CN113145313A - 带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法 - Google Patents

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王金权
陈宇
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Abstract

本发明涉及微球处理技术领域，公开了一种带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，包括以下步骤：S1：使待筛分带电多分散微球均匀分布并发生流动；S2：在所述待筛分带电多分散微球的流动路径中设置至少一个电场池，通电后，在各所述电场池内分别形成一次吸附电场，使得依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中与所述吸附电场匹配的粒径范围内的微球；S3：断电，收集各所述电场池中电极板上附着的微球。本方法价格低廉，操作方法简便，绿色高效环保，能够比较简便地获得不同粒径的单分散高分子微球。本发明能够比较简便地从多分散微球中筛分得到不同粒径的单分散微球。

Description

带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法
技术领域
本发明涉及微球处理技术领域，特别涉及一种带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法。
背景技术
高分子微球是指直径在数十纳米到数百微米尺度范围内的高分子粒子。小的粒子尺寸和体积使得整个粒子作为微反应器时对外界刺激具有响应性快的反应速率。大的比表面积和粒径可控等特点，使得高品质的单分散高分子微球可用于填料、蛋白质、氨基酸等生物分子的分离纯化，药物缓控释放、疾病诊断、新型陶瓷材料、液晶显示器原料等高附加值产品，也可作为医药、半导体等行业的超纯水处理材料，还可作为涂料、纸张表面涂层、化妆品等大宗产品的添加剂。由于制备过程中客观因素的影响，微球的粒径可能会不均一。业界现有的微球筛分技术不够成熟，筛分效果较好的超滤膜价格又过于昂贵，亟待开发了一套筛分技术以获得不同粒径的单分散微球，提高多分散微球的使用价值。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，价格低廉，操作方法简便，绿色高效环保，能够比较简便地从多分散微球中筛分得到不同粒径的单分散微球。
技术方案：本发明提供了一种带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，包括以下步骤：S1：使待筛分带电多分散微球均匀分布并发生流动；S2：在所述待筛分带电多分散微球的流动路径中设置至少一个电场池，通电后，在各所述电场池内分别形成一次吸附电场，使得依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中与所述吸附电场匹配的粒径范围内的微球；S3：断电，收集各所述电场池中电极板上附着的微球。
优选地，在所述S2中，各所述电场池内形成的所述一次吸附电场的场强相同。若各电场池内的一次吸附电场的场强相同，则在微球的流动路径上依次设置的电场用于吸附相同粒径范围内的微球，后面的电场池用于吸附前面的电场池吸附剩下的微球，使得同一粒径范围内的微球能够被尽可能的吸附完全。
优选地，在所述S2中，按照微球流动方向的先后次序，各所述电场池内形成的所述一次吸附电场依次增大，依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中粒径依次减小的微球；在所述S3中，断电后收集各所述电场池中电极板上附着的不同粒径范围内的微球。若各电场池内的一次吸附电场的场强依次增大，则前面的电场池的场强较小，用于吸附多分散微球中粒径较大的微球（因为粒径较大的微球本身带电量较大，只需要较小的场强即可以吸附），越往后面，电场池的场强越大，则用于吸附多分散微球中粒径较小的微球（因为粒径较小的微球本身带电量较小，只需要较大的场强才可以吸附），这样就能够把多分散微球中不同粒径范围的微球分别分离出来。
进一步地，在所述S3之后，还包括以下步骤：S4：将所述待筛分带电多分散微球循环流动；S5：按照微球流动方向的先后次序，通电后，重新在各所述电场池内形成二次吸附电场，使得依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中与所述吸附电场匹配的粒径范围内的微球；S6：重复所述S3。在待筛带电多分散微球从第一个电场池流经最后一个电场池之后，可能还会有残留不同粒径的微球没有被分离，此时就可以先将之前一次吸附的微球收集后，将待筛分带电多分散微球再次依次流经上述各电场池，然后在各电场池内形成二次吸附电场，对残留的微球二次吸附收集。
优选地，在所述S5中，各所述电场池内形成的所述二次吸附电场的场强相同。各电场池的二次吸附电场的场强相同，则会在各电场池内吸附粒径范围相同的微球，这里与一次吸附电场的情况完全相同，此处不做赘述。
