RU2751881C1 - Method for producing monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups - Google Patents
Method for producing monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751881C1 RU2751881C1 RU2020137228A RU2020137228A RU2751881C1 RU 2751881 C1 RU2751881 C1 RU 2751881C1 RU 2020137228 A RU2020137228 A RU 2020137228A RU 2020137228 A RU2020137228 A RU 2020137228A RU 2751881 C1 RU2751881 C1 RU 2751881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acrolein
- microspheres
- polymer
- solution
- aldehyde groups
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F116/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
- C08F116/34—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an aldehydo radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F16/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
- C08F16/34—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an aldehydo radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
- C08F2/16—Aqueous medium
- C08F2/22—Emulsion polymerisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
- C08F2/16—Aqueous medium
- C08F2/22—Emulsion polymerisation
- C08F2/24—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
- C08F2/26—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents anionic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к способам получения синтетического полимерного латекса с альдегидными группами на поверхности, которые могут быть использованы в создании диагностических препаратов для реакции латекс-агглютинации в клинических диагностических и иммунологических исследованиях.The alleged invention relates to the chemistry of macromolecular compounds, in particular to methods for producing synthetic polymer latex with aldehyde groups on the surface, which can be used in the creation of diagnostic preparations for the reaction of latex agglutination in clinical diagnostic and immunological studies.
В настоящее время реакция латекс-агглютинации (РЛА) получила широкое распространение, как в клинических диагностических тестах, так и в биохимических и иммунологических исследованиях. Особенно широкое применение РЛА наблюдается в диагностике инфекционных заболеваний [1-4]. В этих тестах используют монодисперсные суспензии сенсибилизированных полимерных микросфер. С помощью латексных тест-систем можно определять более ста возбудителей инфекционных заболеваний, в том числе бактериальных, вирусных, грибковых и других. Кроме тою, существует более шестидесяти различных латексных тест-систем, позволяющих определять резус-фактор, группу крови, наличие лекарственных средств, ядов и наркотиков в исследуемых образцах [2-6]Currently, the latex agglutination reaction (LAD) has become widespread, both in clinical diagnostic tests and in biochemical and immunological studies. A particularly widespread use of RLA is observed in the diagnosis of infectious diseases [1-4]. These tests use monodisperse suspensions of sensitized polymer microspheres. With the help of latex test systems, it is possible to determine more than a hundred causative agents of infectious diseases, including bacterial, viral, fungal and others. In addition, there are more than sixty different latex test systems that allow you to determine the Rh factor, blood group, the presence of drugs, poisons and drugs in the samples [2-6]
Известны способы получения полимерных микросфер методами безэмульгаторной, эмульсионной, затравочной, суспензионной, осадительной, дисперсионной полимеризации. Выбор метода синтеза определяется необходимостью получения суспензий с заданными свойствами.Known methods for producing polymer microspheres by methods of emulsifier-free, emulsion, seed, suspension, precipitation, dispersion polymerization. The choice of the synthesis method is determined by the need to obtain suspensions with desired properties.
Кроме того, к частицам, используемым в имунодиагностических тестах результат которых оценивают по скорости оседания аглютинатов, могут предъявляться специальные требования, связанные с плотностью полимера. Полимерные дисперсии могут содержать на поверхности группы, способные непосредственно реагировать с биомолекулами или образовывать с ними химическую связь после реакции активации микросфер. При выборе микросфер, метода их синтеза и сенсибилизации на них биомолекул необходимо учитывать, что многие реакционные группы теряются за счет гидролиза как при их синтезе, так и при сенсибилизации. Особое место в биотехнологии занимают полиакролеиновые носители. Их важным достоинством является наличие на поверхности микрочастиц альдегидных групп. Эти группы устойчивы в широком диапазоне рН среды и в мягких условиях легко образуют химическую связь с биологическими молекулами, что является принципиальным при изготовлении диагностических препаратов.In addition, for particles used in immunodiagnostic tests, the result of which is assessed by the sedimentation rate of agglutinates, special requirements may be imposed on the density of the polymer. Polymeric dispersions can contain groups on the surface that can directly react with biomolecules or form a chemical bond with them after the activation reaction of the microspheres. When choosing microspheres, a method for their synthesis and sensitization of biomolecules on them, it is necessary to take into account that many reactive groups are lost due to hydrolysis both during their synthesis and during sensitization. Polyacrolein carriers occupy a special place in biotechnology. Their important advantage is the presence of aldehyde groups on the surface of microparticles. These groups are stable in a wide range of pH of the medium and, under mild conditions, easily form a chemical bond with biological molecules, which is fundamental in the manufacture of diagnostic preparations.
Известно несколько способов получения полиакролеиновых латексов с альдегидными группами на поверхности (7 - 10).Several methods are known for preparing polyacrolein latexes with aldehyde groups on the surface (7 - 10).
Известен способ получения полиакролеиновых латексов анионной осадительной полимеризацией акролеина в щелочной среде (8), где рН более 11 при постепенном введении раствора щелочи в раствор акролеина и только в присутствии специально синтезированного эмульгатора-продукта взаимодействия олигомеров полиглютарового альдегида с бисульфитом натрия. Полимеризация продолжается 10 часов при комнатной температуре.There is a known method of producing polyacrolein latexes by anionic precipitation polymerization of acrolein in an alkaline medium (8), where the pH is more than 11 with the gradual introduction of an alkali solution into the acrolein solution and only in the presence of a specially synthesized emulsifier-product of the interaction of polyglutaraldehyde oligomers with sodium bisulfite. Polymerization lasts 10 hours at room temperature.
