单分散亚微米聚合物粒子的制作方法

专利名称：单分散亚微米聚合物粒子的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用于生物鉴定和其它应用的单分散聚合物粒子。本发明还涉及用于制备此类粒子的方法、此类方法中所用的中间体和使用该粒子的方法，以及其它主题。
背景技术：
用于制备聚合物的常见反应是自由基聚合，其用于由不饱和单体，例如苯乙烯和/ 或丙烯酸酯制造聚合物。自由基聚合可以通过乳液聚合或悬浮聚合进行。乳液聚合是用于制造尺寸大约100-500纳米的聚合物粒子的标准方法。产物经常被称作胶乳并且是水基漆的主要组分。在乳液聚合中，不饱和单体如刚提到的那样借助自由基聚合转化成聚合物。通常，该聚合在水中进行且单体具有低水溶性。在典型程序中，将单体，例如苯乙烯，与水和表面活性剂混合并将该混合物搅拌以制备相对较大的苯乙烯液滴(1-10微米)。加入水溶性引发剂。该引发剂分解成两个自由基并引发与已溶解在水相中的单体反应。在苯乙烯的情况下，生长的链很快变得不溶于水， 且分子聚集成纳米级粒子。如果引发阶段短，则所得粒子可以是单尺寸的。粒子随后通过下列机理生长单体经由水相扩散到聚合物粒子中。通过从水相中吸附生长的聚合物，引发粒子中的聚合。由于粒子如此小，粒子中只能同时存活一个自由基，第二生长链的吸附因此将导致终止。当大液滴中的单体已经扩散到生长的粒子中并聚合时，聚合停止。乳液聚合取决于单体从大液滴转移至较小粒子和自由基吸附。如果使用高数量的交联单体-其高于10-15% -则小粒子会交联且聚合不继续。乳液聚合用于制造作为Ugelstad两步溶胀法的原材料的单尺寸晶种粒子。本申请教导了能够制造据信无法通过乳液聚合获得的亚微米高度交联的聚合物粒子的方法。已知通过两阶段法制造交联的多孔或实心单分散聚合物粒子，在已故John Ugelstad教授之后命名为Ugelstad法，其例如描述在EP-B-3905(Sintef)和 US-A-4530956 (Ugelstad)中。在 WO 00/61647 中描述了改进的 Ugelstad 法。在 Ugelstad 法中，使合适地通过乳液聚合制成的晶种粒子在两个步骤中通过加晶种的悬浮聚合转化成单分散粒子。在第一步骤中，通过制造相对低分子量的水不溶性物质的细(例如亚微米)水乳液和随后添加水混溶性有机溶剂(例如丙酮)以使该水不溶性物质扩散到晶种粒子中， 使晶种粒子溶胀。该水不溶性物质方便地为热活化的聚合引发剂。在第二步骤中，随后除去溶剂，以使该水不溶性物质锁定在晶种粒子中，该晶种粒子吸收大量单体以及交联剂，其由单体和交联剂扩散到晶种粒子中并稀释该水不溶性物质时熵的提高驱动。实践中，在晶种粒子溶胀和吸收水不溶性物质后，通常使含有它们的分散体与含有单体和交联剂的水乳液接触；选择水量以使水足以通过稀释除去水混溶性溶剂并将单体驱动到晶种粒子中。晶种粒子溶胀，并在例如通过加热而活化引发剂以引发聚合后，产生较大聚合物粒子。Ugelstad 法因此包括通过乳液聚合制造晶种粒子和通过悬浮聚合使晶种粒子膨胀。上述现有技术中描述的最小单分散粒子具有1微米的平均直径。
可以在最终溶胀和聚合阶段中使致孔剂与晶种粒子接触以使粒子为多孔的。致孔剂是不参与聚合反应的有机液体。其可以是该聚合物的良溶剂，在这种情况下其会制造小孔隙，或是该聚合物的差溶剂，在这种情况下其会形成大孔隙。本发明人还不能通过致孔剂的选择控制亚微米珠粒的孔隙形态以提供光滑外表面。在Ugelstad法的简化形式中，可以简单通过使用低聚晶种粒子实现提高的溶胀能力，例如其中该低聚物重均分子量相当于最多50个单体单元(在聚苯乙烯的情况下分子量为大约5000)。便利地，如果使用水溶性表面活性剂和较不水溶性的有机化合物的组合作为乳化剂，则可以制造极细的亚微米(例如0.05-0. 5微米)稳定水包油乳液。表面活性剂通常是离子型的，但另选可以是非离子型的。上述现有技术的Ugelstad方法在小粒子尺寸下不提供光滑单分散多孔粒子。尤其是，现有技术的方法在粒子尺寸下限不产生光滑粒子。相反，这些小的多孔粒子的外表面会是不规则的，例如在以例如10，000放大率观察时，例如与较大粒子相比时，看起来粗糙或多疙瘩。这种粗糙外观由孔隙的形态，例如过大的孔隙尺寸造成。

发明内容
发明内容概述本发明部分地基于下述认识，即比之前通过Ugelstad法制成的粒子小的粒子预计会与更大粒子相比(在每克基础上)提高使用它们的鉴定法的灵敏度和可再现性。例如，当与大于1微米直径的粒子相比时，亚微米粒子按每克计提供更多得多的粒子(图1)， 导致对于小样品的提高的表面积和更好的统计学。较小粒子会显著降低生物鉴定所需的生物材料的量，因为粒子本身将占据较少体积。此外，亚微米粒子可用于微-和纳-流控学和其它纳米技术领域。聚合物粒子可能具有不规则形状，其具有在放大条件下，例如在用扫描电子显微镜在10，000放大率下观看时，看起来粗糙或多疙瘩的表面。还已经认识到，对一些应用而言，提供制备具有赋予该粒子总体上光滑外观的表面的粒子的技术会是有益的；这种粒子的外观更接近规则球体而非不规则形状。因此已经认识到，光滑聚合物粒子与具有不规则形状的聚合物粒子相比时具有优点。一个优点在于，在粒子是磁性的情况下，与不规则粒子不同，光滑粒子在所有方向中提供均勻磁信号。这在暴露在磁场中时提供更一致的性能。光滑粒子的进一步优点在于，整个外表面都容易被例如溶液到达。当外表面例如被抗体官能化时，这一优点特别重要。连接到光滑粒子表面的任何部分上的抗体或其它配体能与溶液中存在的结合配对物相互作用， 可能地提供灵敏和可再现的鉴定法。连接到粗糙聚合物粒子表面上的抗体或其它配体可能位于溶液的可到达性有限的位点，从而降低鉴定法的灵敏度和/或可再现性。本发明据信以许多方式丰富聚合物粒子领域和它们的制造技术。因此，本发明提供具有如下特性的新型单分散亚微米聚合物粒子，所述特性据信无法重复获得，如果还可能的话，通过乳液聚合；此类特性可包括下列性能中的一种、两种、三种、四种或五种高交联；孔隙率；形态、溶胀特性和磁性(这可通过引入磁性粒子来完成)。本发明在其范围内包括具有据信之前通过Ugelstad聚合无法获得的特性的单分散亚微米聚合物粒子；此类特性可包括以下性能中的一种或多种形态(特别是在10，000的扫描电子显微镜放大率下观看时对眼睛呈现光滑或球形的多孔粒子)和尺寸。因此将认识到，本发明的某些实施方案包括具有据信通过之前的制造聚合物粒子的方法无法获得的特性的单分散亚微米粒子。本发明还用能够制造本文所述的聚合物粒子的Ugelstad法的变体丰富了聚合物粒子技术。本发明还提供可用在Ugelstad法中以控制最终产物粒子的孔尺寸和因此控制表面光滑度的新型晶种粒子。在这方面，本发明的多个方面建立在如下发现的基础上可通过控制形成晶种粒子的聚合物分子的尺寸来控制最终产物粒子的孔尺寸。本发明的产物、方法和用途不限于刚提到的主题，而是，但不限于，更充分描述在下面的说明书和权利要求书中并由附图例示。根据本发明的一个方面，提供单分散的交联亚微米聚合物粒子，即平均直径小于1 微米的单分散粒子。(“亚微米”意指小于1微米。)该粒子可以是磁性的。本发明包括包含基体聚合物和磁性粒子的单分散磁性聚合物粒子，该粒子具有小于1微米的平均直径。在一个实施方案中，该磁性粒子是超顺磁性晶体，在另一实施方案中它们是铁磁性的，例如该磁性粒子可以是亚铁磁性或超顺磁性铁氧化物晶体。本发明的另一方面在于具有光滑外表面的单分散的交联聚合物粒子。