CN113150200A - 一种羧基乳胶微球的制备方法及应用 - Google Patents

一种羧基乳胶微球的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种羧基乳胶微球的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂、功能单体一、功能单体二、基础单体和引发剂混合搅拌，聚合得到乳胶微球；将乳胶微球清洗、分散，向分散液中加入亚氨基二乙酸的NaOH溶液，搅拌、清洗得到羧基乳胶微球。其中，功能单体一为可水解得到羧基的单体。本发明的羧基乳胶微球羧基含量高、均一性好，在抗肌红蛋白抗体分子的偶联以及肌红蛋白检测中有较高的反应性。

Description

一种羧基乳胶微球的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种羧基乳胶微球的制备方法及应用。
背景技术
聚合物微球是一种性能优良的新型功能材料，近年来,因其具有表面效应、体积效应、磁效应、生物相容性、功能基团等特性,在标准计量、生物医学、情报信息、分析化学、胶体科学及色谱分离等许多领域具有十分广泛的应用。尤其在聚合物微球上引入各类功能基团后，使微球在生物工程、免疫检验等领域显示出了良好的应用前景。
肌红蛋白是骨骼肌和心肌特异性氧结合蛋白，目前肌红蛋白的免疫检测方法主要有乳胶比浊法法、胶体金免疫层析法和化学发光免疫测定法等。胶乳增强免疫比浊法由于操作简单、经济无污染而吸引了人们的广泛关注，发展迅速。胶乳增强免疫比浊法是一种基于免疫反应原理和纳米颗粒的特殊效应，检测样本中抗原和抗体，从而引起浊度变化的方法。该方法一般采用抗体包被乳胶微球，包被方式一般采用物理吸附法或化学偶联法，采用物理吸附法得到的抗体包被乳胶微球稳定性较差，抗体容易从乳胶颗粒上脱落，测试结果不准确且不稳定；而化学偶联法中通常先将乳胶官能团化然后再与抗体偶联，胶乳增强免疫比浊用的乳胶微球多数为表面羧基修饰，后续与抗体分子的氨基端通过EDC/NHS共价偶联，因此，官能团密度对抗体分子的偶联结合效率非常重要。
与活性分子进行反应的微球表面的功能基团可通过种子法和一步法得到。种子法需通过多步聚合反应，合成微球的方法较为繁琐，后续增加羧基含量的流程又较复杂，大大增加了时间人力成本，微球形态也可能受到影响；一步法是在制备微球过程中直接引入功能单体聚合，该法合成的乳胶微球羧基含量普遍较低。因此仍需要一种羧基含量高、粒径均一性好、制备工艺简单的乳胶微球。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种羧基乳胶微球的制备方法，具有羧基含量高、均一性好、制备简单等优点。
本发明的第一个目的是公开一种羧基乳胶微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)将表面活性剂、功能单体一、功能单体二、基础单体和引发剂混合搅拌，聚合得到乳胶微球；其中，功能单体一为可水解得到羧基的单体；
(2)将步骤(1)得到的乳胶微球清洗、分散，向分散液中加入亚氨基二乙酸的NaOH溶液，搅拌、清洗得到羧基乳胶微球。
本发明通过自由基聚合形成聚合物微球，使用水解可产生羧基的单体以及含环氧基的单体，这两类单体在乳液聚合中有更高的聚合效率，能够更多的聚合在微球表面。后续在碱性条件下，微球表面的酯基水解得到羧基，环氧基与亚氨基二乙酸反应得到两个羧基，使微球表面的羧基含量大大提高。
进一步地，亚氨基二乙酸的NaOH溶液和乳胶微球的质量比为0.1-1:1。
进一步地，在步骤(1)中，以功能单体一、功能单体二和基础单体的总重为基准，各组分含量为：功能单体一10-30％、功能单体二10-30％和基础单体50-80％。
进一步地，在步骤(1)中，引发剂的质量为功能单体一、功能单体二和基础单体总质量的0.2-2％。
进一步地，在步骤(1)中，表面活性剂的质量分数为0.1-5％。
进一步地，在步骤(1)中，功能单体一选自丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环戊酯和甲基丙烯酸环戊酯中的一种或多种。
进一步地，在步骤(1)中，功能单体二为含环氧基的单体。
进一步地，含环氧基的单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯和烯丙基缩水甘油醚中的一种或多种。
进一步地，在步骤(1)中，基础单体选自苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
进一步地，在步骤(1)中，引发剂为水溶性的无机过氧化物引发剂。
进一步地，引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。
进一步地，在步骤(1)中，在60-80℃下搅拌5-7h。
进一步地，在步骤(1)中，搅拌速度为80-300rpm。
进一步地，在步骤(2)中，对乳胶微球进行离心清洗。
本发明要求保护上述制备方法制备的羧基乳胶微球。
本发明还要求保护上述羧基乳胶微球在肌红蛋白检测中的应用。
本发明的第二个目的是公开一种表面偶联抗肌红蛋白抗体的乳胶微球，包括上述羧基乳胶微球。
一种表面偶联抗肌红蛋白抗体的乳胶微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述羧基乳胶微球分散，加入EDC/NHS，混匀，于35-40℃下孵育1-3h，清洗后重悬；
(2)向步骤(1)得到的混合液中加入抗肌红蛋白抗体，混匀，于35-40℃下孵育1-3h，之后加入封闭剂，继续孵育0.5-1h，清洗，得到表面偶联抗肌红蛋白抗体的乳胶微球。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明的羧基乳胶微球通过一步乳液聚合反应得到，再经表面酯基和环氧基改性得到羧基，微球表面羧基含量高，表面亲水性好。