Однако, способ отличается плохой воспроизводимостью, что связано с особенностью полимеризации акролеина в водной щелочной среде, сложностью контроля скорости введения щелочного раствора и нестандартностью используемого эмульгатора, кроме того этот метод слишком длителен.However, the method is characterized by poor reproducibility, which is associated with the peculiarity of the polymerization of acrolein in an aqueous alkaline medium, the difficulty of controlling the rate of introduction of an alkaline solution and the non-standardness of the emulsifier used, in addition, this method is too time-consuming.
Известен способ введения в поверхностный слой монодисперсных полимерных частиц альдегидных групп путем безэмульгаторной эмульсионной сополимеризации стирола или метилметакрилата с акролеином (11).A known method of introducing monodisperse polymer particles of aldehyde groups into the surface layer by emulsifier-free emulsion copolymerization of styrene or methyl methacrylate with acrolein (11).
Недостатком способа является то, что он не позволяет вводить в поверхностные слои частиц аминогруппы, поскольку присутствие незащищенных аминогрупп в составе реакционной смеси вызывает обрыв свободного радикального процесса роста цепи.The disadvantage of this method is that it does not allow the introduction of particles of the amino group into the surface layers, since the presence of unprotected amino groups in the composition of the reaction mixture causes the termination of the free radical process of chain growth.
За прототип выбран способ получения полиакролеиновых частиц с альдегидными группами на поверхности с повышенной химической стабильностью путем двухстадийной полимеризации (9). На первом этапе осуществляют традиционную анионную осадительную полимеризацию акролеина в водно-щелочной среде с добавлением раствора 0,2N КОН до рН 10,5-11,0. Реакционную смесь перемешивают при постепенно повышающейся температуре до 35°С в течение 1,5-2,5 часов пока рН не понизится до 7,5-8,0. Далее, на второй стадии проводят радикальную дополимеризацию. Для этого в реакционную смесь добавляют радикальные инициаторы (персульфат калия, динатрий изобисизомасянная кислота, пероксид бензоила) в количестве 3-6% от массы акролеина и процесс продолжают еще 2-3 часа при температуре от 40 до 90°С в атмосфере аргона. Для получения окрашенных латексов первую стадию процесса осуществляют в присутствии 0,02-1,5% от массы акролеина водорастворимого органического красителя.For the prototype, a method for producing polyacrolein particles with aldehyde groups on the surface with increased chemical stability by two-stage polymerization was chosen (9). At the first stage, traditional anionic precipitation polymerization of acrolein is carried out in an aqueous-alkaline medium with the addition of a 0.2N KOH solution to a pH of 10.5-11.0. The reaction mixture is stirred at a gradually increasing temperature to 35 ° C for 1.5-2.5 hours until the pH drops to 7.5-8.0. Further, in the second stage, radical prepolymerization is carried out. To do this, radical initiators (potassium persulfate, disodium isobisisomasyanic acid, benzoyl peroxide) are added to the reaction mixture in an amount of 3-6% by weight of acrolein and the process is continued for another 2-3 hours at a temperature of 40 to 90 ° C in an argon atmosphere. To obtain colored latexes, the first stage of the process is carried out in the presence of 0.02-1.5% by weight of acrolein of a water-soluble organic dye.
Недостатком способа является необходимость контроля оптической плотности реакционной смеси в условиях быстро протекающего процесса и момента введения в нее эмульгатора.The disadvantage of this method is the need to control the optical density of the reaction mixture under the conditions of a rapidly flowing process and the moment the emulsifier is introduced into it.
Кроме того способ достаточно сложный, длительный, двухстадийный и по сути является поверхностной модификацией акролеиновых латексов, полученных анионной полимеризацией в водно-щелочной среде.In addition, the method is rather complicated, time-consuming, two-stage and, in fact, is a surface modification of acrolein latexes obtained by anionic polymerization in an aqueous alkaline medium.
Общим недостатком полиакролеиновых латексов полученных анионной осадительной полимеризацией является низкая химическая стабильность и значительная загрязненность олигомерами.A common disadvantage of polyacrolein latexes obtained by anionic precipitation polymerization is low chemical stability and significant contamination with oligomers.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка нового способа создания синтетического полимерного латекса, отвечающего требованиям предъявляемым к носителям иммунореагентов, который позволяет в короткие сроки (не более 3 часов) получать качественные монодисперсные полимерные микросферы с альдегидными группами на поверхности для конструирования иммунодиагностических препаратов.The technical objective of the proposed invention is to develop a new method for creating a synthetic polymer latex that meets the requirements for carriers of immunoreagents, which allows in a short time (no more than 3 hours) to obtain high-quality monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups on the surface for the design of immunodiagnostic drugs.