优选地，在所述S5中，按照微球流动方向的先后次序，各所述电场池内形成的所述二次吸附电场依次增大，依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中粒径依次减小的微球；在所述S6中，断电后收集各所述电场池中电极板上附着的不同粒径范围内的微球。各电场池的二次吸附电场的场强依次增大，则会在各电场池内吸附粒径依次减小的微球，这里与一次吸附电场的情况完全相同，此处不做赘述。
优选地，所述二次吸附电场的场强等于或大于所述一次吸附电场的场强。若二次吸附电场的场强等于一次吸附电场的场强，则二次吸附的微球粒径与一次吸附的微球粒径相同，若二次吸附电场的场强大于一次吸附电场的场强，则二次吸附的微球粒径小于一次吸附的微球粒径。
优选地，所述电场池包括第一电场池和第二电场池，所述第一电场池和第二电场池内形成所述一次吸附电场和二次吸附电场所需要的电压为5~50V，其中的电极板上吸附粒径为2700~300nm范围内的微球。
优选地，在所述S1中，所述待筛分带电多分散微球的粒径范围为200nm~5um。
有益效果：本发明中，首先使待筛分的带电多分散微球均匀分布并发生流动，然后给各电场池通电，在各电场池内形成吸附电场，如果想要在各电场池内吸附粒径范围相同的微球，则在各电场池内施加相同的电压，形成相同场强的吸附电场就可以；如果想在各电场池内吸附粒径范围不同的微球，则按照微球流动方向的先后顺序，依次在各电场池内形成场强依次增大的吸附电场，这样，前面吸附电场较小的电场池内吸附粒径较大的微球，后面吸附电场较大的电场池内吸附粒径较小的微球，待吸附稳定后，断电，取出各电场池内的电极板就能够将吸附在电极板上的微球收集，实现多分散微球的筛分。本方法为物理筛分法，具有绿色高效环保的优势。
附图说明
图1为实施方式1和2中的带电荷多分散高分子微球的电泳筛分装置结构示意图；
图2为实施方式1、2、3和4中筛分得到的粒径为2700nm左右的大粒径高分子微球及其表征数据；
图3为实施方式2和4中筛分得到粒径为800nm左右的中粒径高分子微球及其表征数据；
图4为实施方式3和4中的带电荷多分散高分子微球的电泳筛分装置结构示意图；
图5实施方式4中筛分得到的粒径为300nm左右的小粒径高分子微球及其表征数据。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
实施方式1：
本实施方式提供了一种带电荷多分散高分子微球的电泳筛分装置，如图1，主要包括通过微球输送管道连通的具有超声波振动装置的乳液池和两组输送筛分单元。第一组输送筛分单元包括第一输送泵和第一电场池，第二组包括第二输送泵和第二电场池，乳液池、第一输送泵、第一电场池、第二输送泵和第二电场池在所述微球输送管道上沿待筛分带电多分散微球的流动方向依次设置。第一电场池和第二电场池中的电极板均可拆卸，第一输送泵和所述第二输送泵均为蠕动泵。
以上装置用于带电荷多分散高分子微球的筛分，筛分方法包括以下步骤：
（1）选材：选用粒径范围为200nm~5um的带电荷多分散高分子微球乳液。
（2）投料：将上述带电荷多分散高分子微球乳液投入乳液池中。
（3）通电：分别向第一电场池和第二电场池中的电极板通电，第一电场池和第二电场池中的电压均为5V。
（4）启动动力装置：启动超声波振动装置（频率为28kHz）使乳液池中的微球乳液中的微球均匀分布，启动第一输送泵和第二输送泵（转速为60rpm）使微球在微球输送管道中流动，当微球乳液流经第一电场池时，第一电场池中的电极板吸附粒径为2700nm左右的微球；然后微球乳液在流经第二电场池，第二电场池中的电极板吸附残留的粒径为2700nm左右的微球。
（5）收集：关闭所有电源，分别收集第一电场池和第二电场池内电极板上吸附的粒径为2700nm左右的微球。
通过上述筛分，能够获得粒径为2700nm（如图2）左右较为均一的一种单分散微球，筛分效果较好。
实施方式2：
本实施例中的装置与实施例1的筛分装置完全相同，此处不做赘述。
以上装置可用于带电多分散高分子微球的筛分，筛分方法包括以下步骤：
（1）选材：选用粒径范围为200nm~5um的带电荷多分散高分子微球乳液。
（2）投料：将上述带电荷多分散高分子微球乳液投入乳液池中。
（3）通电：分别向第一电场池和第二电场池中的电极板通电，第一电场池的电压为5V，第二电场池中的电压为25V。
（4）启动动力装置：启动超声波振动装置（频率64kHz）使微球乳液中的微球均匀分布，启动第一输送泵和第二输送泵（转速为180rpm）使微球在微球输送管道中流动，当微球乳液流经第一电场池时，第一电场池中的电极板吸附粒径为2700nm左右的微球；然后微球乳液在流经第二电场池，第二电场池中的电极板吸附微球乳液中粒径为800nm左右的微球。
（5）收集：关闭所有电源，分别收集第一电场池内电极板上吸附的粒径为2700nm左右的微球以及第二电场池内电极板上吸附的粒径为800nm左右的微球。
通过上述筛分，能够获得粒径为2700nm （如图2）和800nm（如图3）左右较为均一的两种单分散微球，筛分效果较好。
实施方式3：
本实施例中的装置与实施例1的筛分装置大致相同，不同点仅在于，在本实施方式中，如图4所示，第二电场池通过微球输送管道与乳液池连通，且在乳液池与第二电场池之间的微球输送管道上还可以安装第三输送泵，第三输送泵优选蠕动泵。除此之外，本实施方式中的装置与实施方式1中的完全不同，此处不做赘述。
以上装置可用于带电多分散高分子微球的筛分，筛分方法包括以下步骤：
