DE69612654T2

DE69612654T2 - Polymerisationsverfahren zur herstellung von kalibriertem monodispersem latex

Info

Publication number: DE69612654T2
Application number: DE69612654T
Authority: DE
Inventors: Joel Richard; Sophie Vaslin
Original assignee: VWR International SA
Current assignee: VWR International SA
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: NO312841B1; US5976426A; NO970792D0; ATE200901T1; DE69612654D1; NO970792L; EP0777691B1; JPH10505630A; FR2735778A1; EP0777691A1; JP3647466B2; WO1997000896A1; CA2198250A1; DK0777691T3; FR2735778B1; ES2157448T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines monodispersen magnetischen kalibrierten Latex in Dispersion.
Dieser Latex findet Anwendung in der Biologie, insbesondere bei diagnostischen Verfahren, der Affinitätschromatographie, sowie als Träger für Nukleinsäuresonden, und in der Chemie. Bei magnetischen Latizes handelt es sich um wässrige Dispersionen von Mikrosphären, welche eine Polymermatrix und magnetisierbare Zusätze enthalten, welche diesen Mikrosphären magnetische, insbesondere superparamagnetische, Eigenschaften verleihen.
Es sei kurz erwähnt, dass neben den paramagnetischen und ferromagnetischen Stoffen eine dritte Stoffkategorie, genannt superparamagnetische Stoffe, existiert, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie in Abwesenheit eines magnetischen Feldes nicht magnetisch bleiben und dass sie eine Magnetisierung aufweisen, die beinahe genauso hoch ist, wie die der ferromagnetischen Stoffe.
Dabei handelt es sich meist um Eisenoxide, wie Magnetit, Hämatit, Ferrit, da sie eine Granulometrie unterhalb einer bestimmten kritischen Grenze aufweisen.
Unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes werden die magnetisierbaren Mikrosphären von einem Magneten angezogen und können deshalb schnell von der wässrigen Phase getrennt werden.
Diese Trennung ist reversibel, da in Abwesenheit des magnetischen Feldes die Mikrosphären ihre Magnetisierung verlieren und sich spontan erneut dispergieren. Die Größe der Mikrosphären liegt im Allgemeinen zwischen einigen 10 nm und mehreren um.
Die große spezifische Oberfläche, welche durch ihre geringe Größe verliehen wird, kann vorteilhaft bei immunologischen Anwendungen ausgenutzt werden, welche Antigen-Antikörper- Reaktionen beinhalten. Der magnetische Latex dient als Träger, welcher die quantitative Bestimmung der im Medium nach der Trennung vorliegenden Spezies erlaubt.
Die Trennungs- und Waschschritte sind in diesem Fall Dank der Verwendung dieser magnetisierbaren Mikrosphären beträchtlich vereinfacht.
Die derzeit angewendeten Verfahren, insbesondere jene, die zu einem magnetischen Latex führen, welcher unter dem Namen ESTAPOR® vertrieben wird, beruhen auf den Mechanismen der Polymerisation in Mikrosuspension.
Das Patent US 4 339 337 beschreibt die Herstellung von magnetisierbaren Mikrosphären mit einem Durchmesser von 0,05 bis 3 um durch Suspensionspolymerisation eines vinylaromatischen Monomeren in Gegenwart eines organolöslichen Starters, eines Suspensionsmittels und eines magnetisierbaren Zusatzes, welcher in einer Lösung eines wasserunlöslichen Polymeren in dem Monomeren dispergiert ist. Die erhaltenen Mikrosphären umhüllen die magnetisierbaren Zusätze, welche in der Polymermatrix verteilt sind.
Ebenso wurde in dem Patent US 4 358 388 vorgeschlagen, magnetisierbare hydrophobe Polymerlatizes durch Homogenisierung einer wässrigen Lösung eines Emulgators und einer Dispersion · eines magnetisierbaren Zusatzes in einer organischen Phase, gebildet durch einen organolöslichen Starter, vollständig oder teilweise ein hydrophobes Monomeres und/oder eine in Wasser unlösliche organische Verbindung, und anschließende Polymerisation zxt bilden. Die erhaltenen Latizes werden aus Mikrosphären der Polymeren mit einem Durchmesser von etwa 0,03 bis 5 um gebildet, welche die magnetisierbaren Zusätze umhüllen, die in der Polymermatrix verteilt sind.