Поставленная задача достигается тем что, в способе получения монодисперсных полимерных микросфер с альдегидными группами, включающем постановку реакции полимеризации с применением акролеина, осадительную дисперсную полимеризацию проводят в условиях одномоментно протекающих анионной и радикальной полимеризации путем предварительной подготовки реагентов с отмывкой и перегонкой акролеина в присутствии гидрохинона из расчета 0,2 г последнего на 100 мл акролеина при температуре (52-54)°С, затем осуществляют синтез полимерных микросфер, для этого в реактор емкостью 50 мл загружают 20 мл дистиллированной воды, в которую при постоянном перемешивании на электромагнитной мешалке вносят 0,1 г поливинилпирролидона (получая 0,5% водный раствор), 0,05 г персульфата калия (1% от массы акролеина), 6 мл (5 г) свежеперегнанного акролеина, далее при перемешивании в реакционную смесь по каплям добавляют 1 мл 5% раствора тетраметилэтилендиамина (ТЭМЭД), для получения бесцветных микросфер или 0,5 мл для получения окрашенных микросфер, после введения которого начинается процесс полимеризации, причем весь процесс проводят при перемешивании в течение 2,5 - 3 часов при комнатной температуре, получая бесцветные или окрашенные микросферы размером 1,3 - 2 мкм с содержанием альдегидных групп 1,3 ммоль\1г полимера.The task is achieved by the fact that, in the method of obtaining monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups, including setting up a polymerization reaction using acrolein, precipitation dispersed polymerization is carried out under conditions of simultaneous anionic and radical polymerization by preliminary preparation of reagents with washing and distillation of acrolein in the presence of hydroquinone based on 0.2 g of the latter per 100 ml of acrolein at a temperature of (52-54) ° C, then the synthesis of polymer microspheres is carried out, for this, 20 ml of distilled water is loaded into a 50 ml reactor, into which 0.1 g of polyvinylpyrrolidone (obtaining a 0.5% aqueous solution), 0.05 g of potassium persulfate (1% by weight of acrolein), 6 ml (5 g) of freshly distilled acrolein, then 1 ml of a 5% solution of tetramethylethylenediamine is added dropwise to the reaction mixture with stirring (TEMED), to obtain colorless microspheres or 0.5 ml for floor teachings of colored microspheres, after the introduction of which the polymerization process begins, and the whole process is carried out with stirring for 2.5 - 3 hours at room temperature, obtaining colorless or colored microspheres with a size of 1.3 - 2 microns with an aldehyde group content of 1.3 mmol \ 1g of polymer.
При этом для подготовки реагента ТЭМЭД, последний в количестве 0,05 мл растворяют в 1 мл дистиллированной воды, получая 5% раствор.At the same time, to prepare the TEMED reagent, the latter in an amount of 0.05 ml is dissolved in 1 ml of distilled water, obtaining a 5% solution.
Кроме того альдегидные группы определяют путем инкубации полимерной дисперсии с n-нитрофенилгидразином в 0,05М фосфатном буфере с рН 5,8, используя фотометр КФК-3, при этом анализ проводят путем смешивания 1 мл раствора n-нитрофенилгидразина и 100 мкл 5% суспензии полимера, пробы инкубируют в течение 6 часов при постоянном перемешивании и центрифугируют при 6 тыс.об/мин в течение 15 мин, а с помощью калибровочной кривой определяют конечную концентрацию n-нитрофенилгидразина в супернатанте, затем по разнице между исходной и конечной концентрацией, полученной после инкубации, рассчитывают количество альдегидных групп.In addition, aldehyde groups are determined by incubating the polymer dispersion with n-nitrophenylhydrazine in 0.05M phosphate buffer with pH 5.8 using a KFK-3 photometer, while the analysis is carried out by mixing 1 ml of a solution of n-nitrophenylhydrazine and 100 μl of a 5% polymer suspension , the samples are incubated for 6 hours with constant stirring and centrifuged at 6 thousand rpm for 15 minutes, and using the calibration curve, the final concentration of n-nitrophenylhydrazine in the supernatant is determined, then the difference between the initial and final concentration obtained after incubation , calculate the number of aldehyde groups.
Причем для приготовления 0,05М фосфатного буферного раствора (рН 5,8) 4 мл 0,2М двузамещенного фосфата натрия смешивают с 46 мл 0,2М однозамещенного фосфата натрия и доводят дистиллированной водой до 200 мл.Moreover, to prepare a 0.05M phosphate buffer solution (pH 5.8), 4 ml of 0.2M disubstituted sodium phosphate is mixed with 46 ml of 0.2M monosodium phosphate and brought to 200 ml with distilled water.
Кроме того для получения окрашенных микросфер, предварительно готовят 1% - водный раствор одного из красителей сафранина или тионина, а затем перед добавлением в реакционную смесь тетраметилэтилендиамина в эту смесь вносят 2 мл раствора сафранина или 1 мл раствора тионина.In addition, to obtain colored microspheres, a 1% aqueous solution of one of the safranin or thionine dyes is preliminarily prepared, and then, before adding tetramethylethylenediamine to the reaction mixture, 2 ml of safranin solution or 1 ml of thionine solution are added to this mixture.
При этом диаметр полимерных микросфер определяют методом электронной трансмиссионной микроскопии, для этого материал полимерной дисперсии наносят петлей на сетку подложку, избыток удаляют фильтровальной бумагой и высушивают, затем образцы просматривают при различном увеличении на трансмиссонном электронном микроскопе, используя программу для расчета диаметра частиц.In this case, the diameter of the polymer microspheres is determined by the method of electron transmission microscopy, for this, the material of the polymer dispersion is applied in a loop to the mesh of the substrate, the excess is removed with filter paper and dried, then the samples are viewed at various magnifications on a transmission electron microscope using the program for calculating the particle diameter.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Предварительно проводят подготовку необходимых для синтеза реагентов. Для полимеризации используют виниловый мономер - акролеин, который - первоначально очищают, для этого готовят водный раствор при массовом соотношении фаз мономер:вода = 1:4. Затем проводят перегонку полученной смеси в присутствии гидрохинона из расчета 0,2 г. гидрохинона на 100 мл акролеина. При этом перегонку проводят в вытяжном шкафу с подогревом. В работе используют фракцию, кипящую при 52-54°С.Preliminary preparation of the reagents necessary for the synthesis is carried out. For polymerization, a vinyl monomer, acrolein, is used, which is initially purified; for this, an aqueous solution is prepared at a mass ratio of the monomer: water phases = 1: 4. Then the resulting mixture is distilled in the presence of hydroquinone at the rate of 0.2 g of hydroquinone per 100 ml of acrolein. The distillation is carried out in a heated fume hood. A fraction boiling at 52-54 ° C is used in this work.