步骤（1）至（5）与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
断电后分别收集第一电场池和第二电场池内电极板上吸附的粒径为2700nm左右的微球之后，还包括以下步骤：
（6）二次通电：再次分别向第一电场池和第二电场池中的电极板通电，第一电场池和第二电场池中的电压均为5V；
（7）重复上述步骤（4）。
（8）重复上述步骤（5）。
通过上述二次筛分，获得了更多的粒径为2700nm（如图2）左右较为均一的一种单分散微球，筛分效果较好。
实施方式4：
本实施例中的装置与实施例3中的筛分装置完全相同，此处不做赘述。
以上装置可用于带电多分散高分子微球的筛分，筛分方法包括以下步骤：
步骤（1）至（5）与实施方式2完全相同，此处不做赘述。
断电后分别收集第一电场池内电极板上吸附的粒径为2700nm（如图2）左右的微球以及第二电场池内电极板上吸附的粒径为800nm（如图3）左右的微球之后，还包括以下步骤：
（6）二次通电：再次分别向第一电场池和第二电场池中的电极板通电，第一电场池中的电压为25V，第二电场池中的电压为50V。
（7）启动超声波振动装置（频率64 kHz）使微球乳液中的微球均匀分布，启动第一输送泵和第二输送泵（转速为180rpm）使微球在微球输送管道中流动，当微球乳液流经第一电场池时，第一电场池中的电极板吸附一次筛分剩余的粒径为800nm左右的微球；然后微球乳液在流经第二电场池，第二电场池中的电极板吸附微球乳液中粒径为300nm左右的微球。
（8）收集：关闭所有电源，分别收集第一电场池内电极板上吸附的粒径为800nm左右的微球以及第二电场池内电极板上吸附的粒径为300nm左右的微球。
通过上述筛分，能够将一次筛分剩余的粒径为800nm （如图3）的微球进一步进行筛分，还能获得粒径更小的约300nm（如图5）左右的单分散微球，通过本次二次筛分，共得到三个粒径范围内的单一分散微球，筛分效果较好。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：使待筛分带电多分散微球均匀分布并发生流动；
S2：在所述待筛分带电多分散微球的流动路径中设置至少一个电场池，通电后，在各所述电场池内分别形成一次吸附电场，使得依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中与所述吸附电场匹配的粒径范围内的微球；
S3：断电，收集各所述电场池中电极板上附着的微球。
2.根据权利要求1所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：在所述S2中，各所述电场池内形成的所述一次吸附电场的场强相同。
3.根据权利要求1所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：
在所述S2中，按照微球流动方向的先后次序，各所述电场池内形成的所述一次吸附电场依次增大，依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中粒径依次减小的微球；
在所述S3中，断电后收集各所述电场池中电极板上附着的不同粒径范围内的微球。
4.根据权利要求1所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：在所述S3之后，还包括以下步骤：
S4：将所述待筛分带电多分散微球循环流动；
S5：按照微球流动方向的先后次序，通电后，重新在各所述电场池内形成二次吸附电场，使得依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中与所述吸附电场匹配的粒径范围内的微球；
S6：重复所述S3。
5.根据权利要求4所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：在所述S5中，各所述电场池内形成的所述二次吸附电场的场强相同。
6.根据权利要求4所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：
在所述S5中，按照微球流动方向的先后次序，各所述电场池内形成的所述二次吸附电场依次增大，依次设置的各所述电场池的电极板上分别吸附所述待筛分带电多分散微球中粒径依次减小的微球；
在所述S6中，断电后收集各所述电场池中电极板上附着的不同粒径范围内的微球。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：所述二次吸附电场的场强等于或大于所述一次吸附电场的场强。
8.根据权要求4至6中任一项所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：所述电场池包括第一电场池和第二电场池，所述第一电场池和第二电场池内形成所述一次吸附电场和二次吸附电场所需要的电压为5~50V，其中的电极板上吸附粒径为2700~300nm范围内的微球。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的带电荷的多分散高分子微球的电泳筛分方法，其特征在于：在所述S1中，所述待筛分带电多分散微球的粒径范围为200nm~5um。
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