本发明包括具有光滑外表面的单分散的交联亚微米聚合物粒子。如下面更详细解释那样，“单分散”在本文中是指具有特定参数(例如粒子直径) 的低变化系数(CV)，例如小于20 %，特别小于15 %，例如小于10 %，有时小于5 %的CV的粒子。本发明在其范围内既包括多孔又包括实心的粒子。所谓“实心”粒子可具有如本领域中已知的极低孔隙率，并且另选被称作“密实”粒子。本文中公开的一类亚微米粒子是单分散的和多孔的。这些粒子可具有规定的表面特性。在一个亚类中，该表面是光滑的。在另一亚类中，在通过气体吸收分析测量时，粒子的比表面积为300平方米/克至700平方米/克。在本发明中进一步包括可用作制造所述亚微米粒子用的晶种粒子的单分散聚合物粒子，其中该晶种粒子具有50纳米至200纳米的平均直径，且其中在通过凝胶渗透色谱法测量时该聚合物具有大于1，000并小于70，000的平均重均分子量。在多个实施方案中， 平均直径为50纳米至小于200纳米。另一方面，提供用作加晶种的悬浮聚合中的晶种粒子的单分散聚合物粒子的制备方法，该方法包括乳液聚合法，该乳液聚合法包括形成包含烯键式不饱和单体和水溶性聚合引发剂的水分散体；和混合直至粒子成核开始；其特征在于该水分散体包含表面活性剂并在粒子成核开始后添加链转移剂，以致该聚合形成具有50纳米至200纳米平均直径的单分散晶种粒子，在通过凝胶渗透色谱法测量时，该聚合物具有大于1，000并小于70，000的平均重均分子量。在多个实施方案中，该晶种粒子的平均直径为50纳米至小于200纳米。本发明包括所提到的单分散晶种粒子作为Ugelstad法中的晶种粒子的用途。以此方式，该晶种粒子可用作本文所述的亚微米和/或光滑聚合物粒子的制备中的中间体。该Ugelstad法可包括(i)形成水分散体，其包含单分散晶种粒子，包含分子量低于5，000且在25°C下的水溶解度小于10_2克/升的有机化合物的细分液滴，和有机溶剂，该有机化合物可溶于该有机溶剂中，当形成该晶种粒子的聚合物具有相当于最多50个单体单元的平均分子量时，该有机溶剂是任选的；(ii)使该有机化合物扩散到单分散晶种粒子中，使得晶种粒子变得被活化；(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，并使该活化的晶种粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有单体，例如水溶性比该有机化合物大至少10倍的单体，和交联剂；(iv)使该单体扩散到活化的晶种粒子中以形成溶胀的晶种粒子的水分散体；和(ν)引发该溶胀的晶种粒子中的单体的聚合。本发明包括已通过本说明书中描述的方法获得的粒子。本发明还包括具有通过本文公开的方法获得的粒子的特性的粒子；而此类粒子可通过本文所述的方法获得，它们仅以它们的性质而非以它们的制造方法为特征，因此，针对由它们的特性规定的粒子的权利要求的保护范围仅取决于粒子的特性，而排除它们的实际制造方法。


下面参照附图进一步描述本发明的实施方案，其中图1是指示每克的珠粒数目与具有1. 5克/立方厘米粒子密度的本公开内容的珠粒的直径之间的关系的图表；图2提供Ugelstad法的概述；图3例示根据实施例1的程序形成的聚苯乙烯晶种粒子的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数(CV% )，其具有由0. 1-0. 17微米的直径范围测得的4%的主峰重均CV ；图4至6提供通过对包含低分子量聚合物的晶种粒子应用Ugelstad法形成的亚微米聚合物粒子的SEM图像；图7是显示在存在(菱形数据点)和不存在(正方形数据点)链转移剂的情况下十二烷基硫酸钠(SDQ浓度如何影响晶种粒子直径的图表；图8是例示通过凝胶渗透色谱法(GPC)测得的各种聚苯乙烯晶种粒子的分子量分布的图表；图9例示聚苯乙烯晶种粒子LI740的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数 (CV% )，其具有由0. 15-0. 50微米的直径范围测得的2%的主峰重均CV ；图IOA至IOD是四种不同亚微米多孔聚合物粒子的显微照片；图11例示多孔聚苯乙烯粒子LK321的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数 (CV% )，其具有由直径范围(0. 27微米-0. 7微米)测得的8%的主峰重均CV ；图12例示聚苯乙烯聚合物粒子L1713的通过盘式离心获得的直径和直径变化系数(CV% )，其具有由直径范围(0. 4微米-0. 6微米)测得的2%的主峰重均CV ；图13是现有技术MyOne 聚合物粒子的SEM ；
图14是商业样品1 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图15是商业样品2 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图16是商业样品3 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图17是商业样品4 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图18是商业样品5 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图19是商业样品6 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图20是商业样品7 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图21是商业样品8 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图22是商业样品9 的(a) SEM 和(b) TEM ；
图23是商业样品10 的(a) SEM 和(b)TEM ；
图24是商业样品11 的(a) SEM 和(b)TEM ；
图25是商业样品12 的(a) SEM 和(b)TEM ；
图26是商业样品13 的(a) SEM 和(b)TEM ；
图27显示使用高分子量晶种粒子制成的具有两种不同性质的对比聚合物粒子的