Далее 0,05 мл тетраметилэтилендиамина (ТЭМЭД) растворяют в 1 мл дистиллированной воды, получая 5% раствор. Навески персульфата калия 0,10 г и поливинилпирролидона 0,10 г готовят на лабораторных весах с точностью до 0,01 г. Готовят водные растворы красителей - сафранина, и тионина.Next, 0.05 ml of tetramethylethylenediamine (TEMED) is dissolved in 1 ml of distilled water, obtaining a 5% solution. Weighed portions of potassium persulfate 0.10 g and polyvinylpyrrolidone 0.10 g are prepared on a laboratory balance with an accuracy of 0.01 g. Aqueous solutions of dyes - safranin and thionine are prepared.
Кроме того заранее готовят 0,005М раствор однозамещенного фосфата калия для последующего исследования физико-химических свойств.In addition, a 0.005M solution of monosubstituted potassium phosphate is prepared in advance for the subsequent study of the physicochemical properties.
После этого проводят непосредственно процесс полимеризации винилового мономера - акриламида. Полимеризацию проводят в присутствии окислительно-восстановительной системы (персульфат калия - поливинилпирролидон - ТЭМЭД).After that, the process of polymerization of vinyl monomer - acrylamide is carried out directly. Polymerization is carried out in the presence of a redox system (potassium persulfate - polyvinylpyrrolidone - TEMED).
Д ля этого в реактор емкостью 50 мл загружают 20 мл дистиллированной воды, в которую при постоянном перемешивании на электромагнитной мешалке вносят 0,1 г поливинилпирролидона (получая 0,5% водный раствор), 0,05 г персульфата калия (1% от массы акролеина), 6 мл (5 г) свежеперегнанного акролеина, далее при перемешивании в реакционную смесь по каплям добавляют 1 мл 5% раствора ТЭМЭДа, (для получения бесцветных микросфер) или 0,5 мл для получения окрашенных микросфер, после введения которого начинается процесс полимеризации. Весь процесс проводят при перемешивании в течение 2,5 - 3 часов при комнатной температуре. Заключительный этап предложенной технологии складывается из определения физико-химических характеристик полимерных микросфер, а именно:To do this, 20 ml of distilled water is loaded into a 50 ml reactor, into which, with constant stirring on an electromagnetic stirrer, 0.1 g of polyvinylpyrrolidone (obtaining a 0.5% aqueous solution), 0.05 g of potassium persulfate (1% by weight of acrolein ), 6 ml (5 g) of freshly distilled acrolein, then, while stirring, 1 ml of a 5% TEMED solution (to obtain colorless microspheres) or 0.5 ml to obtain colored microspheres is added dropwise to the reaction mixture, after the introduction of which the polymerization process begins. The whole process is carried out with stirring for 2.5 to 3 hours at room temperature. The final stage of the proposed technology consists of determining the physicochemical characteristics of polymer microspheres, namely:
- Диаметр полимерных микросфер определяют методом электронной трансмиссионной микроскопии. Для этого нативный материал полимерной дисперсии наносят петлей на сетку-подложку, избыток удаляют фильтровальной бумагой и высушивают. Образцы рассматривают при различном увеличении на трансмиссионном электронном микроскопе, используя программу для расчета диаметра частиц.- The diameter of polymer microspheres is determined by electron transmission microscopy. For this, the native material of the polymer dispersion is applied in a loop onto a mesh-substrate, the excess is removed with filter paper and dried. The samples are viewed at various magnifications on a transmission electron microscope using a program to calculate the particle diameter.
- Для определения содержания активных аьдегидных групп проводят инкубацию полимерной дисперсии с n-нитрофенилгидразином в 0,05М фосфатном буфере с рН 5,8. Калибровочную зависимость поглощения на длине волны 392 нм от концентрации n-нитрофенилгидразина в присутствии 0,05М фосфатного буфера рН 5,8 получают с использованием фотометра КФК-3 (ЗОМЗ, РОССИЯ). Анализ исследуемых образцов путем смешивания 1 мл раствора n-нитрофенилгидразина и 100 мкл 5% суспензии полимера. Пробы инкубируют в течение 6 часов при постоянном перемешивании и центрифугируют при 6 тыс.об/мин. в течение 15 мин. С помощью калибровочной кривой определяют конечную концентрацию n-нитрофенилгидразина в супернатанте. По разнице между исходной и конечной концентрацией, полученной после инкубации, рассчитывают количество альдегидных групп.- To determine the content of active adehyde groups, the polymer dispersion is incubated with n-nitrophenylhydrazine in 0.05M phosphate buffer with pH 5.8. The calibration dependence of absorption at a wavelength of 392 nm on the concentration of n-nitrophenylhydrazine in the presence of 0.05M phosphate buffer pH 5.8 is obtained using a KFK-3 photometer (ZOMZ, RUSSIA). Analysis of the test samples by mixing 1 ml of a solution of n-nitrophenylhydrazine and 100 μl of a 5% polymer suspension. The samples are incubated for 6 hours with constant stirring and centrifuged at 6 thousand rpm. within 15 minutes. The calibration curve is used to determine the final concentration of p-nitrophenylhydrazine in the supernatant. From the difference between the initial and final concentration obtained after incubation, the number of aldehyde groups is calculated.