Bei der Suspensionspolymerisation wird das Monomere in Form von Tröpfchen (Größe zwischen 100 und 10.000 um; 0,05 bis 5 um bei der Mikrosuspension) in der wässrigen Phase dispergiert. Der Initiator ist in der organischen Phase löslich und die Suspension wird durch mechanisches Rühren und Zugabe von Stabilisator (organisches Kolloid oder Mineral im Fall der klassischen Suspension, Emulgator bei der Mikrosuspension) aufrecht erhalten. Jedes Monomertröpfchen verhält sich wie ein Minireaktor, in dem die Polymerisationskinetik der der Massenpolymerisation entspricht. Es wird der Erhalt von Mikrosphären mit einer, bei der klassischen Suspension, relativ großen granulometrischen Verteilung und, im Fall der Mikrosuspension, eines sehr polydispersen Latex ermöglicht.
Das Patent US S 242 964 beschreibt ein Verfahren, welches den Erhalt eines monodispersen Latex ausgehend von dem durch das Patent US 4 358 388, welches dem Patent EP-A-O 038 730 entspricht, erhaltenen Latex durch Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels und anschließende Trennung der zwei gebildeten Phasen und Gewinnung der festen Phase ermöglicht.
Die durch die bekannten Verfahren erhaltenen Latizes führen folglich zu sehr breiten granulometrischen Verteilungen (typischerweise von einigen 10 um bis zu mehreren um), ohne dass zusätzliche Stufen ausgeführt werden. Jedoch ist die Wirksamkeit der Verwendung von magnetisierbaren Mikrosphären als Träger der immunologischen Reagenz genauso gut, wie die magnetische Trennung schnell ist. Diese Schnelligkeit ist direkt von der Homogenität der Mikrosphären abhängig, insbesondere steigt sie an, wenn ihre granulometrische Verteilung enger wird. Kalibrierte monodisperse magnetische Mikrosphären ermöglichen eine homogene und schnelle Phasentrennung. Außerdem ermöglicht die Monodispersität und die Größenkalibrierung das genaue Gelangen zu der reellen Adsorptionsoberfläche der Mikrosphären und somit zu der theoretischen Fixierungskapazität für die Reagenzien.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein schnelles und einfaches Verfahren zur Herstellung eines magnetisierbaren Latex von Mikrosphären zur Verfügung zu stellen, welches in einer einzigen Stufe zu einem kalibrierten und magnetisierbaren Latex von Mikrosphären führt, welche eine Größe zwischen 0,5 und 5 um aufweisen.
In erster Linie betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines monodispersen magnetischen kalibrierten Latex durch Dispersionspolymerisation aus einer wässrigen Dispersion von magnetisierbaren Mikrosphären, bestehend aus einer Matrix von hydrophoben Polymeren aus mindestens einem Vinylmonomeren und magnetisierbaren Zusätzen, wobei die Mikrosphären in granulometrischer Verteilung eine kalibrierte Größe zwischen 0,5 und 5 um aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer einzigen Stufe eine organische Lösung, enthaltend wenigstens ein polymerisierbares Vinylmonomeres, ein organisches Lösungsmittel, dass für die Monomeren Lösungsmittel und für das gebildete Polymer Nichtlösungsmittel ist, magnetisierbare Zusätze in Form von Eisenfluid, einem das gebildete Polymere stabilisierendem System, in Gegenwart eines organolöslichen Polymerisationsinitiators umsetzt und den magnetischen Latex gewinnt.
Unter dem Ausdruck "Polymermatrix" wird verstanden, dass die magnetisierbaren Zusätze wenigstens teilweise in diese Matrix eingebettet sind, wobei der restliche Teil an der Oberfläche der Mikrosphäre angeordnet sein kann.
Unter dem Ausdruck "kalibrierte granulometrische Verteilung" wird eine Verteilung mit einer Standardabweichung geringer als oder gleich 15%, bevorzugt geringer als oder gleich 10%, und vorteilhafterweise geringer als oder gleich 5% verstanden; das heißt, dass 2/3 (in Gewicht) der Mikrosphären einen Durchmesser zwischen dm-σ und dm-i-σ (d.h mittlerer Durchmesser, σ : Standardabweichung) im Fall einer Gauss'schen Verteilung aufweisen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Mikrosphären werden ebenso durch mehrere andere strukturelle Kriterien definiert.