(2)本发明使用非羧基单体，在以水为反应介质的乳液聚合中，避免了传统方法中使用亲水的羧基单体而仅有少量聚合在微球表面的问题。
(3)本发明可通过表面活性剂用量、单体比例、引发剂用量、搅拌速度、反应温度和时间来控制微球粒径的均一性。
(4)本发明的羧基乳胶微球在抗肌红蛋白抗体分子的偶联以及肌红蛋白检测中有较高的反应性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为实施例1制备的羧基乳胶微球的扫描电镜图；
图2为实施例2制备的羧基乳胶微球的扫描电镜图；
图3为对比例制备的羧基乳胶微球的扫描电镜图；
图4为实施例1和对比例制备的羧基乳胶微球抗体偶联效果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
在质量分数0.5％的十二烷基硫酸钠溶液中，加入丙烯酸叔丁酯2g，甲基丙烯酸缩水甘油酯2g，苯乙烯6g，过硫酸钠0.1g，70℃下搅拌7h(200rpm)，乳液聚合制备得到乳胶微球。向离心清洗后得到的乳胶微球分散液中加入亚氨基二乙酸的NaOH溶液(pH 10)，继续搅拌反应2h，去离子水清洗得到表面羧基乳胶微球，见图1。
实施例2
在质量分数0.2％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，加入甲基丙烯酸环戊酯1g，烯丙基缩水甘油醚3g，苯乙烯6g，过硫酸钾0.2g，70℃下搅拌7h(150rpm)，乳液聚合制备得到乳胶微球。向离心清洗后得到的乳胶微球分散液中加入亚氨基二乙酸的NaOH溶液(pH 10)，继续搅拌反应2h，去离子水清洗得到表面羧基乳胶微球，见图2。
对比例
在质量分数0.3％的十二烷基硫酸钠溶液中，加入苯乙烯8g，甲基丙烯酸2g，过硫酸钾0.1g，70℃下搅拌7h(200rpm)，乳液聚合制备得到羧基乳胶微球，见图3。
实施例1-2及对比例制备的羧基乳胶微球，参数如表1所示。
表1羧基乳胶微球参数
羧基乳胶微球 尺寸(nm) 均一性(CV) 羧基含量(ueq/g)
实施例1 150 5.2％ 240
实施例2 180 4.4％ 326
对比例 150 7.2％ 48
由表1可知，本发明制备的羧基乳胶微球具有较好的均一性，其羧基含量远高于用羧基单体直接参与聚合的方式得到的微球。
抗体偶联效果检测：
分别取实施例1和对比例制备的乳胶微球0.1g分散于MES缓冲液(0.05M,pH 6.1)中，加入EDC/NHS，充分混匀后，于37℃下孵育2h，离心清洗3次后重悬于MES缓冲液(0.05M,pH 6.1)，加入抗肌红蛋白抗体，充分混匀后，于37℃下孵育2h，之后加入封闭剂，继续37℃下孵育30min，PBS缓冲液(0.1M,pH 7.4)清洗得到表面偶联抗肌红蛋白抗体的乳胶微球。
在全自动生化分析仪上，分别用两种乳胶微球进行肌红蛋白标准品的检测，除乳胶微球外，其余试剂组分均相同，所得结果如图4所示。
由图4可见，实施例1制备的乳胶微球，经抗体偶联后，在肌红蛋白标准品检测中显示出较好的梯度关系，表明该乳胶微球较对比例微球在后续偶联抗体过程中具有更高的反应活性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种羧基乳胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将表面活性剂、功能单体一、功能单体二、基础单体和引发剂混合搅拌，聚合得到乳胶微球；其中，功能单体一为可水解得到羧基的单体；
(2)将步骤(1)得到的乳胶微球清洗、分散，向分散液中加入亚氨基二乙酸的NaOH溶液，搅拌、清洗得到羧基乳胶微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，以功能单体一、功能单体二和基础单体的总重为基准，各组分含量为：功能单体一10-30％、功能单体二10-30％和基础单体50-80％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述引发剂的质量为功能单体一、功能单体二和基础单体总质量的0.2-2％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述功能单体一选自丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环戊酯和甲基丙烯酸环戊酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述功能单体二为含环氧基的单体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述含环氧基的单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯和烯丙基缩水甘油醚中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述基础单体选自苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂为水溶性的无机过氧化物引发剂。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的羧基乳胶微球。
10.一种表面偶联抗肌红蛋白抗体的乳胶微球，其特征在于，包括权利要求9所述的羧基乳胶微球。
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