CN116809041B - 亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种亲水聚苯乙烯‑二乙烯基苯多孔微球及其制备方法和应用，该亲水聚苯乙烯‑二乙烯基苯多孔微球材料通过在聚苯乙烯微球表面和多羟基聚合物基之间引入具有合适的碳链长度的亚烷氧基，有效提高了聚苯乙烯微球表面连接的多羟基聚合物基的数量，进而提高了亲水聚苯乙烯‑二乙烯基苯多孔微球中的羟基含量，有效增强其亲水性能，能够极大提高其对蛋白质类大分子特异性吸附能力。
Description
技术领域
本发明涉及色谱分离介质改性领域，具体而言，涉及一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球及其制备方法和应用。
背景技术
色谱介质是液相色谱的核心材料，50年代末，研发出以多糖类为基质的离子交换介质，70年代末开发的刚性聚苯乙烯树脂具有物理化学性质稳定、机械强度高、比表面积高等优点，被应用到生物大分子的分离纯化中。不过由于聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球表面存在大量的苯环及悬挂双键导致表面具有较强的疏水性，会对蛋白质类大分子产生非特异性吸附使其失活变性，限制其在生物领域应用。
为克服这一缺点，需对其表面进行亲水修饰以减少或消除其表面疏水区域，降低非特异性吸附。一般对聚合物微球的表面修饰基团主要有多糖类、丙烯酰胺类、聚乙烯醇类、多胺类等功能团，具体修饰方式包括物理吸附与化学键合两种方式。
物理吸附即通过直接在微球表面物理吸附一层亲水性的高分子，然后用交联剂对吸附层进行交联以增加吸附层的稳定性，使微球比表面能降低，从而达到降低蛋白质非特异性吸附能力的效果。这类物理镀层的方法都存在最后需要再对吸附层进行交联固定，以及吸附层容易脱落的问题。
化学键合则常需要在苯乙烯-二乙烯基苯微球表面先键合上活性基团如苄氯或乙酰氯(溴)，然后再利用其基团活性与亲水性聚合物发生反应，以达到消除疏水目的。常见的可用来键合的高分子有PVA，PEG，聚乙酰亚胺以及β-环糊精等，但制备得到的聚合物的亲水性稍差，无法满足蛋白质分离纯化日趋严格的要求。
有鉴于此，本领域技术人员亟需研制一种具有较强亲水性能的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，从而有利于后续应用于色谱介质提高蛋白质分离纯化能力。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，以解决现有采用苄氯或乙酰氯（溴）引入亲水性聚合物得到的亲水改性聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球亲水性不足，无法满足日趋严格的蛋白质分离纯化要求的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料具有如下式（）所示结构示意，其中，Ra为多羟基聚合物基，所述多羟基聚合物的数均分子量为1000-100000，/>为聚苯乙烯微球，m为1~3之间的整数，n为1~3之间的整数。
，
进一步地，多羟基聚合物基来源于多羟基聚合物，多羟基聚合物为葡聚糖和聚乙烯醇中的至少一种，葡聚糖的数均分子量为2000-50000，聚乙烯醇的数均分子量为2000-80000。
进一步地，葡聚糖的数均分子量为2000-20000。
进一步地，聚乙烯醇的数均分子量为15000-30000。
进一步地，亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的结构示意选自如下式（a）~式（i）中的至少一种：
。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的制备方法，该制备方法包括：步骤S1：将聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球与烯基环氧化合物在溶剂中混合进行接枝反应，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球；步骤S2：将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球与多羟基聚合物混合进行开环反应，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球；
其中，聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料具有如下式（）所示结构示意，烯基环氧化合物具有如下式（/>）所示结构；
，
、m、n、多羟基聚合物具有第一方面中的相同含义。
进一步地，步骤S1，聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的交联度为10~80%，粒径为10~60 μm。
进一步地，烯基环氧化合物的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的1~50%。
进一步地，烯基环氧化合物的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的20~30%。
进一步地，步骤S1，接枝反应在引发剂下进行，引发剂为有机过氧化物和/或偶氮类化合物。
进一步地，引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的至少一种。
进一步地，引发剂的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的0.1~5%。
进一步地，引发剂的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的2~4%。
进一步地，步骤S1，溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、二氧六环中的至少一种。
进一步地，接枝反应温度为50~90℃。
进一步地，接枝反应温度为70~80℃。
进一步地，接枝反应时间为8~24h。
进一步地，接枝反应时间为8~16h。
进一步地，步骤S2，多羟基聚合物的质量为环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的20~80%。
进一步地，多羟基聚合物的质量为环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的20~50%。
进一步地，步骤S2，开环反应在催化剂下进行，催化剂为碱性化合物。
进一步地，碱性化合物为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