SEM图像；且图28显示在环氧树脂中浇铸的磁性聚合物粒子的横截面的SEM图像，其中铁氧化物显现为亮点。详述在本专利说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包含”和“含有”和它们的变体是指“包括但不限于”，它们无意于(而且不)排除其它结构部分、添加剂、组分、整数或步骤。在本专利说明书的整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外要求，单数包括复数。 特别地，除非上下文另外要求，如果使用不定冠词，本专利说明书应被理解为考虑复数以及单数。与本发明的特定方面、实施方案或实施例相关描述的特征、整数、特性、化合物、化学结构部分或基团应被理解为适用于本文所述的任何其它方面、实施方案或实施例，除非与其不相容。本专利说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和 /或由此公开的任何方法或工艺的所有步骤，可以以任意组合方式组合，除非其中此类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸至本专利说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征中的任何新的特征或任何新的组合，或延伸至由此公开的任何方法或工艺的步骤中的任何新的步骤或任何新的组合。读者要注意与本申请有关的与本专利说明书同时或在其之前提交的并与本专利说明书一起公开供公众审查的所有论文和文献，所有这些论文和文献的内容经此引用并入本文。本文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全文以其全文引用并入本文。如果冲突，以本专利说明书，包括定义，为准。本发明提供新型聚合物粒子和可用于制备该新型粒子的改性的Ugelstad法。本发明还提供用在该改性的Ugelstad法中的晶种粒子和使用可通过该改性的Ugelstad法获得的聚合物粒子的方法。本文所述的Ugelstad法因此涉及两种不同粒子，即经历溶胀和聚合过程以形成聚合物粒子的晶种粒子。术语“晶种粒子”和“聚合物粒子”因此在本文中如下使用“晶种粒子”是指可通过乳液聚合获得并用作该改进的Ugelstad法中的中间体的粒子。“聚合物粒子”是指可以在本文所述的改进的Ugelstad法中由晶种粒子通过悬浮聚合制成的粒子。在本专利说明书中提到的“平均”直径是指ζ-均直径，例如通过光子相关光谱学测得的ζ-均直径。但是，在本发明的整个范围内，还由此公开其中平均直径是例如通过CPS 盘式离心机测得的众数(mode)直径的实施方案。在本发明的整个范围内，还由此公开其中平均直径是中值直径的实施方案。但是，一些实施方案规定，聚合物粒子具有落在下列两个范畴的至少一项内的平均直径(i)特定范围的ζ-均直径；(ii)特定范围的中值直径。因此，落在本公开内容内的规定的一类粒子要求该粒子具有落在下列两个范畴的至少一项内的平均直径(i)小于1微米的ζ-均直径；(ii)小于1微米的中值直径；在这种情况下，粒子群如果属于范畴(i)或范畴(ii)或属于范畴(i)和(ii)两者，则将落在规定类别内。聚合物粒子本发明提供这样的粒子，其是聚合物的和单分散的。本发明包括粒子为多孔的实施方案和粒子为实心的实施方案。在本发明中不包括在含有磁性粒子的液体芯上包含聚合物壳的那类粒子。该粒子可具有至少100，例如至少1000的总数。“单分散”是指对多个粒子(例如至少100，更优选至少1000)而言，这些粒子具有小于20%，例如小于15%，通常小于10%和任选地小于8%，例如小于5%的它们的直径的变化系数(CV)。特别的一类聚合物粒子具有小于5%的CV。在本专利说明书的权利要求中提到时，CV定义为100乘以(标准偏差)除以平均值，其中“平均值”是指平均粒子直径且标准偏差是粒子尺寸的标准偏差。本公开内容还包括其中“平均值”是ζ-均或众数粒子直径的实施方案。根据惯例，对主模态，即主峰计算 CV,由此排除与聚集体相关的次要峰。因此，在该计算中可以扣除低于或高于模态尺寸的一些粒子，其例如可占总粒子数(即可检测粒子的那些)的大约90%。CV的这种测定可以在 CPS盘式离心机上进行。本发明还提供亚微米尺寸，即具有小于1微米的平均直径的单分散聚合物粒子。本发明还提供具有光滑外表面的单分散聚合物粒子。更特别地，本发明提供具有光滑外表面的单分散亚微米粒子。在一个实施方案中， 单分散亚微米粒子具有在10，000的扫描电子显微镜(SEM)放大率下观看时外观光滑的外表面。可以通过本专利说明书下文描述的Ugelstad法制造所述聚合物粒子。在一个实施方案中，本发明提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子 基本光滑的外表面 小于1微米的ζ-均直径
该粒子是多孔的 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15%。第二实施方案在于单分散的交联聚合物粒子是第一聚合物粒子群并具有下列特性 基本光滑的外表面 小于1微米的ζ-均直径 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15% 可溶胀性不大于第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知 Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为该悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的> 25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子，且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+ 二乙烯基苯总量的> 25重量％。本发明进一步提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子 小于1微米的Z-均直径， 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15% 通过气体吸附分析测量时的比表面积为300至700平方米/克。在另一实施方案中，本发明提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子 基本光滑的外表面 落在下列范畴中的至少一个内的平均直径⑴小于1微米的中值直径；(ii)小于1微米的Z-均直径 该粒子是多孔的 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15%。本发明的另一实施方案在于单分散的交联聚合物粒子是第一聚合物粒子群并具有下列特性 基本光滑外表面 落在下列范畴中至少一个内的平均直径⑴小于1微米的中值直径；(ii)小于 1微米的Z-均直径 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15% 第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为该悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的> 25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子，且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+ 二乙烯基苯总量的 > 25重量％。本发明进一步提供具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子 落在下列范畴中的至少一个内的平均直径⑴小于1微米的中值直径；(ii)小于1微米的Z-均直径， 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15%CN 102448995 A
说明书