Die Mikrosphären enthalten ein Schutzkolloid, wie unten ausgeführt wird.
Die Gegenwart eines Schutzkolloids an der Oberfläche und/oder in der Polymermatrix verleiht den Mikrosphären eine zunehmende Stabilität bei erhöhten ionischen Kräften (sterische und ggf. elektrostatische Stabilisierung).
Außerdem lagern sie sich bei gleicher Dimension langsamer ab, als die durch die Methoden der Suspensions- oder Emulsionspolymerisation erhaltenen Mikrosphären.
Das Verfahren derDispersionspolymerisation ermöglicht außerdem den Erhalt von die Mikrosphären bildenden Polymermatrizes, deren Ketten im Allgemeinen ein mittleres Molekulargewicht (Gewichtsmittel, Zahlenmittel, Z-Mittel)aufweisen, dass unter dem der Ketten liegt, die durch andere Verfahren, wie in Emulsion oder Suspension, erhalten werden.
Ein besonders bevorzugtes Dispersionspolymerisationsverfahren wird später beschrieben.
Die magnetisierbaren Zusätze enthalten bevorzugt eine, meistens monomolekulare, Oberflächenschicht aus einem wasserunlöslichen Dispersionsmittel.
Diese Zusätze liegen also in Form eines magnetischen Fluids, genannt "Ferrofluid" vor (siehe Kaiser und Miskolczy, J. Appl. Phys. 41, 3, 1064 (1970)). Ein Ferro- oder Eisenfluid ist eine Dispersion sehr feiner Stoffe, die durch die Brownsche Molekularbewegung an jeglicher Agglomeration gehindert werden.
Um jegliche Agglomeration der Zusätze aufgrund der anziehenden Van-der-Waals-Kräfte zu verhindern, werden die Zusätze, wie bereits erwähnt, umhüllt. Bei Anlegen eines magnetischen Feldes wird die magnetische Kraft auf das gesamte Volumen der Flüssigkeit übertragen, und das Ferrofluid verhält sich wie ein Fluid, dass heißt, die magnetischen Stoffe trennen sich nicht aus ihrem Medium.
Unter den Dispersionsmitteln, welche eine nicht wasserlösliche monomolekulare Hülle um die magnetisierbaren Zusätze herum bilden, befinden sich beispielsweise solche, welche eine lange Kohlenwasserstoffkette aufweisen, die durch eine polare Gruppe des Typs COOH, NH&sub2;.... beendet wird, wie die Fettsäuren, Fettamine..., welche wenigstens 12 Kohlenstoffatome enthalten, und insbesondere die Fettsäuren mit Cie, wie die Oleinsäuren, Linolsäuren und Linolensäuren.
Die mit den Dispersionsmitteln umhüllten magnetisierbaren Zusätze können beispielsweise durch Peptisation in dem Dispersionsmittel der magnetischen Zusätze durch Sol-Gel-Umwandlung, Dispersion in einem flüssigen organischen Träger (Patent US 3 843 540) und anschließende Ausflockung mit Hilfe eines polaren Lösungsmittels vom Keton-, Ester- oder Alkoholtyp und Trennung der umhüllten Zusätze Jiergestellt werden.
Unter dem Ausdruck "Vinylmonomer" werden alle Monomeren verstanden, die eine ethylenische Doppelbindung aufweisen, welche eine Polymerisation ermöglicht. Es handelt sich also um vinylaromatische Monomere, wie beispielsweise Styrol, Alpha- Methylstyrol, Ethylstyrol, Ethylvinylbenzol, Tertiobutylstyrol, Vinyltoluol, Chlorstyrol, Bromstyrol, Divinylbenzol. Es kann sich ebenso um Vinylmonomere handeln, welche eine anziehende Gruppierung aufweisen, wie Vinylacetat, Vinylchlorid oder Acrylderivate, wie Acrylate oder Methacrylate, insbesondere um ein ggf. hydroxyliertes Alkyl mit C&sub1; bis C&sub1;&sub2;, wie Hydroxyalkylacrylat oder Methacrylat, Acryl- oder Methacrylsäure oder ihre Amide, wie Acrylamid, Diacrylderivate oder ihre Ester oder Anhydride, wie Maleinsäureanhydrid. Ebenso können, insbesondere als Co-Monomere, Diene verwendet werden, wie Isopren und Butadien. Bei den Polymerketten handelt es sich um Homopolymere, Copolymere oder Terpolymere, welche von diesen, statistischen oder regelmäßigen, Vinylmonomeren stammen. Bevorzugt stellen die magnetisierbaren Zusätze 0,5 bis 50 Gewichtsprozent des Gewichts der magnetisierbaren Mikrosphären. Vorteilhafterweise liegt dieses Verhältnis über 10%. Die erhaltenen magnetisierbaren Mikrosphären weisen eine Größe zwischen etwa 0,4 und 5 um auf.