Предлагаемая технология, заявляемого способа, как совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно:The proposed technology, the proposed method, as a set of essential features, ensures the achievement of a technical result, namely:
- получение монодисперсного полимерного латекса с размером частиц 1,3-2,0 мкм оптимальными для носителя иммунореагентов;- obtaining monodisperse polymer latex with a particle size of 1.3-2.0 microns, optimal for the carrier of immunoreagents;
- химическую и механическую стабильность за счет присутствия реакционных альдегидных групп на поверхности частиц (1,3 ммоль\1 г полимера);- chemical and mechanical stability due to the presence of reactive aldehyde groups on the surface of the particles (1.3 mmol \ 1 g of polymer);
- в одностадийном процессе полимеризации в течение 2,5-3 часов при комнатной температуре.- in a one-stage polymerization process for 2.5-3 hours at room temperature.
Отличительными признаками заявляемого способа от прототипа являются: - технология осуществляется в одну стадию, полимеризация инициируется окислительно-восстановительной системой персульфат калия-поливинилпирролидон-тетраметилэтилендиамин. Эта система генерирует образование радикалов, а органическое основание ТЭМЭД (промотор) является источником гидроксил-ионов. Таким образом, одномоментно осуществляется радикальная и анионная полимеризация акролеина со сшивкой полимера во всем объеме образующихся латексных частиц.Distinctive features of the proposed method from the prototype are: - the technology is carried out in one stage, polymerization is initiated by the redox system potassium persulfate-polyvinylpyrrolidone-tetramethylethylenediamine. This system generates the formation of radicals, and the organic base TEMED (promoter) is the source of hydroxyl ions. Thus, radical and anionic polymerization of acrolein with crosslinking of the polymer in the entire volume of the formed latex particles is carried out simultaneously.
Пример 1.Example 1.
Подтверждающий практическое получение полиакролеинового латекса.Confirming the practical preparation of polyacrolein latex.
В 20 мл 0,5% поливинилпирролидона растворяют последовательно 0,05 г персульфата калия и 6 мл свежеперегнанного акролеина. К полученному раствору при постоянном перемешивании на электромагнитной мешалке добавляют 1 мл 5% водного раствора тетраметилэтилендиамина. Реакционную смесь перемешивают 3 часа при комнатной температуре. Получают бесцветные частицы со средним диаметром 1,4 мкм. Выход полимерного латекса составляет 80%.0.05 g of potassium persulfate and 6 ml of freshly distilled acrolein are dissolved in 20 ml of 0.5% polyvinylpyrrolidone. To the resulting solution with constant stirring on an electromagnetic stirrer add 1 ml of 5% aqueous solution of tetramethylethylenediamine. The reaction mixture is stirred for 3 hours at room temperature. Colorless particles with an average diameter of 1.4 μm are obtained. The polymer latex yield is 80%.
Пример 2.Example 2.
Демонстрирующий получение окрашенных полимерных микросфер.Demonstrating the preparation of colored polymer microspheres.
Процесс полимеризации проводят по описанной в примере 1 технологии, но в раствор акролеина перед полимеризацией вводят 2 мл 1% водного раствора красителя - сафранина-Т и полимеризацию инициируют добавлением в реакционную смесь 0,5 мл 5% водного раствора промотора-тетраметилэтилендиамина. Получают частицы красного цвета размером 2 мкм.The polymerization process is carried out according to the technology described in example 1, but 2 ml of a 1% aqueous solution of the dye - safranin-T is introduced into the acrolein solution before polymerization and the polymerization is initiated by adding 0.5 ml of a 5% aqueous solution of the promoter-tetramethylethylenediamine to the reaction mixture. Particles of red color with a size of 2 μm are obtained.
Пример 3.Example 3.
Демонстрирующий получение окрашенных полимерных микросфер.Demonstrating the preparation of colored polymer microspheres.
Процесс полимеризации проводят по описанной в примере 1 технологии, но в раствор акролеина перед полимеризацией вводят 1 мл 1% водного раствора тионина и полимеризацию инициируют добавлением в реакционную смесь 0,5 мл 5% водного раствора промотора-тетраметилэтилендиамина. Получают фиолетовые частицы с размером частиц 1,3 мкм.The polymerization process is carried out according to the technology described in example 1, but 1 ml of a 1% aqueous solution of thionine is introduced into the acrolein solution before polymerization and the polymerization is initiated by adding 0.5 ml of a 5% aqueous solution of a promoter-tetramethylethylenediamine to the reaction mixture. Violet particles with a particle size of 1.3 μm are obtained.
Пример 4.Example 4.
Подтверждающий практическое использование полимерного латекса в иммунодиагностике. Приготовление полимерного антигенного псевдотуберкулезного диагностикума.Confirming the practical use of polymer latex in immunodiagnostics. Preparation of polymeric antigenic pseudotuberculosis diagnosticum.
Дя получения псевдотуберкулезного полимерного антигенного диагностикума использовали бесплазмидный штамм H14/84 Y.pseudotuberculosis (из коллекции музея живых культур ФКУЗ Ростовского-на-Дону противочумного института). Готовят сенситин с использованием белков наружной мембраны Y.pseudotuberculosis. В качестве сенситина используют пул из 10 белковых антигенов с молекулярными массами в пределах 28-80 кДа, с концентрацией общего белка 0,9-1,3 мг/мл, который растворяют в 1 мл 0,1 М бикарбонатного буферного раствора (рН 9,2).To obtain a pseudotuberculosis polymeric antigenic diagnosticum, the plasmid-free strain H14 / 84 Y. pseudotuberculosis was used (from the collection of the Museum of Living Cultures of the FKUZ of the Rostov-on-Don Anti-Plague Institute). Sensitin is prepared using Y. pseudotuberculosis outer membrane proteins. As sensitin, a pool of 10 protein antigens with molecular weights in the range of 28-80 kDa, with a total protein concentration of 0.9-1.3 mg / ml, is used, which is dissolved in 1 ml of 0.1 M bicarbonate buffer solution (pH 9, 2).