进一步地，催化剂的质量为多羟基聚合物的质量的2~10%。
进一步地，催化剂的质量为多羟基聚合物的质量的2~5%。
根据本发明的另一方面，提供了一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球在蛋白分离纯化领域中的应用。
应用本申请的技术方案，本申请提供的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球通过在聚苯乙烯微球表面和多羟基聚合物基之间引入具有合适的碳链长度的亚烷氧基，有效提高了聚苯乙烯微球表面连接的多羟基聚合物基的数量，进而提高了亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球中的羟基含量，使得羟基的含量不小于0.87mmol/g，有效增强其亲水性能，能够极大提高其对蛋白质类大分子特异性吸附能力，利于蛋白质类大分子的分离纯化。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析，现有采用苄氯或乙酰氯（溴）引入亲水性聚合物得到的亲水改性聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球存在亲水性不足，无法满足日趋严格的蛋白质分离纯化要求的问题。发明人针对该问题进行大量研究发现，由于苄氯或乙酰氯(溴)其距离PS-DVB微球表面苯环仅有1-2个C原子，其与大分子量聚合物反应的自由度较低，导致得到的亲水改性聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球亲水性不足。为了提高聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的亲水性，满足蛋白分离日益严苛的要求，本申请提供了一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球及其制备方法和应用。
在本申请的一种典型实施方式中，提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球具有如下式（）所示结构示意：
，
其中，Ra为多羟基聚合物基，多羟基聚合物的数均分子量为1000~100000，为聚苯乙烯微球，m为1~3之间的整数，n为1~3之间的整数。
需要说明的是，为了便于表征，上述亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的结构示意中，除之外的亲水改性链段（/>）仅绘制了一条，在实际应用中，上述亲水改性链段可为多条。
应用本申请的技术方案，本申请提供的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球通过在聚苯乙烯微球表面和多羟基聚合物基之间引入具有合适的碳链长度的亚烷氧基，有效提高了聚苯乙烯微球表面连接的多羟基聚合物基的数量，进而提高了亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球中的羟基含量，使得羟基的含量不小于0.87mmol/g，有效增强其亲水性能，能够极大提高其对蛋白质类大分子特异性吸附能力，利于蛋白质类大分子的分离纯化。
本申请中，Ra为多羟基聚合物基，该多羟基聚合物基来源于多羟基聚合物，由多羟基聚合物脱掉一个氢原子得到，其中，多羟基聚合物为含多个羟基的聚合物，包括主要聚乙烯醇、葡聚糖、淀粉和纤维素等，其数均分子量为1000~100000，其中，数均分子量太大，会导致修饰有多羟基聚合物基的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的溶解度降低，不利于蛋白类大分子吸附分离，数均分子量太小，则不能起到改性聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球增加其表面羟基，提高其亲水性能的作用，数均分子量在上述范围，能够有效提高亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的亲水性能。
为了进一步提高亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的亲水性能，优选多羟基聚合物为葡聚糖和聚乙烯醇中的至少一种，其中，葡聚糖的数均分子量为2000-50000，进一步优选为2000-20000，聚乙烯醇中的数均分子量为2000-80000，进一步优选为15000-30000。
在本申请的一些具体实施例中，该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的结构示意选自如下式（a）~式（i）中的至少一种：
。
在本申请的第二种典型实施方式，还提供了一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的制备方法，该制备方法包括：步骤S1：将聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球与烯基环氧化合物在溶剂中混合进行接枝反应，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球；步骤S2：将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球与多羟基聚合物混合进行开环反应，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
其中，聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料具有如下式（）所示结构示意，所述烯基环氧化合物具有如下式（/>）所示结构：
，
、m、n以及多羟基聚合物具有上述相同的含义。其中，式（/>）为所示结构示意，仅绘制了一条（/>），在实际应用中，（/>）可为多条。
本申请提供的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的制备方法易于操作，反应条件简单，能够有效提高亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的羟基含量以及其与蛋白的非特异性吸附能力。
本申请中，聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球具有强度高、溶胀性能好、比表面积大、对热和化学物质稳定及再生容易和价格低等特点，且可以利用其表面残余的乙烯双键的高活性引入各种功能性基团，适合制备具有高选择性和高吸附性的用于生物大分子固定化、分离、纯化的功能高分子微球以及色谱固定相，上述聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球表面残余的乙烯双键至少为一个，一般为多个。