8/39 页 通过气体吸附分析测量时的比表面积为300至700平方米/克。现在回到聚合物粒子，本专利说明书公开了交联聚合物粒子。交联粒子的一个特性在于，在置于该聚合物的良溶剂中时，粒子溶胀而非溶解。例如，甲苯和THF(四氢呋喃) 是苯乙烯聚合物的良溶剂，而THF也是丙烯酸系聚合物的良溶剂。该公开内容中包括包含可通过经计算提供至少2%交联的方法获得的交联聚合物的聚合物粒子。通过Ugelstad法制成的聚合物粒子中的交联度可以表示为悬浮聚合中所用的总单体中包括的交联剂单体的重量百分比(重量％)。因此，在悬浮聚合中所用的单体是例如苯乙烯和二乙烯基苯(DVB)的情况下，DVB(交联剂单体)的百分比经计算为基于DVB+苯乙烯总重量的重量百分比。典型交联度包括> 10重量％交联剂，例如> 15重量％交联剂， 或>20重量％交联剂，例如>25重量％交联剂，例如适合无孔(即实心)粒子的程度。交联度也可以为例如20-70重量％交联剂，例如30-60重量％交联剂，例如40-50重量％交联剂，例如适合多孔粒子的程度。如上所述，交联粒子在置于该聚合物的良溶剂中时溶胀。例如作为直径的提高量测得的溶胀量与交联度相关。交联度较高的粒子的溶胀通常将低于由类似聚合物制成但具有较低交联度的粒子。这种性质可用于通过将聚合物粒子样品与一系列具有已知的不同交联度的标样进行比较来测定样品中的相对交联度。例如，通过将粒子样品的可溶胀性与由相当的聚合物制成并使用25%如上所述的交联剂制备的参比粒子进行比较，可以确定粒子样品是否具有超过25%的交联度。为了提供化学上相当的参比粒子， 分析粒子样品(或更确切地，来自该样品的试样)以确定该样品由哪类聚合物制成。下面在本专利说明书中更详细提到合适的分析技术并可包括质谱法，其中热解质谱法尤其可用于测定交联聚合物的聚合物类型。在该聚合物分析中也可以使用FIlR和NMR。参比粒子和测试粒子合适地具有基本类似的平均直径，例如基本类似的ζ-均直径，例如参比粒子可具有与测试粒子士5%，例如士2%相同的平均直径。在一些情况下，将聚苯乙烯类测试粒子的交联与参比群进行比较。测试粒子的聚苯乙烯类身份可能是已知的或通过分析测定。通过Ugelstad法制造参比粒子，其中悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂的二乙烯基苯，该二乙烯基苯为已知量，例如苯乙烯+ 二乙烯基苯总量的25重量％。参比粒子和测试粒子合适地具有基本类似的平均直径。使测试粒子和参比粒子与溶胀剂，即合适的溶剂接触并使其溶胀。将测试粒子的溶胀(直径提高量)与参比粒子的溶胀进行比较，如果发现其小于参比粒子的溶胀，则推断交联度高于参比粒子，例如高于25%。由任何特定种类的聚合物制成的粒子采用不同溶剂时以不同量溶胀。选择产生相对较高溶胀度的溶剂是有利的，这可以凭经验选择。在聚苯乙烯类粒子的情况下，可以使用甲苯作为溶胀剂。本发明因此包括其中该聚合物粒子构成第一粒子群并具有第二聚合物粒子群的可溶胀性的聚合物粒子实施方案，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的> 25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+ 二乙烯基苯总量的> 25重量％。所述悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量可以为30-60%，任选地40-50%。该粒子合适地包含通过使一种或多种烯键式不饱和单体聚合制成的加成聚合物。特别地，该单体可以是乙烯基类，例如苯乙烯类单体或丙烯酸系单体。可以特别提到苯乙烯类单体。合适的单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和其它丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体。通过引入包含两个乙烯基的交联剂作为共聚单体，例如二乙烯基苯或乙二醇二甲基丙烯酸酯，可以实现交联。本发明包括使用交联剂的组合。作为特别的单体，可以提到苯乙烯， 对其而言，二乙烯基苯是合适的交联剂。在一些实施方案中，交联剂可包括烯属双键数大于 2，例如3的化合物。所述Ugelstad法包括由不饱和单体的自由基聚合构成的聚合反应。本公开内容因此包括聚合物粒子，其中聚合物(基体聚合物)衍生自不饱和单体的自由基聚合。因此， 通过引入包含两个烯属双键的交联剂(如本专利说明书中其它地方提到的那样，交联剂制备可包括其中烯属双键数大于2，例如3的分子)，获得交联，且该聚合物粒子含有引入聚合物网络中的此类交联剂的残基。已用于制造聚合物粒子的另选的交联法是在悬浮聚合粒子的情况下使用的路易斯酸催化的Davankov-型交联。在Davankov法中，通过使用乙烯基苄基氯(VBC)作为单体之一的悬浮聚合制造粒子。在已制成粒子后，在单独的反应中通过将粒子与FeCl3合并来使所述粒子交联，FeCl3催化如今引入聚合物链中的前体VBC 分子的-CH2Cl侧基与相邻苯基的偶联，以在两个苯基之间形成亚甲基桥-Ph-CH2-Ph-。应认识到的是，在可通过Ugelstad法获得的粒子中固有的是，它们不含这样的含有亚甲基桥连苯环的-Ph-CH2-Ph-片段，这提供了区分使用Davankov交联制成的悬浮聚合粒子和 Ugelstad粒子的方式。可想到的是，可通过一种或多种分析技术，例如NMR或质谱法，特别是NMR，测定这样的-Ph-CH2-Ph-片段的存在与否。本公开内容因此在其范围内包括不含-Ph-CH2-Ph-片段的单分散亚微米粒子。通过Ugelstad法制成的粒子在经历元素分析时可能不含氯，而据信，使用Davankov法制成的粒子将含有在未反应的-CH2Cl基团中的残余氯。本公开内容因此在其范围内包括不含氯的单分散亚微米粒子。通过悬浮聚合粒子的Davankov交联制成的聚合物网络因此不同于由Uge 1 stad聚合产生的那种。这种结构差异体现在物理-化学性质中，例如与溶剂吸收和溶胀性质相关。 因此，通过悬浮聚合形成中间凝胶型粒子和接着Davankov交联制成的聚合物粒子表现出比Ugelstad粒子高得多的可溶胀度，造成不同溶剂之间的大的溶胀和溶剂吸收差异。在该聚合物粒子可用在需要在溶剂之间，例如水性和有机溶剂(例如烃溶剂)之间进行切换的程序中的情况下，这种明显的行为差异是不利的。本发明的亚微米粒子可具有至少200纳米，例如至少300纳米，任选地至少400纳米的平均直径，如直径至少450纳米的粒子的情况下那样。该亚微米聚合物粒子可具有不大于900纳米，任选地不大于700纳米，例如不大于 600纳米的平均直径，如直径不大于500纳米的粒子的情况下那样。本发明包括平均直径为400纳米至800纳米，例如450纳米至700纳米的一类聚合物粒子。特定的聚合物粒子具有450纳米至650纳米，例如450纳米至550纳米的平均直径。在多个实施方案中，聚合物粒子可具有从200纳米，例如300纳米和任选地400纳米， 至450纳米的平均直径。可以如下文在标题“分析方法”下描述的那样测定晶种粒子的尺寸和粒子尺寸分布。一类聚合物粒子是多孔的。另一类聚合物粒子是无孔的。多孔粒子和，独立地，无孔粒子，可具有如刚刚指出的那样的平均直径。本公开内容包括比表面积为100至700平方米/克，例如300至600平方米/克， 或400至600平方米/克，例如450至550平方米/克的多孔聚合物粒子。通过气体吸附分析测定比表面积值。