Затем проводят иммобилизацию сенситина на полимерный носитель, представляющий собой суспензию микросфер из расчета 1 мг белка на 100 мг носителя. В качестве носителя используют сферические полимерные частицы окрашенные сафранином-Т (красные), размером 2 мкм, содержащие 1,3 мМ/г альдегидных групп. Инкубацию сенситина на носителе проводят в течение 2 часов при комнатной температуре при перемешивании на электромагнитной мешалке, после чего суспензию оставляют на 16-18 часов при температуре 4-6°С, затем блокируют несвязавшиеся аьдегидные группы, трижды отмывают забуференным физиологическим раствором (рН 7,2) и центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 мин. при комнатной температуре, после чего суспендируют в желатозо-сахарозной среде, создавая в разведение 1:1 и разливают в инсулиновые флаконы по 1 мл, после чего лиофилизируют. Полученный диагностикум дает возможность проводить исследования по выявлению антител к возбудителю псевдотуберкулеза в один этап с визуальным учетом цветной реакции. Результаты исследования получают ы течение 2 часов, что позволяет отнести полученный на полиакролеиновых микросферах препарат к средствам экспресс-диагностики.Then, sensitin is immobilized on a polymer carrier, which is a suspension of microspheres at the rate of 1 mg of protein per 100 mg of carrier. Spherical polymer particles colored with safranin-T (red), 2 μm in size, containing 1.3 mM / g of aldehyde groups are used as a carrier. The incubation of sensitin on the carrier is carried out for 2 hours at room temperature with stirring on an electromagnetic stirrer, after which the suspension is left for 16-18 hours at a temperature of 4-6 ° C, then unbound adehyde groups are blocked, washed three times with buffered saline (pH 7, 2) and centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes. at room temperature, then suspended in a gelatinous sucrose medium, creating a dilution of 1: 1 and poured into insulin vials of 1 ml, and then lyophilized. The resulting diagnosticum makes it possible to carry out studies to identify antibodies to the causative agent of pseudotuberculosis in one stage with visual consideration of the color reaction. The results of the study are obtained within 2 hours, which makes it possible to classify the preparation obtained on polyacrolein microspheres as a means of express diagnostics.
Пример 5.Example 5.
Подтверждающий практическое использование полимерного латекса в иммунодиагностике. Приготовление полимерного иммуноглобулинового антитоксического диагностикума для количественного определения токсинопродукции холерного вибриона.Confirming the practical use of polymer latex in immunodiagnostics. Preparation of polymeric immunoglobulin antitoxic diagnosticum for quantitative determination of toxin production of Vibrio cholerae.
Для получения диагностикума по определению токсинопродукции холерным вибрионом первоначально получают экспериментальные антитоксические иммунные кроличьи сыворотки. Для приготовления сенситина выделяют иммуноглобулины из кроличьих сывороток. Затем проводят иммобилизацию сенситина на полимерный носитель, представляющий собой фиолетовую суспензию микросфер размером 1,3 мкм окрашенную красителем тионин.To obtain a diagnosticum for the determination of toxin production by Vibrio cholerae, experimental antitoxic immune rabbit sera are initially obtained. For the preparation of sensitin, immunoglobulins are isolated from rabbit sera. Then, sensitin is immobilized on a polymer carrier, which is a violet suspension of microspheres with a size of 1.3 µm stained with the thionine dye.
Сенсибилизируют полимерный носитель полученными иммуноглобулинами. Для иммобилизации сенситина осадок отмытого носителя суспендируют в боратном буфере (рН8,4), добавляют к нему иммуноглобулины к холерному токсину и оставляют для контакта при перемешивании в течение 2 часов при 20°С. В результате альдегидные реакционные группы на поверхности частиц специфически взаимодействуют с аминогруппами белковых молекул иммуноглобулинов. После этого суспензию охлаждают до 4-5°С. и выдерживают при этой температуре 16-18 часов.The polymeric carrier is sensitized with the obtained immunoglobulins. To immobilize sensitin, the precipitate of the washed carrier is suspended in a borate buffer (pH8.4), immunoglobulins to cholera toxin are added to it and left for contact with stirring for 2 hours at 20 ° C. As a result, aldehyde reactive groups on the surface of particles interact specifically with amino groups of protein molecules of immunoglobulins. After that, the suspension is cooled to 4-5 ° C. and kept at this temperature for 16-18 hours.
Блокируют свободные альдегидные группы путем введения в суспензию 0,5%-ного раствора желатозы на забуференном физиологическом растворе (рН 7,0-7,1) и инкубацией в течение 2-х часов при комнатной температуре при постоянном перемешивании. В результате стабилизации желатоза позволяет блокировать не связавшиеся в процессе сенсибилизации с иммуноглобулинами реакционные группы на поверхности частиц.Free aldehyde groups are blocked by introducing a 0.5% gelatose solution into a suspension in buffered saline (pH 7.0-7.1) and incubating for 2 hours at room temperature with constant stirring. As a result of the stabilization of gelatosis, it allows blocking the reactive groups on the surface of the particles that did not bind to immunoglobulins during the sensitization process.
Суспензию диагностикума центрифугируют и трижды отмывают забуференным физиологическим раствором (рН 7,0-7,1) от избытка желатозы, а конечный осадок суспендируют в 0,1%-ном растворе желатозы в забуференном физиологическом растворе (рН 7,0-7,1).The suspension of the diagnosticum is centrifuged and washed three times with buffered saline (pH 7.0-7.1) from excess gelatose, and the final precipitate is suspended in 0.1% gelatose solution in buffered saline (pH 7.0-7.1) ...