为了提高接枝反应效率，优选聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径如为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm或任意两个数值组成的范围值，其交联度如为10%、20%、30%、50%、70%、80%或任意两个数值组成的范围值。其中，微球的交联度，即为聚合过程中二乙烯苯的百分数，微球的交联度对聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的性质有很大的影响，交联度高则聚合比较紧密，密度较高，内部空隙较小，内部交联网络伸展性差，形成相应的位阻效应，导致整个反应动力学下降，使得产物产率低，而微球的交联度低则内部空隙较大，虽然反应速率提高，但是聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球膨胀性较大，机械强度低，不利于后期应用于蛋白类大分子分离色谱柱中，优选微球的交联度为10~80%，不仅能够提高反应产率，而且能够满足作为分离蛋白类大分子载体的需求。
本申请中，烯基环氧化合物中m为1~3之间的整数，n为1~3的整数，该烯基环氧化合物和聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球在引发剂的作用能够发生自由基聚合反应得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其中，环氧基距离聚苯乙烯微球表面有6~10个碳原子，相比苄氯或乙酰氯(溴)与聚苯乙烯-二乙烯基苯微球反应，其自由度较高，空间位阻小，接枝反应更容易进行，也有利于多羟基聚合物。
为了提高环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的产率，优选烯基环氧化合物的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的1~50%（如1.0%、10%、20%、30%、40%、50%或任意两个数值组成的范围值），进一步优选为20~30%，烯基环氧化合物的投料量对反应的影响较大，烯基环氧化合物投料量过少，会导致聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球反应不完全，得到产物中含有大量未反应的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，进而影响与多羟基聚合物的反应，烯基环氧化合物投料量过多，一方面不利于后处理，产物中含有部分未参与反应的烯基环氧化合物，另一方面，增加接枝反应的成本，不利于后期的放大生产。
上述步骤S1中，本申请使用的引发剂为本领域常见的引发剂，一般为有机过氧化物或偶氮类化合物，为提高接枝反应速率，优选引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的至少一种，为进一步提高反应的效率，优选引发剂的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的0.1~5%，进一步优选为2~4%，引发剂浓度过高，导致接枝反应过快，反应速度不易控制，聚合度降低，引发剂浓度过低，起不到引发接枝反应的作用，在上述范围内，不仅能够诱导发生接枝反应，同时，能够控制聚合度，提高接枝反应的速率。
一些实施例中，上述步骤S1，接枝反应温度如为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或任意两个数值组成的范围值，优选为70~80℃，当接枝反应温度过高时，由于引发剂是易于分解产生自由基的低分子物质，分子中有键能较低的双键，引发剂中的双键会发生均裂或异裂生成自由基，不能起到引发自由基聚合反应，从而导致反应效率降低，然而，接枝反应温度过低，则会导致接枝反应速率降低，因此，控制接枝反应温度在上述范围内，能够有效提高接枝反应的速率。
为了进一步提高接枝反应的产率，优选接枝反应时间为8~24h，进一步优选为8~16h，一方面使得上述原料能够充分反应，同时又能避免由于反应时间过长导致副产物的生成，提高接枝反应的产率。
上述接枝反应溶剂的类型不作具体限制，为本领域常用溶剂，本申请使用的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、二氧六环中的至少一种。
在一些实施例中，上述步骤S1反应结束后，本申请对步骤S1的反应液进行过滤得到固体，对固体使用乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
上述步骤S2中，为了进一步提高亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的产率，优选多羟基聚合物的质量为环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的20~80%（如20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或任意两个数值组成的范围值），进一步优选为20~50%。其中，多羟基聚合物的投料量过高，不利于后处理，增加反应成本，而投料量过低，则会使得环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球反应不充分，得到的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的产率降低。
上述步骤S2中，环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的端基为环氧基团，其具有较高的活性，在酸性环境或碱性环境下，易发生开环反应，但是由于反应机理不同，在酸性环境和碱性环境下开环的位置不同，为得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，本申请采用碱性化合物作为催化剂，上述碱性化合物为本领域常见碱性化合物，其主要为环氧基团发生开环反应提供碱性环境，优选碱性化合物为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
上述碱性催化剂的用量不作具体限制，在一些实施例中，本申请采用催化剂的质量为多羟基聚合物的质量的2~10%，优选为2~5%，在上述范围，一方面可以为环氧基团提供碱性环境，提高开环反应速率，另一方面降低反应成本，避免催化剂浪费，利于放大生产。