本公开内容包括通过气体吸附分析测得的比表面积，与密实粒子的理论比表面积的比率为至少10 1，例如10 1至150 1，例如10 1至120 1，如在10 1至 110 1情况下那样的多孔聚合物粒子。该比率可以为至少20 1，任选地至少50 1，例如至少80 1。因此，该比率可以为20 1或50 1至150 1，而在其它实施方案中， 其为20 1至120 1，或另选，50 1至120 1。在一些实施方案中，该比率为80 1 至150 1，例如80 1至120 1，如在80 1至110 1情况下那样。本公开内容包括比表面积大于30平方米/克，例如大于35或40平方米/克的磁性聚合物粒子。该比表面积可以例如为大于30平方米/克(例如大于40平方米/克)至 100平方米/克，例如至90平方米/克；在一些实施方案中，该比表面积不超过80平方米 /克，在特定实施方案中其不超过70平方米/克。可通过经本文所述的新型方法形成多孔粒子并随后在孔隙中引入磁性材料并涂布粒子来获得具有这些性质的粒子。本公开内容包括通过气体吸附分析测得的比表面积，与密实粒子的理论比表面积的比率为至少2 1，例如2 1至20 1，例如2 1至18 1，如在2 1至16 1情况下那样的磁性聚合物粒子。该比率可以为至少3 1，任选地至少4 1。因此，该比率可以为3 1或4 1至20 1，而在其它实施方案中，其为3 1至16 1，或另选，4 1 至16 1。在一些实施方案中，该比率为2 1至14 1，例如3 1至14 1。在无孔聚合物粒子的情况下，本公开内容包括比表面积小于20平方米/克的粒子。在一个实施方案中，该无孔粒子具有2至20平方米/克，特别是5至20平方米/克， 例如6至20平方米/克的比表面积。在另一实施方案中，比表面积为2至10，例如2至8 平方米/克。例如，密度为1. 05克/毫升且直径为900至300纳米的粒子会具有大约6至大约20平方米/克的比表面积。示例性的比表面积如下直径-0.3微米，密度2. 5克_升_">AS =8.0平方米/克
直径-0.9微米，密度2. 5克_升_">AS =2. 7平方米/克
直径-0. 3微米，密度1.8克_升_">AS =11. 1平方米,/克
直径-0. 9微米，密度1.8克_升_">AS =3. 7平方米/克
直径-0.3微米，密度1.05克/毫升->AS ==19. 0平方米:/克
直径-0.9微米，密度1.05克/毫升->AS ==5. 7平方米,/克。对多孔的涂布的磁性粒子而言，比表面积通常将是具有相同的平均粒子尺寸和密度的相应密实粒子的比表面积的至少两倍。涂布磁性珠粒的典型密度为1.8克/毫升。该磁性珠粒可具有更低密度(引入较少磁性材料)或更高密度。在实施方案中，涂布磁性珠粒的最大密度会为2. 5克/毫升。下面在本专利说明书中在标题“分析方法”下描述比表面积的测量。多孔聚合物粒子可以在孔隙中包含磁性材料，例如一种或多种磁性材料。通过在孔隙中引入磁性材料，可以保持本公开内容的光滑多孔亚微米粒子的光滑外观。本发明不限为磁性材料特性，例如该磁性材料可包含顺磁性、超顺磁性、铁磁性或亚铁磁性材料中的至少一种。一类聚合物粒子包含顺磁性材料。另一类聚合物粒子包含超顺磁性材料。又一类聚合物粒子包含铁磁性材料、亚铁磁性材料或两者。在这点上，更新读者关于这些术语的知识可能是有帮助的磁性对磁场有响应。顺磁性在移除磁场时，磁性中断。超顺磁性移除磁场时的磁性中断非常快速/瞬时。铁磁性各磁畴内的所有其磁性原子都对净磁化添加正贡献。在移除外部磁场后保持磁性。在居里温度以上变成顺磁性材料。亚铁磁性各磁畴内的一些磁性原子是对立的，但总体表现出净磁化。在移除外部磁场后保持磁性。在居里温度以上变成顺磁性材料。因此，在一类实施方案中，本文所述的聚合物粒子包含超顺磁性材料，特别是超顺磁性晶体。如果该聚合物粒子是多孔的，该聚合物粒子的超顺磁性晶体可以是能以超顺磁性晶型沉积在聚合物粒子上或其孔隙内的任何材料的那些。该磁性材料可包含或是铁氧化物，例如铁素体，例如磁铁矿或磁赤铁矿，或其组合。铁氧化物，例如磁铁矿或磁赤铁矿中的一部分铁可以被Al、Mn、Ni、Cu、Co、Zn、Ca、Ge、Te、Ti或Sn或其组合取代(即替代)。特别地，磁铁矿或磁赤铁矿的一部分铁可以被Mn取代。如所提到的那样，一些粒子含有磁铁矿和磁赤铁矿的组合；在这种情况下，磁铁矿或磁赤铁矿或两者可具有它们的铁含量的这样的部分取代。另外或另选，本公开内容的粒子可包括铁基金属纳米粒子和狗附合金纳米粒子，在任一情况下用以提高该粒子的饱和磁化。在一部分铁被一种或多种其它元素取代的情况下，取代总量可以为最多5摩尔％，例如0. 1至5摩尔％，例如0. 5至4摩尔％，例如 1至3摩尔％。在另一类实施方案中，该聚合物粒子是亚铁磁性的并特别可包含或是亚铁磁性铁氧化物晶体。因此，本公开内容包括包含选自亚铁磁性铁氧化物晶体、超顺磁性铁氧化物晶体及其组合的磁性粒子的如本文所述的聚合物粒子。聚合物粒子的磁性粒子可包含或是铁氧化物晶体。所存在的磁性材料的总数量通常大于20%，优选大于25%，合意地大于或等于 30%，例如最多85重量％或至少50重量％，例如30至80重量％。百分比是基于粒子总干重量计对磁性材料(例如金属氧化物)重量计算出的重量百分比。如果磁性材料由超顺磁性材料构成，因此，所存在的超顺磁性材料的总数量通常大于20%，优选大于25%，合意地大于或等于30%，例如最多85重量％或至少50重量％，例如30至80重量％，百分比各自是基于粒子总干重量计对磁性材料(例如金属氧化物)重量计算出的重量百分比。可以涂布聚合物粒子的外表面。作为示例性涂料，可以提到通过使表面官能化粒子与环氧化物单体或与多异氰酸酯，例如二异氰酸酯，和二醇反应而形成的那些，如 WO 2004/053490、WO 2005/015216或WO 2006/075185 (所有这些的内容全文经此引用并入本文)中所述。其它示例性涂料包括金属涂料，例如镀金或银、铜、锌或锡涂料，如WO 00/24005(全文经此引用并入本文)中所述。在粒子孔隙和粒子涂层中引入磁性粒子不显著改变外部形态，即光滑多孔亚微米
18粒子在通过SEM在10，000放大率下观看时保持目测为光滑的。可通过Ugelstad法获得并具有如本文所述引入的磁性材料的多孔聚合物粒子(参见为了描述引入磁性材料的方法的下文的标题“粒子制备”部分)的特性在于，该磁性材料以相对均勻的方式分布在整个粒子中，如图四中所示。该图显示，铁氧化物粒子无团集地分散在整个聚合物粒子中，尽管铁氧化物粒子的密度看起来朝粒子中心降低，但在圆周方向中没有密度变化。考虑到不存在粒子的团集和粒子的宽散布，对于实际目的，磁性材料的分布可被视为均勻的。对经磁化和涂布的原始多孔的粒子而言，存在两个独特的性质，其通常反映该聚合物粒子的多孔性质。1)磁性材料，例如铁氧化物，如上一段中所讨论的均勻分布在整个聚合物珠粒中 (孔隙中)2)对经磁化和涂布的原始多孔的聚合物粒子的比表面积将略大于相应的密实聚合物粒子的比表面积。相应的密实聚合物粒子(相同直径和密度)将具有理论比表面积As M对于 m = Ig 式=-,其中D =粒子直径(微米)P=密度(克/毫升)m=样品重量(克)A=表面积(平方米)As =比表面积(平方米/克)。可以通过氦比重计测定涂布的聚合物粒子的密度。使用Ugelstad法制成的经涂布和官能化的磁性粒子的比表面积的典型值为1微米粒子6-30平方米/克本发明的0. 5微米粒子10-70平方米/克。