专利名称：一种具有广谱和持久自发荧光的聚合物微球及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有广谱和持久自发荧光的聚合物微球及其制备方法，属于高分子材料领域，该聚合物微球适于作为示踪和校准材料等用于荧光分析检测技术领域。
背景技术：
荧光聚合物微球作为荧光免疫分析、生物传感器、微流控芯片等现代仪器中的标准品和关键材料，被广泛应用于疾病诊断、药物发明、高通量分析、代谢过程分析等众多领域。随着近年来各应用领域的不断拓展，所涉及的待测分子在结构、理化性质、生物活性等方面的多样性不断增加，对荧光微球提出了更多性能的要求，如(1)荧光强度要稳定持 久，不易淬灭；(2)荧光发射光谱范围要宽，以满足多个波段的检测；(3)微球粒径尽可能均一，以保证测试重复性并减小系统偏差；(4)具备多孔高比表面积结构，以提供充足的负载容量装载功能材料如药物等；(5)制备成本较低等，降低检测成本。通过集成这些性能，以期获得更快速、高效、低廉的检测分析结果。目前，在微球上引入荧光基团的主要途径有以下几类(I)表面改性，即在微球表面接枝发光基团，该法发光稳定，但操作复杂、对实验要求高，且制备技术多被国外垄断，价格非常昂贵，致使测试成本居高不下；(2)负载途径，即在微球中包埋或吸附荧光物质，该法简单易行，但荧光染料结合不稳定，易泄露，导致淬灭增强等问题，并且泄露的荧光素毒性也降低了该类微球的生物安全性；(3)单体共聚途径，即将特异性荧光单体与微球骨架单体共聚成球，该法荧光分子结合非常稳定，但可选的荧光单体有限且制备非常困难。基于现有途径存在的限制，如何在荧光微球上实现多种性能的集成并寻求简单易行的制备工艺是目前荧光微球材料发展的最新挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有广谱和持久自发荧光的聚合物微球。该产品特征在于，微球既具有广谱及持久稳定的自发荧光，又可具有较为均一的粒径以及高比表面积。其中，自发荧光的观察范围覆盖33(T380nm，45(T490nm和51(T560nm三个通道(见附图
I)。特别的，在405nm和488nm激发波长下有较强的吸收(见附图2、3)，自发荧光特征的耐久性在30天以上，特别的，可达720天以上(附图4 )。微球粒径在5 100 μ m范围内可控，粒径可以均一，粒径分布系数可〈15%，粒径分布系数CV按下式计算
权利要求
1.一种具有广谱和持久自发荧光的聚合物微球，其特征在于，微球既具有自发荧光，又具有粒径均一的尺寸并具有超高比表面积，其中，自发荧光的观察范围覆盖33(T380nm，45(T490nm和51(T560nm三个通道，特别的，在405nm和488nm激发波长下有较强的吸收，自发荧光特征的耐久性在30天以上。
2.如权利要求I所述的聚合物微球，其特征在于微球粒径可控，尺寸均一，微球粒径在5 ΙΟΟμπι范围内可控，粒径分布系数CV〈15%，CV按下式计算
3.如权利要求I所述的聚合物微球，其特征在于微球具有多孔结构和超高比表面积，孔径在0-50nm范围内，比表面积在2(Tl500m2/g范围内。
4.权利要求1-3中任意一项所述的具有广谱和持久自发荧光的聚合物微球的制备方法，包括如下步骤 (1)将含有单体、致孔剂、聚合引发剂、助表面活性剂的油相混合均匀； (2)将含有稳定剂、表面活性剂、无机盐、阻聚剂的水相混合均匀； (4)将油相与水相混合后搅拌形成乳液，或利用膜乳化技术将油相在压力作用下通过不同孔径的微孔膜进入水相形成均一乳液； (5)将乳液移至反应釜，升温悬浮聚合而成初始微球； (6)将初始微球洗涤干燥后，加入溶胀剂中溶胀，然后在金属催化剂作用下反应，洗涤烘干而成具有自发荧光的聚合物微球。
5.如权利要求4所述的方法，所述单体为油溶性的乙烯类、甲基丙烯酸类、丙烯酸类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酰胺类、丙烯酰胺类、双乙烯基类、二乙烯基苯类、三乙烯基类或苯乙烯类物质，或上述物质的混合物，单体在油相中的质量含量为19Γ100%。
6.如权利要求4所述的方法，所述致孔剂为溶于单体的惰性化合物或它们的混合物中的至少一种，包括短链烷烃如庚烷、己烷、十二烷、十六烷、甲苯、二甲苯等或它们的混合物，在油相中的质量分数为0°/Γ80%。
7.如权利要求4所述的方法，所述聚合引发剂是过氧化物类引发剂，如过氧化苯甲酰；或偶氮类引发剂，如偶氮二异丁腈，引发剂的用量为所有可聚合单体质量的O. 019Γ10%，助表面活性剂为可溶于单体的长链醇类，包括十二醇、十六醇等，用量为所有可聚合单体质量的 O.01% 30%。
8.如权利要求4所述的方法，所述稳定剂是水溶性聚合物如聚乙烯醇、明胶、纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等，含量为水相质量的O. f 10%;所述表面活性剂是十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠等，含量控制在水相质量的2%以内；无机盐是硫酸钠等钠钾类无机盐；阻聚剂是对苯二酚。
9.如权利要求4所述的方法，所述的膜乳化技术为陶瓷膜、玻璃膜等多种材料的微孔膜，膜孔径为flOym。
10.如权利要求4所述的方法，所述的催化反应过程中，所述的溶胀剂是二氯乙烷、乙酸乙酯、二硫化碳等，反应温度在10°C 10(TC，金属催化剂是氯化铝、氯化锌、三氟化硼或氯化铁 等，用量在5°/Γ40%，反应时间是6 24小时。
全文摘要
本发明提供一种具有广谱和持久自发荧光的聚合物微球产品及其制备方法。其特征是微球的自发荧光观察范围可覆盖330-380nm，450-490nm和510-560nm三个通道；荧光持续时间在30天以上；微球粒径在5~100μm范围内可控；粒径均一，分布系数<15%；比表面积在20-1500m2/g范围内。其制备方法是将含有单体和制孔剂等的油相通过膜乳化技术分散到水相中，形成水包油的均一乳液，然后升温悬浮聚合而成初始微球，初始多孔微球再经金属催化剂反应衍生而成具有自发荧光的微球产品。
文档编号C08F212/36GK102838982SQ20121023038
公开日2012年12月26日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者郝冬霞, 马光辉, 周炜清, 巩方玲, 苏志国 申请人:中国科学院过程工程研究所