在本申请的第三种典型实施方式中，提供了第一种典型实施方式提供的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球或根据第二种典型实施方式提供的制备方法得到的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球在蛋白分离纯化领域中的应用。
下面将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
本实施例提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料，结构示意如下式（1）所示：
，
其中，为聚苯乙烯微球，PVA为聚乙烯醇（数均分子量为20000）；
该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球按照以下步骤制备得到：
（1）将干燥的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g）、烯丙基缩水甘油醚（2.0g）、偶氮二异丁腈（0.2g）加入到二氯甲烷（100mL）中，在机械搅拌下充分混合，升温至70℃，反应12h后停止反应，然后分别使用溶剂量5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。其中聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为50μm，交联度为60%。
（2）将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g），聚乙烯醇（数均分子量为20000）（2.0g），NaOH（0.05g）加入到去离子水（100mL）中，超声分散均匀，机械搅拌，升温至30℃，反应8h，进行过滤得到固体，然后分别使用5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
实施例2
本实施例提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料，结构示意如下式（2）所示：
，
其中，为聚苯乙烯微球，PVA为聚乙烯醇（数均分子量为15000）；
该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球按照以下步骤制备得到：
（1）将干燥的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g）、烯丙基缩水甘油醚（3.0g）、偶氮二异丁腈（0.5g）加入到二氯甲烷（100mL）中，在机械搅拌下充分混合，升温至80℃，反应8h后停止反应，然后分别使用溶剂量5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
（2）将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g），聚乙烯醇（数均分子量为15000）（2.0g），NaOH（0.1g）加入到去离子水（100mL）中，超声分散均匀，机械搅拌，升温至30℃，反应12h，进行过滤得到固体，然后分别使用5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。其中聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为30μm，交联度为60%。
实施例3
本实施例提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料，结构示意如下式（3）所示：
，
其中，为聚苯乙烯微球，Dextran为葡聚糖（数均分子量为5000）；
该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球按照以下步骤制备得到：
（1）将干燥的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g）、烯丙基缩水甘油醚（2.0g）、过氧化苯甲酰（0.2g）加入到二氧六环（100mL）中，在机械搅拌下充分混合，升温至70℃，反应16h后停止反应，然后分别使用溶剂量5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
（2）将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g），葡聚糖（数均分子量为5000）（2.0g），KOH（0.08g）加入到去离子水（100mL）中，超声分散均匀，机械搅拌，升温至30℃，反应16h，进行过滤得到固体，然后分别使用5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。其中聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为15μm，交联度为60%。
实施例4
本实施例提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料，结构示意如下式（4）所示：
，
其中，为聚苯乙烯微球，Dextran为葡聚糖（数均分子量为20000）；
该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球按照以下步骤制备得到：
（1）将干燥的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g）、烯丙基缩水甘油醚（2.0g）、过氧化苯甲酰（0.3g）加入到二氧六环（100mL）中，在机械搅拌下充分混合，升温至80℃，反应8h后停止反应，然后分别使用溶剂量5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球；其中聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为50μm，交联度为80%。
（2）将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g），葡聚糖（数均分子量为20000）（3.0g），KOH（0.1g）加入到去离子水（100mL）中，超声分散均匀，机械搅拌，升温至30℃，反应12h，进行过滤得到固体，然后分别使用5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
实施例5
本实施例提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料，结构示意如下式（5）所示：
，
其中，为聚苯乙烯微球，PVA为聚乙烯醇（数均分子量为25000）；
该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球按照以下步骤制备得到：