Bevorzugt handelt es sich bei den Monomeren um Styrol oder Styrolderivate, Acrylate oder Alkylmethacrylate (die Alkylradikale weiser bevorzugt zwischen 1 und 10, vorteilhafterweise 1 bis 5, Kohlenstoffatome auf), Acryl- oder Methacrylsäure, Vinylchlorid, Vinylacetat, Butadien, Isopren.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem erhaltenen Polymeren um Polystyrol, Polyalkylmethacrylat oder Polyalkylacrylat oder um statistische oder regelmäßige Copolymere des Styrols und des Alkylacrylats oder -methacrylats.
Bei der Dispersionspolymerisation handelt es sich um ein gut bekanntes Verfahren, welches auf einfache Weise und in einer einzigen Stufe die Herstellung der monodispersen Latexmikrosphären ermöglicht. Diese Technik unterscheidet sich von der Suspensions- und Mikrosuspensionspolymerisation durch die anfängliche Homogenität des Polymerisationsmediums. Das entscheidende Charakteristikum der Dispersionspolymerisation ist, dass das Lösungsmittelmedium und die Zusammensetzung der Monomer-Lösungsmittelmischung derart ausgewählt wird, dass das Monomere in dem Lösungsmittelmedium löslich ist, während das gebildete Polymer dies nicht ist.
Anders ausgedrückt, ist das Monomere in dem nicht wässrigen Reaktionsmedium löslich, während das Polymere unlöslich ist. Der Initiator ist ebenso in dem Medium löslich, und um die Mikrosphären der gebildeten Polymeren zu stabilisieren, wird ein geladenes oder nicht geladenes sterisches Stabilisationssystem (Schutzkolloid) verwendet.
Es wird schematisch eine Darstellung des Mechanismus der Dispersionspolymerisation gegeben, ohne dadurch den Bereich der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
Am Anfang der Polymerisation bilden das Monomere, das stabilisierende System und der Initiator mit dem Dispersionsmedium eine homogene Lösung, die eine kontinuierliche Phase bildet.
Der Initiator wird thermisch zersetzt und die gebildeten freien Radikalen reagieren mit dem Monomeren in Lösung unter Bildung von wachsenden löslichen Oligomer-Radikalen.
Wenn die Oligomeren eine kritische Kettenlänge erreicht haben, fallen sie unter Bildung von primären Mikrosphären aus, die durch Adsorption an und/oder Einbau in das Schutzkolloid stabilisiert werden. Die gebildeten Kerne absorbieren das Monomere ausgehend von der kontinuierlichen Phase, und die Polymerisation setzt sich in den von den Monomeren aufgequollenen Mikrosphären fort, bis die Monomeren aufgebraucht sind.
Dieser Polymerisationstyp ist in Hinblick auf die Bildung von Kernen, die anschließende Ausfällung der wachsenden Ketten in der homogenen Phase (Mechanismus von Fitch) und die Polymerisation in Lösung mit einem organolöslichen Starter mit der Emulsionspolymerisation verwandt.
Diese Technik erlaubt in einer einzigen Stufe und sehr einfach die Herstellung von kalibrierten monodispersen Mikrosphären bis zu S um Durchmesser, aufgrund der angemessenen Einstellung der Reaktionsbedingungen (Temperatur, Stabilisator, Initiator...).
Um letztendlich kalibrierte monodisperse Mikrosphären zu erhalten, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
- Die Stufe der Kernbildung muss schnell vollzogen werden, derart, dass sich alle Kerne gleichzeitig bilden.