本发明因此在一些实施方案中包括直径小于1微米且比表面积大于30平方米/ 克，例如大于35或40平方米/克的磁性粒子。比表面积可以例如从大于30平方米/克 (例如大于40平方米/克)至100平方米/克，例如至90平方米/克；在一些实施方案中， 比表面积不超过80平方米/克，在特定实施方案中其不超过70平方米/克。补充或代替涂层，该聚合物粒子的表面可被提供有官能团或官能团组合，例如选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基或羟基。这种官能化能实现粒子进一步反应，例如能实现物质结合到粒子上。因此，如果需要，该涂布的磁性聚合物粒子的表面可以与所需物质进一步结合，例如通过偶联药物分子、报道标记物(例如发色团、荧光团、酶或放射性标记)或配体(例如抗体或抗体片段、金属离子络合剂、特异性结合配对物对的成员(例如生物素或链霉亲和素)、寡肽、寡核苷酸或寡糖。这种偶联可以是直接或间接的(因此可以涉及或不涉及使用偶联剂形成粒子与偶联到其上的物质之间的连接)并可以是可生物降解或不可生物降解的。如果该聚合物粒子要用于活性化合物的靶向释放，则可能需要可生物降解的偶联。如果需要这种衍生化，必须在粒子上提供用于连接结合物质的官能团；例如，如果涂布粒子，则可以控制涂层的侧基以提供适当的官能团(例如羧基、环氧基、羟基、氨基、甲苯磺酰基等官能团)。该官能化的涂布磁性粒子可以结合到亲和配体上，将根据其对特定被分析物(要确定其是否存在于样品中)的亲和力选择该亲和配体的性质。亲和分子因此可包含能够连接到磁性探针上的任何分子，其还能特异性识别特定被分析物。亲和配体因此包括单克隆抗体、多克隆抗体、抗体片段、核酸、寡核苷酸、蛋白质、寡肽、多糖、糖、肽、肽编码核酸分子、 抗原、药物和其它配体。合适的亲和配体的实例是公开文献中可得的并且是公知的。在本文中不进一步论述本领域中常规的另外结合配对物、次级亲和配体和连接基团的使用，尽管将认识到的是，如果需要，可以与本发明的粒子一起使用这些物类。从上文中将认识到的是，总数可为至少100，例如至少1，000的本公开内容的粒子包括以小于1微米的Z-均直径和单分散性为特征的粒子，所述单分散性便利地被定义为是小于15%和任选地小于12%，例如小于10%，如在小于5%的情况下的通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %。可以以本文所述的一个或多个附加性质表征该粒子，这些性质单个地或以各种组合将粒子与现有技术的粒子区分开(i)落在上述亚类中的ζ-均直径，例如(a)不大于900纳米、700纳米、600纳米或500纳米和/或(b)至少200纳米和/或(c) 400-800纳米，450-700纳米，450-650纳米， 450-550 纳米，200-450 纳米，或 300-450 纳米；(ii)在通过SEM以10，000放大率观看时基本上光滑的外表面，例如基本如其在图 4-6、IOC和IOD中呈现的那样的表面形态；(iii)指示交联度的特性，例如可溶胀性，对应于具有相当的基体聚合物并通过 Ugelstad法制成的粒子的那些，其中以Ugelstad法的悬浮聚合部分中所用的总单体(单体和交联剂单体)中所含的交联剂单体的重量百分比表示的交联度大于25% (例如至少 30%，例如，30-60%或40-50% )，特别地其中该悬浮聚合中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂的二乙烯基苯；(iv)制造粒子主体用的聚合物，即基体聚合物，选自如下单体的聚合物和共聚物 所述单体选自丙烯酸系单体(例如甲基丙烯酸酯)和苯乙烯类单体(例如苯乙烯)；(ν)该粒子是多孔的、密实的或磁性的(磁性粒子是现在在其孔隙中含有磁性材料并通常被涂布的前体多孔粒子)。在下列实施方案中，该粒子包含下列特征
权利要求
1.具有下列特性的单分散的交联聚合物粒子 基本光滑的外表面 小于1微米的Z-均直径 该粒子是多孔的 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15%。
2.权利要求1的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有不大于900纳米，任选地不大于 700纳米，进一步任选地不大于600纳米，再进一步任选地不大于500纳米的ζ-均直径。
3.权利要求1或2的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有至少200纳米，任选地至少 300纳米，例如至少400纳米的ζ-均直径。
4.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的变化系数(CV) %小于12%，任选地小于10%，进一步任选地小于5%。
5.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中该聚合物粒子构成第一粒子群并且具有的可溶胀性不大于第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的> 25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+ 二乙烯基苯总量的> 25重量％。
6.权利要求5的聚合物粒子，其中所述悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为 30-60 %，任选地 40-50 %。
7.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中该粒子具有在通过气体吸附分析测量时 300至700平方米/克的比表面积。
8.权利要求7的聚合物粒子，其中测得的比表面积为400至600平方米/克，任选地其中测得的比表面积为450至550平方米/克。
9.权利要求1至6任一项的聚合物粒子，进一步包含磁性材料，任选地其中该磁性材料是金属氧化物或合金，例如亚铁磁性或超顺磁性铁氧化物晶体，进一步任选地其中该磁性材料基本上位于所述聚合物材料的孔隙中。
10.权利要求1至6任一项的聚合物粒子，进一步包含超顺磁性材料，任选地其中该超顺磁性材料是金属氧化物或合金，进一步任选地其中该超顺磁性材料基本上位于所述聚合物材料的孔隙中。
11.权利要求10的聚合物粒子，其中该超顺磁性材料包含铁素体或涂布的铁基或铁-镍合金纳米粒子，任选地其中该超顺磁性材料包含选自磁铁矿、磁赤铁矿或者磁铁矿或磁赤铁矿的铁素体，进一步任选地其中铁被最多5摩尔％的Al、Mn、Ni、Cu、Co、Si、Ca、Ge、 Te,Ti或Sn取代，进一步任选地其中该超顺磁性材料包含在任一情况下被最多5摩尔％锰取代的磁铁矿或磁赤铁矿。
12.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中外表面进一步包含涂层和/或官能团，任选地其中所述官能团选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基和羟基。
13.前述权利要求任一项的聚合物粒子，其中该聚合物包含交联聚合物，该交联聚合物选自下列单体材料中的一种或多种的聚合物和共聚物丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸酯，和苯乙烯类单体，任选地其中该聚合物是聚苯乙烯。