（1）将干燥的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g）、烯丙基缩水甘油醚（2.0g）、偶氮二异丁腈（0.2g）加入到二氯乙烷（100mL）中，在机械搅拌下充分混合，升温至70℃，反应12h后停止反应，然后分别使用溶剂量5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。其中聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为30μm，交联度为80%。
（2）取一个烘干的反应釜，加入环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g），聚乙烯醇（数均分子量为25000）（4.0g），NaOH（0.06g）加入到去离子水（100mL）中，超声分散均匀，机械搅拌，升温至30℃，反应12h，进行过滤得到固体，然后分别使用5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
实施例6
本实施例提供一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料，结构示意如下式（6）所示：
，
其中，为聚苯乙烯微球，Dextran为葡聚糖（数均分子量为10000）；
该亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球按照以下步骤制备得到：
（1）将干燥的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g）、烯丙基缩水甘油醚（2.0g）、偶氮二异丁腈（0.2g）加入到二氯乙烷（100mL）中，在机械搅拌下充分混合，升温至70℃，反应12h后停止反应，然后分别使用溶剂量5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。其中聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为15μm，交联度为80%。
（2）将环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球（10.0g），葡聚糖（数均分子量为10000）（4.0g），NaOH（0.1g）加入到去离子水（100mL），超声分散均匀，机械搅拌，升温至30℃，反应16h，进行过滤得到固体，然后分别使用5倍体积的乙醇和去离子水交替清洗三次，得到亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为葡聚糖（数均分子量为1000）。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为葡聚糖（数均分子量为100000）。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为聚乙烯醇（数均分子量为1000）。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为聚乙烯醇（数均分子量为100000）。
实施例11
本实施例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为聚乙二醇（数均分子量为20000）。
实施例12
本实施例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为木质纤维素（数均分子量为20000）。
实施例13
本实施例与实施例1的不同之处在于，烯基环氧化合物为。
实施例14
本实施例与实施例1的不同之处在于，烯丙基缩水甘油醚（0.05g）。
实施例15
本实施例与实施例1的不同之处在于，烯丙基缩水甘油醚（6g）。
实施例16
本实施例与实施例1的不同之处在于，聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为5μm，交联度为5%。
实施例17
本实施例与实施例1的不同之处在于，聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的粒径为80μm，交联度为90%。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于，烯基环氧化合物为。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于，烯基环氧化合物为。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于，多羟基聚合物为葡聚糖（数均分子量为500）。
对比例4
本对比例与实施例1的制备方法的不同之处在于，多羟基聚合物为葡聚糖（数均分子量为200000）。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于，使用相同质量的苄氯替代烯丙基缩水甘油醚。
对比例6
本对比例与实施例1的不同之处在于，使用相同质量的乙酰氯替代烯丙基缩水甘油醚。
试验例1
分别对上述实施例和对比例制备得到的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量、羟基含量以及蛋白的非特异性吸附量进行测试，结果如下表1所示。
其中，1）羟基含量测定：
设备及仪器：碱式滴定管、量筒10 mL、锥形瓶100 mL，容量瓶 100 mL；
缓冲液：乙酸酐；吡啶；酚酞；氢氧化钾滴定标准液（0.5 M）。
工作程序
（1）乙酸酐吡啶溶液配制（现配现用）
（a）取2.5 g 乙酸酐锥形瓶中，加入50mL 吡啶，混合均匀；
（b）将上述溶液转入100 mL容量瓶，使用吡啶定容至100 mL。
（2）操作步骤
（a）分别称取实施例和对比例制备得到的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球1.000 g，加入5 mL乙酸酐吡啶溶液；
（b）95℃保存2小时，使酸酐和羟基充分反应；
（c）冷却至室温，加入1mL去离子水，升温至95℃，使剩余酸酐水解反应完全；
（d）冷却至室温即为待测液；
（e）检查碱式滴定管是否漏液，如有漏液更换滴定管；
（f）使用纯水润洗碱式滴定管，后用氢氧化钾滴定标准液（0.5M）润洗滴定管，排出尖嘴部分的气泡，并加入标准液至0刻度；
（g）把滴定管固定在滴定管夹上；
（h）取一滴酚酞加入待测液中，开始滴定；
（i）待溶液变红色静置30s不变色，即为滴定终点；
（j）读数并记录体积V1；
（k）按照上述步骤滴定空白样品，记录体积V0；
（l）羟基含量计算；
式中：羟基含量——，单位 mmol/g；