Диагностикум предназначен для выявления холерного токсина и определения уровня токсинопродукции Vibrio cholerae серогруппы O1 в бульонных культурах при выделении из объектов внешней среды и от человека с помощью реакции латекс-агглютинации. Результаты исследования получают в течение 2 часов, что позволяет отнести полученный на полиакролеиновых микросферах препарат к средствам экспресс-диагностики.Diagnosticum is designed to detect cholera toxin and determine the level of toxin production of Vibrio cholerae serogroup O1 in broth cultures when isolated from environmental objects and from humans using the latex agglutination reaction. The results of the study are obtained within 2 hours, which makes it possible to classify the drug obtained on polyacrolein microspheres as a means of express diagnostics.
Использование предполагаемого изобретения позволяет за счет нового способа в короткие сроки получать качественные монодисперсные полимерные микросферы с альдегидными группами на поверхности микросфер в одностадийном процессе осадительно дисперсной полимеризации.The use of the proposed invention allows, due to the new method, in a short time to obtain high-quality monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups on the surface of the microspheres in a one-stage precipitation-dispersed polymerization process.
Полученные по предложенному способу микросферы могут быть использованы при получении иммобилизованных ферментов, антител, токсинов, лекарственных препаратов и других соединений с целью применения их в научной и практической деятельности, в частности, в качестве аффинных сорбентов. Кроме того на их основе могут разрабатываться суспензионные иммунодиагностические препараты.The microspheres obtained by the proposed method can be used to obtain immobilized enzymes, antibodies, toxins, drugs and other compounds with the aim of using them in scientific and practical activities, in particular, as affinity sorbents. In addition, suspension immunodiagnostic preparations can be developed on their basis.
Источники информацииSources of information
1 Camargos Р.А.М., Almeida M.S., Cardoso I.,-Latex Particle Agglutination-Test in the Diagnosis of Haemophilus Influenzae Type B, Streptococcus Pneumoniae and Neisseria Meningitis A and Neisseria Meningitis С Meningitis in Infants and Children // J. Clin Epidemiol. 1995, Vol. 48, Iss. 10, P. 1245-1250. Gualano M.P., Grundy M.A., Coacley W.T. Ultrasound Enhansed Latex Agglutination of Bacteria Antigen in Urine // Brithish Journal of Biomedical Science. Vol. 52. Iss. 3. 1995. P. 178-183.).1 Camargos R.A.M., Almeida MS, Cardoso I., - Latex Particle Agglutination-Test in the Diagnosis of Haemophilus Influenzae Type B, Streptococcus Pneumoniae and Neisseria Meningitis A and Neisseria Meningitis C Meningitis in Infants and Children // J. Clin Epidemiol. 1995, Vol. 48, Iss. 10, P. 1245-1250. Gualano M.P., Grundy M.A., Coacley W.T. Ultrasound Enhansed Latex Agglutination of Bacteria Antigen in Urine // Brithish Journal of Biomedical Science. Vol. 52. Iss. 3. 1995. P. 178-183.).
2. Peula-Garsia J.M., Molina-Bolivar J.A., Velasco J., Rojas A., Galisteo-Gonzalez F. Journal of Colloid and Interface Science. 2002. V. 245. №2. P. 230-2362. Peula-Garsia J. M., Molina-Bolivar J. A., Velasco J., Rojas A., Galisteo-Gonzalez F. Journal of Colloid and Interface Science. 2002. V. 245. No. 2. P. 230-236
3. Bang L.B.W The Latex Course. Bang Laboratories Inc. Carmel. Indianapolis. USA 1996. V43. Bang L.B.W The Latex Course. Bang Laboratories Inc. Carmel. Indianapolis. USA 1996. V4
4. KawaguchiH. \\ Prog. Polym. Sci. 2000. V.25. H.1171-12104. Kawaguchi H. \\ Prog. Polym. Sci. 2000. V.25. H.1171-1210
5. Ishii K., Kumagai Т., Kurihara M., Shiozawa Т., Noguchi H., Tozuka M., Ota H., Katsuyama T. // Clinica Chimica Acta. 2001. V. 312. №1. P. 231-233).5. Ishii K., Kumagai T., Kurihara M., Shiozawa T., Noguchi H., Tozuka M., Ota H., Katsuyama T. // Clinica Chimica Acta. 2001. V. 312. No. 1. P. 231-233).
6. Santos R.M., Forcada J. // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2001 V. 12. №2. P. 173-1806. Santos R. M., Forcada J. // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2001 V. 12. No. 2. P. 173-180
7. Прокопов Н.И. Грицкова, В.Р.Черкасов, A.E. Чалых \\ Успехи химии 1996 т. 65 (2) с. 179)7. Prokopov N.I. Gritskova, V.R. Cherkasov, A.E. Chalykh \\ Uspekhi khimii 1996 vol. 65 (2) p. 179)
8. B. Schlund, T. PithM. Lambla\\Macromol.Chem.Suppl. 10/11 419 (1985).8. B. Schlund, T. Pith M. Lambla \\ Macromol.Chem.Suppl. 10/11 419 (1985).