- Alle in der kontinuierlichen Phase während der Wachstumsperiode der Mikrosphären erzeugten Oligomer-Radikale müssen von den existierenden Mikrosphären eingefangen werden, bevor sie die kritische Ausfällungsgröße erreicht haben, was zur Bildung von neuen Mikrosphären führen würde.
- Die Koaleszenz zwischen den Mikrosphären während der Wachstumsphase muss vermieden werden.
In einem Ausführungsmodus wird der Initiator in dem Monomeren gelöst und das Ferrofluid zugegeben (Lösung A). Anschließend wird das Stabilisationssystem in dem Lösungsmittel gelöst (Lösung B). Die Lösung B wird auf eine Temperatur von etwa 40 bis 80ºC erhitzt, im Allgemeinen um die 60ºC, und anschließend nach einer bestimmten Zeit die Lösung A hinzugefügt.
Die Polymerisation findet je nach der Ausgangsmischung in einem Zeitraum von mehreren Stunden statt.
Anschließend werden die Mikrosphären erneut in Wasser dispergiert, nach Anlegen eines magnetischen Feldes und anschließendem Ersetzen des Überstands durch destilliertes Wasser, dem ggf. 0,5% SDS (Natriumlaurylsulfat) zusetzt wurden.
Die Mikrosphären sind durch ihren Durchmesser, ihren Gehalt an Eisen und, wenn das Dispersionsmittel auf einer Fettsäure basiert, durch die Anzahl der Carboxylfunktionen, gekennzeichnet.
Die Auswahl des Lösungsmittels ist abhängig von der Natur des Ferrofluids, des Monomeren sowie der anderen Reagenzien, derart, dass das Polymere in dem Lösungsmittel unlöslich bleiben muss, bis es eine kritische Größe erreicht hat.
Außerdem darf bei der Ausfällung der Oligomeren der magnetisierbare Stoff nicht von der dispergierten Phase ausgeschlossen werden, sondern soll sich im Inneren der Mikrosphären ansammeln.
Von den polaren Lösungsmitteln seien insbesondere die Alkohole oder Alkoholmischungen, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, 2-Methylpropanol, die Alkylether, wie Diethylether oder Methylethylether, oder Alkohol-Wasser- oder Ether- Wasser-Mischungen, genannt.
Von den apolaren Lösungsmitteln seien insbesondere die kohlenwasserstoff haltigen aliphatischen Lösungsmittel, wie Cyclohexan und Hexan, genannt.
Die polaren Lösungsmittel werden gegenüber den apolaren Lösungsmitteln bevorzugt, da dadurch die Verwendung einer größeren Bandbreite an Vinylmonomeren ermöglicht wird.
Wenn es sich bei dem Lösungsmittel um ein polares Lösungsmittel handelt, werden bevorzugt vinylaromatische Monomere, allein oder in Mischung, wie Styrol, Styrolderivate (Vinyltoluol, Ethylvinylbenzol, Bromstyrol, Chlorstyrol, Alphamethylstyrol und Ethylstyrol), Acrylderivate, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Alkylacrylate und -methacrylate, wobei die Alkylgruppe ein bis zehn Kohlenstoffatome aufweist, Hydroxyalkylacrylate oder -methacrylate, Acrylamid oder Methacrylamid, was die Funktionalisierung der Oberfläche der Mikrosphären und die Einstellung ihrer Hydrophilie erlaubt, Vinylmonomere mit einer anziehenden Gruppe, wie die Ethylensäureester mit ein bis vier Kohlenstoffatomen, Vinylchlorid, Diene, wie Butadien, Isopren, verwendet.
In einer vorteilhaften Variante betrifft die Erfindung einen Latex, in dem die Mikrosphären durch Oberflächengruppen, wie Carboxyl-, Amino-, Chlor-, Chlormethyl-, Sulfonat-, Sulfat-, Hydroxy- und/oder Thiolradikale, funktionalisiert sind.