C——KOH标准溶液的量浓度，单位mol/L；
V0——空白组消耗KOH溶液的体积，单位mL；
V1——样品组消耗KOH溶液的体积，单位mL；
W——样品的质量，单位g。
2）蛋白的非特异性吸附量测定：
仪器型号: NanoDrop One（超微量分光光度计）；
试剂：去离子水，牛血清蛋白（BSA），PBS缓冲液（pH 7.4），待测树脂；
样品制备：配置10mg/mL浓度的BSA的PBS溶液10 mL，分别称取实施例和对比例制备得到的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球0.2g，加入BSA的PBS缓冲液中，超声分散1~3min至分散均匀；将样品置于25℃摇床进行BSA吸附2h；将样品置于离心机以3000-5000转/分的转速离心5min，取上清液，测定蛋白浓度，计算实施例和对比例制备得到的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球对蛋白的吸附量。
吸附量=（吸附前蛋白浓度-吸附后蛋白浓度（mg/ml））*溶液体积(ml)/微球质量（g）
其中，羟基含量高，蛋白非特异性吸附量低，说明亲水修饰效果好；
表1
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：本申请提供的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球先后采用特定结构的烯基环氧化合物和多羟基聚合物对聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球进行修饰改性，基于烯基环氧化合物具有合适的碳链长度并结合多羟基聚合物的优良的亲水性能，从而在较为温和的条件下就可以得到表面含有大量羟基的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，有效增强其亲水性能，能够极大提高其对蛋白质类大分子特异性吸附能力，利于蛋白质类大分子的分离纯化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，
所述亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球材料具有如下式(I)所示结构：
其中，Ra为多羟基聚合物基，含有所述多羟基聚合物基的多羟基聚合物的数均分子量为1000-100000，为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，m为1～3之间的整数，n为1～3之间的整数；
所述亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的制备方法包括：
步骤S1：将聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球与烯基环氧化合物在溶剂中混合进行接枝反应，得到环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球；
步骤S2：将所述环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球与多羟基聚合物混合进行开环反应，得到所述亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球；
其中，所述聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球具有如下式(II)所示结构，所述烯基环氧化合物具有如下式(III)所示结构；
所述多羟基聚合物的数均分子量为1000-100000，为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，m为1～3之间的整数，n为1～3之间的整数；
所述步骤S1，所述烯基环氧化合物的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的1～50％；
所述步骤S2，所述多羟基聚合物的质量为所述环氧接枝的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的20～80％。
2.根据权利要求1所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，所述多羟基聚合物基来源于多羟基聚合物，所述多羟基聚合物为葡聚糖和聚乙烯醇中的至少一种，所述葡聚糖的数均分子量为2000-50000，所述聚乙烯醇的数均分子量为2000-80000。
3.根据权利要求1所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，所述亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的结构选自如下式(a)～式(i)中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，所述步骤S1，所述聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的交联度为10～80％，粒径为10～60μm。
5.根据权利要求1所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，所述步骤S1，所述接枝反应在引发剂下进行，所述引发剂为有机过氧化物和/或偶氮类化合物；所述引发剂的质量为聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球的质量的0.1～5％。
6.根据权利要求1所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，所述步骤S1，所述溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、二氧六环中的至少一种；
和/或，所述接枝反应温度为50～90℃；
和/或，所述接枝反应时间为8～24h。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，其特征在于，所述步骤S2，所述开环反应在催化剂下进行，所述催化剂为碱性化合物；所述催化剂的质量为所述多羟基聚合物的质量的2～10％。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的亲水聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球在蛋白分离纯化领域中的应用。
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