚乙烯醇水溶液按重量份数计，0.1-0.4份偶氮二异庚腈、2-5份甲苯、10份聚乙烯醇水溶液和10-20份水混合；其中聚乙烯醇水溶液质量浓度为3.5％-6.8％;

向溶胀体系中加入模板分子、功能单体和分散液。按重量份数计，具体为0.1-0.4份模板分子、0.15-0.4份功能单体、2-4份分散液、10-15份去离子水和10质量份聚乙烯醇水溶液；其中聚乙烯醇水溶液质量浓度为3.5％-6.8％。

所述分散液为乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)，功能单体为甲基丙烯酸；模板分子为测定的目标化合物。所述测定的目标化合物为农药、持久性有机污染物、重金属离子、有机重金属。

上述方法所制备的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法制备用于检测目标化合物的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球。

本发明所具有的优点：本发明制备的聚苯乙烯荧光微球，采用单分散聚合法制备了高度单分散的聚苯乙烯微球；然后采用溶剂逐渐挥发法对微球染色。以染色的聚苯乙烯微球为母球，并通过分子印迹键合的方式，制备了经过染色的分子印迹聚苯乙烯微球。制备的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球，利用了分子印迹聚合物的分子特异识别性和染色微球的荧光性，将分子印迹技术创新性的应用于流式细胞分析，可用于对不同目标物的同时、高通量检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的MIPs荧光标记微球扫描电镜照片。

图2为本发明实施例提供的MIPs荧光标记微球荧光显微镜照片，

具体实施方式

实施例1

聚苯乙烯微球制备：将50ml乙醇和1.0g分散剂聚乙烯吡咯烷酮加入到100ml圆底烧瓶中，搅拌成均相体系；0.2g引发剂偶氮二异丁腈和单体苯乙烯16.0g混合并超声振荡溶解，通氮气10ml/min条件下加入到圆底烧瓶中，保持75℃条件聚合反应15h。反应后的乳液样品离心沉降，弃去上清液，用无水乙醇洗涤下层微球，再离心沉降，如此反复3次，除去未反应完全的单体和引发剂，置于真空干燥箱干燥，除去残留的溶剂，得到聚苯乙烯微球12.2g，粒径1-5μm。

微球染色：6ml氯仿和异丙醇（两者混合体积比例96:4）的混合溶剂，0.03g吐温-20,0.1g上述所得聚苯乙烯微球，3mg吖啶橙和7mg罗丹明101加入到25ml烧杯中，超声分散10min；

然后将混合液室温放置5小时以上使所有溶剂都挥发掉，用甲醇洗涤微球后离心，重复三次以除去未反应的荧光素，保留发生染色反应的荧光素，得到染色聚苯乙烯微球。

分子印迹键合：0.2ml邻苯二甲酸二丁基酯和0.03g十二烷基磺酸钠和10ml蒸馏水通过超声处理制成微乳液，在加入0.15ml聚苯乙烯种球的水分散液(0.21g/ml)，在室温下，以350rpm转速搅拌溶胀15小时。反应后，向溶胀的颗粒中加入0.15g偶氮二异庚腈,3ml甲苯，14ml水和10ml的5.8％的聚乙烯醇水溶液，在室温下，以320rpm转速搅拌溶胀2.5小时；反应后向溶胀的颗粒中加入0.2g阿特拉津，0.3g甲基丙烯酸，3ml乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)分散液，14ml水和10ml4.0％的聚乙烯醇溶液，在室温下，以500rpm转速搅拌溶胀2小时，溶胀后在60°C下通氮气10ml/min聚合反应28小时，聚合后颗粒加入到200ml的甲醇中，待颗粒沉淀后去除上清液，重复以上步骤2-4次，最后加入蒸馏水200ml代替甲醇重复一次，再用四氢呋喃处理代替蒸馏水同样两次，过滤收集聚合颗粒，将聚合物用研钵磨碎，再用四氢呋喃洗涤2-3次，得到经过染色的分子印迹键合的聚苯乙烯微球（参见图1和图2）。上述所得微球用于水质中阿特拉津的含量测定（参见表1）。