14.权利要求10或11的聚合物粒子，其包含基体聚合物，该基体聚合物选自苯乙烯类单体的聚合物和丙烯酸系单体的聚合物，任选地是聚苯乙烯；磁性晶体；聚合物涂层，该聚合物涂层任选地由至少一种环氧化物形成。
15.单分散的交联聚合物粒子，其是第一聚合物粒子群并具有下列特性 基本光滑的外表面 小于1微米的ζ-均直径 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15% 第二聚合物粒子群的可溶胀性，其中第二粒子群是通过已知Ugelstad法制造并由与第一群相当的聚合物制成的参比粒子，其中已知Ugelstad法的悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为该悬浮聚合阶段中所用的单体总重量的>25重量％，任选地其中第一聚合物粒子群是聚苯乙烯类粒子且参比粒子制备中的悬浮聚合阶段中所用的单体是苯乙烯和作为交联剂单体的二乙烯基苯，该二乙烯基苯的量为苯乙烯+ 二乙烯基苯总量的> 25 重量％。
16.权利要求15的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有不大于900纳米，任选地不大于 700纳米，进一步任选地不大于600纳米，再进一步任选地不大于500纳米的ζ-均直径。
17.权利要求15或16的聚合物粒子，其中该聚合物粒子具有至少200纳米，任选地至少300纳米，例如至少400纳米的ζ-均直径。
18.权利要求15至17任一项的聚合物粒子，其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的变化系数(CV) %小于12%，任选地小于10%，进一步任选地小于5%。
19.权利要求15至18任一项的聚合物粒子，其中所述悬浮聚合阶段中所用的交联剂单体的量为25-70重量％交联剂，任选地30-60重量％交联剂，进一步任选地40-50重量％交联剂。
20.权利要求15至19任一项的聚合物粒子，其中该粒子是无孔的并在通过气体吸附分析测量时具有5至30平方米/克的比表面积，任选地其中测得的比表面积为6至20平方米/克。
21.权利要求15至20任一项的聚合物粒子，其中所述外表面进一步包含涂层和/或官能团，任选地其中所述官能团选自羧酸、胺、甲苯磺酰基、环氧基和羟基。
22.权利要求15至21任一项的聚合物粒子，其中该聚合物包含交联聚合物，该交联聚合物选自下列单体材料中的一种或多种的聚合物和共聚物丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸酯，和苯乙烯类单体，任选地其中该聚合物是聚苯乙烯。
23.单分散的交联聚合物粒子，具有下列特性 小于1微米的ζ-均直径， 通过CPS盘式离心分析测量时的变化系数(CV) %小于15% 通过气体吸附分析测量时的比表面积为300至700平方米/克。
24.前述权利要求任一项的单分散粒子，其具有二氧化硅涂层。
25.前述权利要求任一项的单分散粒子，其中该聚合物粒子不包含亚甲基桥连苯基。
26.用作Ugelstad法中的晶种粒子的单分散聚合物粒子，其中该粒子具有50纳米至200纳米的ζ-均直径且该聚合物在通过凝胶渗透色谱法测量时具有大于1，000并小于 70, 000的平均重均分子量。
27.权利要求沈的聚合物粒子，其中平均重均分子量小于40，000，任选地小于30，000， 进一步任选地小于20，000，再进一步任选地小于15，000。
28.权利要求沈或27的聚合物粒子，其中平均重均分子量大于6，000，任选地大于 8，000，进一步任选地大于10，000，例如为8，000至20，000。
29.权利要求沈至28任一项的聚合物粒子，其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的CV小于10%，任选地小于5%。
30.权利要求沈至四任一项的聚合物粒子，其中该聚合物包含如下聚合物，该聚合物选自下列单体材料中的一种或多种的聚合物和共聚物丙烯酸系单体，例如甲基丙烯酸酯， 和苯乙烯类单体，任选地其中该聚合物是聚苯乙烯。
31.权利要求沈至30任一项的聚合物粒子在Ugelstad法中用于制造权利要求1至 25中任一项的聚合物粒子的用途。
32.权利要求31的用途，其中Ugelstad法包括形成水分散体，该水分散体包含所述聚合物粒子和如下的乳液，该乳液含有水不可溶的热活化的聚合引发剂和该引发剂可溶于其中的水混溶性有机溶剂，并使该引发剂扩散到所述聚合物粒子中；使该粒子与包含单体和交联剂的含水介质接触并使该单体和交联剂扩散到所述聚合物粒子中以形成溶胀粒子；和加热该粒子以活化所述聚合引发剂和使所述溶胀粒子内的单体和交联剂聚合，任选地其中所述单体包含丙烯酸系单体、苯乙烯单体或甲基丙烯酸酯单体。
33.制备用作Ugelstad晶种粒子的单分散粒子的方法，该方法包括乳液聚合法，该乳液聚合物法包括形成包含乙烯基类单体和水溶性聚合弓I发剂的水分散体；和搅拌直至粒子成核开始；其特征在于该水分散体包含表面活性剂并在粒子成核开始后添加链转移剂，以致该聚合形成具有 50纳米至200纳米的ζ-均直径的单分散晶种粒子，并在通过凝胶渗透色谱法测量时，该聚合物具有大于1，000并小于70，000的平均重均分子量。
34.权利要求33的方法，其中该表面活性剂在其临界胶束浓度以下存在。
35.权利要求33的方法，其中该表面活性剂以不大于2.5克/升，任选地不大于2克/ 升，进一步任选地不大于1. 7克/升，再进一步任选地不大于1. 5克/升的浓度存在。
36.权利要求33或34的方法，其中该表面活性剂以至少0.5克/升，任选地至少0. 8 克/升，进一步任选地至少1克/升，再进一步任选地至少1. 2克/升，再进一步任选地至少1.5克/升的浓度存在。
37.权利要求33至36任一项的方法，其中该表面活性剂是十二烷基硫酸钠。
38.权利要求33至37任一项的方法，其中该表面活性剂以至少95%的纯度提供，任选地其中该表面活性剂纯度为至少98%，再进一步任选地其中该表面活性剂纯度为99%。
39.权利要求33至38任一项的方法，其中该乙烯基类单体是丙烯酸系单体、苯乙烯单体或甲基丙烯酸酯单体，任选地其中该单体包含苯乙烯。
40.权利要求33至39任一项的方法，其中该链转移剂包含卤代烷，任选地三氯溴甲烷。
41.权利要求33至40任一项的方法，其中该链转移剂包含烷基硫醇，任选地丁基硫醇、 3-巯基丙酸异辛酯或辛基硫醇。
42.权利要求33至41任一项的方法，其中在可见粒子成核开始后大约5至15分钟，任选地在可见粒子成核开始后大约10分钟，开始链转移剂的添加。
43.权利要求33至42任一项的方法，其中在单一时间点添加链转移剂。
44.权利要求33至42任一项的方法，其中链转移剂经延长的时间添加，任选地以恒定速率添加20分钟至4小时，进一步任选地以恒定速率添加30分钟至1. 5小时。
45.权利要求33至44任一项的方法，其中所述引发剂是过硫酸盐。
46.权利要求33至45任一项的方法，其中所述水分散体进一步包含缓冲剂，任选地其中该缓冲剂是硼砂。