In diesem Fall ist das Schutzkolloid vorteilhafterweise eines der Polymeren Polyvinylpyrrolidon, Acryl- oder Methacrylhomopolymer, ein statistisches oder regelmäßiges Copolymer der Monomeren Styrol oder Styrolderivate, Butadien einerseits und Acryl-, Methacrylsäure andererseits, Cellulosederivate, wie Hydroxypropylcellulose, Polyethylenoxide, Monoester des Polymeren des Maleinanhydrids, das Polymere der Maleinsäure. Bevorzugt handelt es sich um Polyvinylpyrrolidon oder ein Polyacrylat oder -methacrylat. Im Allgemeinen trägt das Schutzkolloid ebenso zur Einführung der funktionalisierten Gruppen an der Oberfläche der Mikrosphären bei.
Wenn es sich bei dem Lösungsmittel um ein apolares Lösungsmittel handelt, insbesondere um kohlenwasserstoffhaltige Lösungsmittel, wie Hexan oder Cyclohexan, sind die Monomeren bevorzugt Alkylacrylate, Alkylmethacrylate mit C&sub1; bis C&sub1;&sub2; und Styrolderivate, Diene.
Bei dem stabilisierenden System handelt es sich um eines der Polymeren, Polyacrylat oder -methacrylat, regelmäßige oder statistische Copolymere eines der Monomeren Olefine, wie Isobutylen, Butylen, Styrolderivate, Butadien, Butadienderivate, wie Isopren, Vinylester einerseits, Acrylat- oder Methacrylatderivate, Alkylsiloxane andererseits. Insbesondere können die regelmäßigen Copolymeren Styrol-Butadien-Styrol oder Styrol- Butadien verwendet werden.
Bei dem Polymerisationsinitiator handelt es sich bevorzugt um AIBN oder 2,2'-Azobisisobutyronitril, ACPA oder 4,4'- Azobis-4-cyanopentansäure, AMBN oder 2,2'-Azobis-2- methylbutyronitril, BPO oder Benzoylperoxid, ADVN oder 2,2'- Azobis-2, 4-dimethylvaleronitril.
In jedem Fall enthält die Lösung bevorzugt einen ionischen Costabilisator, wie Natriumdioctylsulfosuccinat (Aerosol OT®) Andere Costabilisatoren können ebenso geeignet sein, wie Methyltricaprylammoniumchlorid.
Ebenso können dem Reaktionsmedium (Latex) kolloidale Zusatzstoffe, wie Kieselsäureanhydrid, zugegeben werden, um die Viskosität des Mediums zu verringern.
In einer bevorzugten Variante ist das Herstellungsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung in Gewichtsteilen enthält:
organisches Lösungsmittel 45 bis 90
Monomere 5 bis 30
Ferrofluid 2 bis 30
stabilisierendes System 2 bis 10
Costabilisator 0,1 bis 1
Initiator 0,1 bis 1.
Durch die ggf. auf dem Schutzkolloid vorliegenden Funktionen weisen die magnetisierbaren Mikrosphären den Vorteil auf, dass sie auf bekannte Weise funktionalisiert sind. Die funktionellen polaren Gruppierungen mit oder ohne reaktive Gruppe erleichtern die nachfolgende Assoziation mit den biologischen Molekülen, wie den Antikörpern. In dem Fall, in dem die funktionellen Gruppierungen eine reaktive Gruppe aufweisen, wird von einem "Veredeln" ("Greffage") mit dem interessierenden, insbesondere biologischen, Molekül gesprochen.
Des weiteren können die Proteine auf der Oberfläche fixiert sein, entweder durch passive Adsorption oder, bevorzugt, durch kovalente Bindung mit Hilfe der Carboxylgruppen, wenn solche vorliegen.
Die Latizes finden Anwendung im Bereich der Chemie oder Biologie, insbesondere bei diagnostischen Verfahren, Trennungsverfahren, Kalibrierungsverfahren. Dies ist insbesondere bei dem Fachmann gut bekannten biologischen Bestimmungsverfahren zur Fixierung oder Immobilisierung von biologisch aktiven Substanzen (Proteine, Antikörper, Enzyme, Antigene, Medikamente) durch Adsorption oder Kupplung, der Fall.