由图1、图2和表1可知获得荧光染印色的迹微球粒径分布在1-10μm之间，能够满足流式细胞分析的要求。染色的分子印迹微球能够定量的吸附目标化合物，而且，一定量的微球，水溶液浓度在0.5-20μg/ml之间，浓度与吸附量成线性相关（R2=0.9993）；增加微球的添加量，可增大阿特拉津的吸附量，说明该微球完全可用于水溶液中阿特拉津的定量分析。

表1染色的分子印迹微球对不同浓度阿特拉津水溶液的吸附量

上述模板分子可根据测定化合物的不同根据需要进行替换，具体可以是阿特拉津、毒死蜱、多氯联苯等持久性有机污染物、汞离子、铅、镉离子、甲基汞等等。

Claims

1.一种分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：

1）均相体系制备1-10μm聚苯乙烯微球；

2）聚苯乙烯微球荧光染色；

2.按权利要求1所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述步骤1）均相体系制备1-10μm聚苯乙烯微球:无水乙醇与分散剂混合形成均相体系，而后在均相体系中加入引发剂和单体苯乙烯在40-80℃温度的条件聚合反应10-15小时；得1-10μm聚苯乙烯微球；所述按重量份数计反应体系中，每100份苯乙烯单体，加入200-700份无水乙醇，5-15份分散剂和1-3份引发剂。

3.按权利要求2所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇；引发剂为偶氮类引发剂或过氧化引发剂。

4.按权利要求3所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述偶氮类引发剂偶氮二异丁腈；偶氮二异庚腈；过氧化引发剂过氧化苯甲酰。

5.按权利要求1所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述步骤2）聚苯乙烯微球荧光染色，将所得聚苯乙烯微球与有机混合溶剂、吐温20和染色剂混合超声分散10min-20min，分散后室温下静止放置使有机混合溶剂挥发，挥发后采用小分子量的醇类溶剂洗涤微球后离心，弃去上清液得到染色聚苯乙烯微球。

6.按权利要求5所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述有机混合溶剂为氯仿和异丙醇；染色剂为罗丹明101和吖啶橙；小分子量的醇类为甲醇、乙醇或丙醇。

7.按权利要求5或6所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：按重量份数计，1份聚苯乙烯微球添加30-60份有机混合溶剂、0.3-1份吐温20和0.01-1份染色剂；其中有机混合溶剂为氯仿和异丙醇，二者的混合按重量份数计比例为99:1-50:50；染色剂为罗丹明101和吖啶橙，二者的混合按重量份数计比例为0:100-100:0。

8.按权利要求1或5所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：将邻苯二甲酸酯和十二烷基磺酸钠以及蒸馏水通过超声处理制成微乳液，将微乳液和上述染色聚苯乙烯微球分散液混合，于室温下440-900rpm转速搅拌溶胀10-17小时，再加入偶氮二异庚腈、甲苯、水和聚乙烯醇水溶液并在室温下，以440-900rpm转速搅拌溶胀反应1-4小时；最后向溶胀体系中加入模板分子、功能单体、分散液水和聚乙烯醇水溶液在室温下，以440-900rpm转速搅拌反应1-4小时，再以40-70℃向体系通氮气于微球表面进行聚合聚合反应18-30小时，形成分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球。

9.按权利要求8所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述微乳液按重量份数计，由1份染色的聚苯乙烯微球分散水液、1-3份邻苯二甲酸二丁基酯、0.1-0.17份十二烷基磺酸钠和50-70份蒸馏水混合制成，其中染色的聚苯乙烯微球分散水液浓度为0.1-0.4g/ml；

偶氮二异庚腈、甲苯、水和聚乙烯醇水溶液按重量份数计，0.1-0.4份偶氮二异庚腈、2-5份甲苯、10份聚乙烯醇水溶液和10-20份水混合;

向溶胀体系中加入模板分子、功能单体和分散液。按重量份数计，具体为0.1-0.4份模板分子、0.15-0.4份功能单体、2-4份分散液、10-15份去离子水和10质量份聚乙烯醇水溶液。

10.按权利要求9所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述分散液为乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)，功能单体为甲基丙烯酸；模板分子为测定的目标化合物。

11.按权利要求10所述的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于：所述测定的目标化合物为农药、持久性有机污染物、重金属离子、有机重金属。

12.按权利要求1-11之一的方法所制备的分子印迹键合染色的聚苯乙烯微球。