9. Авторское Свидетельство 1565846 СССР 1990 Бюл. изобретений(19), 108(1990)9. Inventor's Certificate 1565846 USSR 1990 Byul. inventions (19), 108 (1990)
10. «Способ получения монодисперсного синтетического полимерного латекса с карбоксилированной поверхностью частиц», пат. №2164919, кл. C08F 2/22, опубл. 10.04.2001 Бюл. №3110. "Method of obtaining monodisperse synthetic polymer latex with carboxylated surface of particles", US Pat. No. 2164919, cl. C08F 2/22, publ. 10.04.2001 Bul. No. 31
11. Меньшикова А.Ю. Евсеева Т.Р. Чекина Н.А. и др. «Монодисперсные микросферы на основе сополимеров акролеина» \\ Журнал прикладная химия. 2001. Т.1.74 №10. С. 1677.11. Menshikova A.Yu. Evseeva T.R. Chekina N.A. et al. "Monodisperse microspheres based on acrolein copolymers" \\ Journal of Applied Chemistry. 2001. T. 1.74 No. 10. S. 1677.
12. «Способ получения псевдотуберкулезного антигенного полимерного диагностикума»,пат. №2430376, кл. G01N 33/53, опубл. 27.09.2011 г. Бюл. №2712. "Method for obtaining pseudotuberculosis antigenic polymeric diagnosticum", US Pat. No. 2430376, cl. G01N 33/53, publ. September 27, 2011 Byull. No. 27
13. »Способ получения диагностикума для определения токсина холерного вибриона, выделенного из объектов окружающей среды», пат. №2703282, кл. A61K 39/106, опубл. 16.10.2019 Бюл. №29.13. "A method of obtaining a diagnosticum for the determination of Vibrio cholerae toxin isolated from environmental objects", US Pat. No. 2703282, cl. A61K 39/106, publ. 10/16/2019 Bul. No. 29.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020137228A RU2751881C1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Method for producing monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020137228A RU2751881C1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Method for producing monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751881C1 true RU2751881C1 (en) | 2021-07-19 |
Family
ID=77019946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020137228A RU2751881C1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Method for producing monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751881C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61171707A (en) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Nippon Kayaku Co Ltd | Production of polyacrolein fine particles |
US4783336A (en) * | 1981-07-01 | 1988-11-08 | Yeda Research And Development Company, Ltd. | Polyacrolein-type microspheres |
SU1565845A1 (en) * | 1987-08-14 | 1990-05-23 | Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина | Method of obtaining polyacrolein latexes |
SU1565846A1 (en) * | 1987-08-14 | 1990-05-23 | Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина | Method of obtaining oligodien with hydroxylic groups |
SU1620939A1 (en) * | 1989-02-24 | 1991-01-15 | Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина | Method of producing carrier for immunodiagnosis |
US9050580B2 (en) * | 2006-10-19 | 2015-06-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for production of microcapsule |
-
2020
- 2020-11-11 RU RU2020137228A patent/RU2751881C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4783336A (en) * | 1981-07-01 | 1988-11-08 | Yeda Research And Development Company, Ltd. | Polyacrolein-type microspheres |
JPS61171707A (en) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Nippon Kayaku Co Ltd | Production of polyacrolein fine particles |
SU1565845A1 (en) * | 1987-08-14 | 1990-05-23 | Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина | Method of obtaining polyacrolein latexes |
SU1565846A1 (en) * | 1987-08-14 | 1990-05-23 | Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина | Method of obtaining oligodien with hydroxylic groups |
SU1620939A1 (en) * | 1989-02-24 | 1991-01-15 | Институт биоорганической химии им.М.М.Шемякина | Method of producing carrier for immunodiagnosis |
US9050580B2 (en) * | 2006-10-19 | 2015-06-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for production of microcapsule |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0054249B2 (en) | Immunoparticles and process for preparing the same | |
JPH0717697B2 (en) | Bioactive reagents made from carboxy-containing polymers, analytical elements and methods of use | |
CA2452766C (en) | Carrier particle latex for assay reagent and assay reagent | |
CN103460046B (en) | Measure reagent latex particle, sensitizing latex particle and immunoturbidimetry with measuring reagent | |
US9465033B2 (en) | Latex particles for agglutination assay | |
JPS58209984A (en) | Carrier composed of granular polymer | |
JPH0795065B2 (en) | Water-insoluble reagent, element containing the same and method of using the same | |
RU2751881C1 (en) | Method for producing monodisperse polymer microspheres with aldehyde groups | |
JPS59116548A (en) | Diagnostic chemical containing hydrophilic latex particle | |
JP2019189825A (en) | Particle, and method for producing the same | |
JP2021063225A (en) | Particles and method for producing particles | |
US6548310B1 (en) | Particle for diagnostic agent and turbidmetric immunoassay using the same | |
CN112798788A (en) | Sealing reagent, method and kit for improving suspension stability of latex microspheres | |
WO2019208672A1 (en) | Particles, method for producing particles, affinity particles, reagent and kit including same, and method for detecting target substance | |
US9383356B2 (en) | Latex particles for particle agglutination assay | |
JP2947600B2 (en) | Immunoassay | |
EP0286687B1 (en) | Carrier latex for diagnostic reagent | |
JP3700181B2 (en) | Immunological diagnostics and carriers | |
JPS61171707A (en) | Production of polyacrolein fine particles | |
JP2008215816A (en) | Hollow polymer particle for immunodiagnosis, its manufacturing method, and reagent for immunodiagnosis | |
JP3954900B2 (en) | Immunoassay reagent and immunoassay | |
JPH04166767A (en) | Gelatin coated particle | |
JPH03281510A (en) | Production of polymer particle | |
US20180282491A1 (en) | Polymer microparticles provided with microphase separation structure grains, reagent for particle immunoassay using same, and particle immunoassay method | |
WO2017090721A1 (en) | Method of determining quantity of objects to be detected in specimen |