Die Mikrosphären können als Träger in diagnostischen Tests (Agglutination "RIA" oder "Radioimmunological Assay" - "IRMA" oder Immunoradiometric Assay" - "EIA" oder "Enzym Immuno Assay" - "ELISA" "Enzyme Linked Immunosorbent Assay") oder als Nukleinsäuresonden, enzymatischer Katalysator in der Biotechnologie oder als Träger einer Zellkultur verwendet werden. Aufgrund ihrer sehr geringen Größe können die Mikrosphären und die entsprechenden wässrigen Dispersionen ebenso vorteilhaft in mehr industriellen Bereichen, wie der Überzugsindustrie, dem Anstreichen, Schlichten von Textilien, Papier..., verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung durch die Beispiele, die lediglich der Veranschaulichung dienen, erläutert. Die allen diesen Beispielen gemeinsame Vorgehensweise verwendet folgende Reagenzien:
alkoholisches organisches Lösungsmittel, Monomer(e),
Polyvinylpyrrolidon,
Natriumdioctylsulfosuccinat,
Ferrofluid,
2,2'-Azobisisobutyronitril als Initiator.
Die Versuchsbedingungen sind folgendermaßen:
Reaktion in Stickstoffatmosphäre bei einer Polymerisationstemperatur von 70ºC über mehrere Stunden, etwa 20 Stunden. Zunächst wird der Initiator in dem oder den Monomeren gelöst (Lösung A), dann wird gerührt und anschließend das Ferrofluid zugegeben.
Das Polyvinylpyrrolidon und das Natriumdioctylsulfosuccinat werden in dem Lösungsmittel gelöst und mehrere Stunden gerührt (Lösung B).
Die Lösung B wird in einen Reaktor eingeführt, 40 Minuten lang auf 60ºC erhitzt, diese Temperatur mehrere Minuten aufrecht erhalten und Lösung A zugegeben.
Die Temperatur steigt auf 70ºC an und die Polymerisation findet in dem oben angegebenen Zeitraum statt.
Anschließend werden die Mikrosphären wieder in Suspension gebracht, nach Trennung durch Wirkung eines magnetischen Feldes und anschließendes Ersetzen des Überstands durch destilliertes Wasser, dem 0,5% SDS zugefügt wurden.
Die in den nachfolgenden Beispielen erhaltenen Latizes werden granulometrisch mit Hilfe des Lasergranulometers CILAS 850, vertrieben von CILAS, charakterisiert und ihre Oberflächenfunktionen durch konduktometrische Bestimmung der Säuregruppen bestimmt.

Beispiel 1

Die Lösung enthält:
Methyl-2-propanol = 34 g
Ethanol = 34,2 g
Styrol = 15 g
Polyvinylpyrrolidon (PVP) (Stabilisator)
Molekulargewicht 40.000 = 4 g
Natriumdioctylsulfosuccinat = 0,6 g
2,2'-Azobisisobutyronitril
Initiator (AIGBN) = 0,4 g.
Gafac RE 610* ist eine Mischung aus Phosphormono- und -diestern ethoxylierter Alkyl-Aryl-Derivate, vertrieben von Rhone-Poulenc.
Die durchgeführten Messungen zeigten, dass die Mikrosphären einen mittleren Durchmesser von 0,87 um mit einer Standardabweichung von 15% aufweisen.
Der Eisengehalt beträgt 11,2% und die Anzahl der Carboxylfunktionen 0,025 molare Milliäquivalente (15 Mikroäquivalente) pro Gramm trockener Mikrosphären.

Beispiel 2

Es wird folgende Lösung hergestellt:
Methyl-2-propanol = 34 g
Ethanol = 34,3 g
Styrol = 22 g
Ferrofluid = 5 g
PVP, Molekulargewicht 40.000 = 4 g
Natriumdioctylsulfosuccinat = 0,3 g
AIBN = 0,38 g.
Die durchgeführte Messungen zeigen, dass die Mikrosphären einen mittleren Durchmesser von 1,07 um mit einer Standardabweichung von 15% aufweisen. Der Eisengehalt beträgt 4,7%. Die beigefügte Fotografie zeigt in 5.000-facher Vergrößerung die bemerkenswerte Homogenität der erhaltenen Mikrosphären (Fig. 1).

Beispiel 3

Es wird folgende Lösung hergestellt:
Methyl-2-propanol = 34 g
Ethanol = 34 g
Styrol = 7 g
Ferrofluid = 20 g
PVP, Molekulargewicht 40.000 = 4 g
Natriumdioctylsulfosuccinat = 0,3 g
AIBN = 0,38 g.