47.权利要求33至46任一项的方法，进一步包含使该单分散晶种粒子经历Ugelstad 工艺，其中Ugelstad工艺的悬浮聚合阶段(在存在多个聚合阶段的情况下的最后聚合阶段)中所用的总单体中所含的交联剂单体的重量百分比为>25重量％交联剂，以形成亚微米单分散粒子和小于1微米的ζ-均直径，任选地其中该亚微米单分散粒子是具有光滑外表面的多孔粒子，例如其中在通过气体吸附分析测量时，该亚微米单分散粒子具有300至700 平方米/克的比表面积。
48.权利要求47的方法，其中该Ugelstad工艺包括 (i)形成水分散体，其包含单分散晶种粒子，包含分子量低于5，000且在25°C下的水溶解度小于10_2克/升的有机化合物的细分液滴，和有机溶剂，该有机化合物可溶于该有机溶剂中，当形成该晶种粒子的聚合物具有相当于最多50个单体单元的平均分子量时，该有机溶剂是任选的；( )使该有机化合物扩散到单分散晶种粒子中，以使晶种粒子变得被活化；(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，并使该活化的晶种粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有水溶性比该有机化合物大至少10倍的单体，和交联剂；(iv)使该单体扩散到活化的晶种粒子中以形成溶胀晶种粒子的水分散体；和 (ν)引发该溶胀晶种粒子中的单体的聚合。
49.制备单分散粒子的方法，包括Ugelstad工艺，其中该Ugelstad工艺包括 (i)形成水分散体，其包含单分散晶种粒子，其是权利要求26至30任一项的单分散聚合物粒子， 包含分子量低于5，000且在25°C下的水溶解度小于10_2克/升的有机化合物的细分液滴，和有机溶剂，该有机化合物可溶于该有机溶剂中，当形成该晶种粒子的聚合物具有相当于最多50个单体单元的平均分子量时，该有机溶剂是任选的；( )使该有机化合物扩散到单分散晶种粒子中，以使晶种粒子变得被活化；(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，并使该活化的晶种粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有水溶性比该有机化合物大至少10倍的单体，和交联剂；(iv)使该单体扩散到活化的晶种粒子中以形成溶胀晶种粒子的水分散体；和(ν)引发该溶胀晶种粒子中的单体的聚合。
50.制备单分散粒子的方法，包括具有多于一个的溶胀和聚合阶段的Ugelstad工艺， 该Ugelstad工艺包括第一遍和最后一遍的下列步骤(i)至(vi)(i)形成水分散体，其包含单分散晶种粒子(第一遍)或中间粒子(最后一遍和任选的中间一遍)，包含分子量低于5，000且在25°C下的水溶解度小于10_2克/升的有机化合物的细分液滴，和有机溶剂，该有机化合物可溶于该有机溶剂中，当形成该晶种粒子的聚合物具有相当于最多50个单体单元的平均分子量时，该有机溶剂是任选的；( )使该有机化合物扩散到单分散晶种粒子中，以使晶种粒子变得被活化；(iii)当存在所述有机溶剂时，从晶种粒子内部除去所述有机溶剂，和使该活化的晶种粒子或中间粒子与水性载剂接触，该水性载剂含有水溶解度为该有机化合物的至少10倍的单体和，仅在最后一遍中，含有交联剂；(iv)使该单体和，仅在最后一遍中，使交联剂扩散到活化的晶种粒子或中间粒子中以形成溶胀晶种粒子或中间粒子的水分散体；和(vi)引发该溶胀晶种粒子中的单体和仅在最后一遍中的交联剂的聚合。
51.权利要求48至50任一项的方法，其中该有机化合物是聚合引发剂，任选地其中该有机化合物是有机过氧化物，进一步任选地其中该有机过氧化物是过氧化二辛酰基。
52.权利要求48至51任一项的方法，进一步包括在步骤(iii)中使晶种粒子与致孔剂接触，任选地其中该致孔剂是甲苯。
53.权利要求48至52任一项的方法，其中通过选择水混溶性有机溶剂和使该晶种粒子与过量的水性载剂接触，来从晶种粒子内部除去有机溶剂，由此所述有机溶剂扩散到所述水性载剂中。
54.权利要求48至53任一项的方法，其中交联剂单体的重量百分比为单体+交联剂总量的大于25重量％，任选地大于30重量％，例如该单体是或包含苯乙烯和二乙烯基苯的混合物，其中该二乙烯基苯构成苯乙烯和二乙烯基苯总重量的至少25%。
55.权利要求47至M任一项的方法，其中在Ugelstad工艺后，该单分散粒子进一步包含权利要求1至8和13任一项或允许的组合中所述的特征。
56.权利要求47至55任一项的方法，其中该水分散体进一步包括致孔剂，其中使用 Ugelstad工艺制成的单分散粒子是多孔的，且该方法进一步包括在孔隙中沉积磁性材料 (例如超顺磁性材料)，任选地其中该致孔剂选自有机酸、醇、酯、芳族溶剂，具有最多12 个碳的任选地取代的脂族烃(例如甲苯、环己醇、乙酸丁酯、丙烷、戊烷、环戊烷、环丁烷、庚烷、甲基氯、乙基氯、二氯二氟甲烷)及其组合；和/或该磁性材料是金属氧化物或合金，例如亚铁磁性或超顺磁性铁氧化物晶体。
57.权利要求56的方法，其中该磁性材料是如权利要求11中所限定的超顺磁性材料。
58.权利要求47至57任一项的方法，进一步包括将涂层和/或官能团添加到使用 Ugelstad工艺制成的亚微米单分散粒子的外表面上，任选地其中所述官能团选自羧酸、胺、 甲苯磺酰基、环氧基和羟基。
59.包含基体聚合物和磁性晶体的单分散磁性聚合物粒子，该粒子具有小于1微米的 ζ-均直径并在通过盘式离心分析测量时具有小于15%的CV。
60.权利要求59的单分散粒子，其具有光滑的外表面。
61.权利要求59或60的单分散粒子，其中该基体聚合物是聚苯乙烯。
62.权利要求59至61任一项的单分散粒子，其具有400至800纳米的ζ-均直径。
63.权利要求59至62任一项的单分散粒子，其中该顺磁性晶体是超顺磁性晶体。
64.权利要求59至63任一项的单分散粒子，其中该顺磁性晶体是铁氧化物晶体。
65.权利要求59至64任一项的单分散粒子，其进一步包含由一种或多种环氧化物形成的涂层聚合物。
66.权利要求59至65任一项的单分散粒子，其中该基体聚合物是交联的并且不包含亚甲基桥连苯基。
67.通过权利要求31或32的用途或权利要求33至57任一项的方法获得的粒子。
68.具有通过权利要求31或32的用途或权利要求33至57任一项的方法获得的粒子的特性的粒子。
69.多个根据权利要求1至25和59至68任一项的单分散亚微米粒子在通过寡核苷酸连接和检测测序中的用途，例如它们用于形成包含经由核酸偶联到底物，任选地玻璃表面上的多个粒子的产品。
70.形成产品的方法，包括使权利要求1至25和59至68任一项的单分散亚微米粒子偶联到核酸上，并任选地进一步包括将所得载有核酸的粒子固定在表面上。
全文摘要
本发明涉及单分散的交联聚合物粒子，其包含具有基本光滑的外表面和小于1微米的平均直径的粒子，其中该粒子是实心或多孔的，且其中在通过CPS盘式离心分析测量时，该粒子的变化系数(CV)％小于15％。这些单分散的交联聚合物粒子可包含磁性材料并可用于各种应用。本发明还涉及用作Ugelstad工艺中的晶种粒子的单分散的聚合物粒子。
文档编号C08F2/22GK102448995SQ201080023454
公开日2012年5月9日 申请日期2010年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者A·莫尔特伯格, G·I·莫达尔, G·冯努姆, N·H·克休斯, S·利恩 申请人:茵维特罗根戴纳股份公司