Die durchgeführten Messungen zeigen, dass die Mikrosphären einen mittleren Durchmesser von 1,15 um mit einer Standardabweichung von 10% aufweisen. Der Eisengehalt beträgt 19%. Die angefügte Fotografie zeigt in 5.000-facher Vergrößerung die bemerkenswerte Homogenität der erhaltenen Mikrosphären (Fig. 2).

Beispiel 4

Es wird folgende Lösung hergestellt:
Methyl-2-propanol = 34 g
Ethanol = 34 g
Styrol = 15 g
Ferrofluid = 12 g
PVP, Molekulargewicht 360.000-2,5 g
Natriumdioctylsulfosuccinat = 0,3 g
AIBN = 0,4 g.
Die durchgeführten Messungen zeigen, das die Mikrosphären einen mittleren Durchmesser von 1,3 um mit einer Standardabweichung von 5% aufweisen. Der Eisengehalt beträgt 12%. Die angefügte Fotografie zeigt in 5.000-facher Vergrößerung die bemerkenswerte Homogenität der erhaltenen Mikrosphären (Fig. 3)

Beispiel 5

Es wird folgende Lösung hergestellt:
Methyl-2-propanol = 34 g
Ethanol = 34 g
Styrol = 15 g
Ferrofluid = 12 g
PVP, Molekulargewicht 360.000 = 1,5 g
Natriumdioctylsulfosuccinat = 0,3 g
AIBN = 0,4 g.
Die durchgeführten Messungen zeigen, dass die Mikrosphären einen mittleren Durchmesser von 1,4 um mit einer Standardabweichung von 5% aufweisen. Der Eisengehalt beträgt 12,5%. Die angefügte Fotografie zeigt in 20.000-facher Vergrößerung die bemerkenswerte Homogenität der erhaltenen Mikrosphären (Fig. 4).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines monodispersen magnetischen kalibrierten Latex durch Polymerisation in Dispersion aus einer wässrigen Dispersion von magnetisierbaren Mikrospheren, bestehend aus einer Matrix von hydrophoben Polymeren aus mindestens einem Vinylmonomeren und magnetisierbaren Zusätzen, wobei die Mikrospheren in granulometrischer Verteilung eine kalibrierte Größe von zwischen 0,5 und 5 um aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Stufe eine organische Lösung mit Gehalt an mindestens einem polymerisierbaren Vinylmonomeren, einem organischen Lösungsmittel, das ein Lösungsmittel für die Monomeren und ein Nichtlösungsmittel für das gebildete Polymere ist, magnetisierbaren Zusätzen in Form von Eisenfluid, einem das gebildete Polymere stabilisierendem System, in Gegenwart eines organolöslichen Polymerisationsinitators umsetzt und die magnetische Latex gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel polar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein alkoholisches Lösungsmittel oder Äther oder eine Mischung Wasser/Alkohol oder Äther/Alkohol ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Monomere vinylaromatische Monomere, Acrylsäure, Methacrylsäure, Alkylacrylate oder -methacrylate, deren Alkylgruppe 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist, Hydroxyalkyacrylate und -methacrylate, Acrylamid und Methacrylamid, vinylische Monomere mit elektronenanziehenden Gruppen und/oder Diene auswählt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stabilisierende System eines der Polymeren Poly (vinylpyrrolidon), acrylische oder methacrylische Homopolymere, statistische oder regelmäßige Copolymere von Styrol oder Styrolderivaten, Butadien einerseits und Acryl-, Methacrylsäure andererseits, ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel apolar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Hexan oder Cyclohexan ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomeren Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate, Styrolderivate und/oder Diene sind.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das stabilisierende System eines der Polymeren Polyacrylate oder- methacrylate, regelmäßige oder statistische Copolymere der Monomeren Olefine, Styrolderivate, Butadien, Butadienderivate, Vinylester auf der einen Seite und Acrylate- oder Methacrylderivate, Alkylsiloxane auf der anderen Seite, ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Lösung einen ionischen Costabilisator aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Costabilisator Natriumdioctylsulfosuccinat und/oder Methyltricaprylammoniumchlorid ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsinitiator AIBN oder 2,2'-Azobis(isobutyronitril), ACPA oder 4,4'-Azobis(4-cyanopentansäureh AMBN oder 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril), BPO oder Benzolperoxid, ADVN oder 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Losung in Gewichtsteilen enthält: