聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法技術

聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法，涉及一種固相載體表面改性方法。1)將聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二異丁腈、單體GMA加入裝有乙醇和水混合溶劑的容器中，抽真空，充氮氣，回流反應后，得乳白色液體；2)將步驟1)所得乳白色液體離心洗滌，干燥后，得呈白色固體粉末的PGMA微球；3)將步驟2)所得PGMA微球加入乙二胺和去離子水中回流反應，離心洗滌，干燥，得呈白色固體粉末的PGMA-NH2微球；4)將步驟3)所得PGMA-NH2微球加入兩性離子羧基甜菜堿的甲醇溶劑中反應，離心洗滌，干燥，即得呈固體粉末的聚甲基丙烯酸縮水甘油微球。分散性好，反應條件溫和，對微球的形貌影響較小，操作簡便，反應成本低廉。

【技術實現步驟摘要】
聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法
本專利技術涉及一種固相載體表面改性方法，尤其是涉及一種聚甲基丙烯酸縮水甘油(PGMA)微球的合成及表面改性方法。
技術介紹
甲基丙烯酸縮水甘油(GMA)相對苯乙烯(St)等，具有較好的親水性及生物相容性，容易聚合成球，并且含有易于功能化的環氧基團，便于對其進行改性形成氨基、羧基或巰基等基團，可以直接參與多種反應及修飾，用于生物醫學靶標等的檢測。固體表面的非特異性吸附主要由靜電作用和疏水作用引起。聚乙二醇及其衍生物是應用最廣泛的一類抗非特異性吸附的材料，但是它是一種聚醚類物質，對有氧環境及過渡金屬特別敏感，容易被氧化。所以找到一種可以替代PEG的抗污染材料引起了人們的極大興趣。后來，兩性離子類材料(zwitterionic)如磷酸膽堿類(PC)、硫代膽堿類(SB)及羧基甜菜堿類(CB)物質逐漸開始代替PEG。兩性離子是一種同時含有陰陽離子基團的電中性物質，其抵抗非特性吸附主要是由于靜電作用形成的水合層可大大降低蛋白與表面的直接接觸。在這些兩性離子中，羧基甜菜堿(ZhengZhang,ShengfuChen,andShaoyiJiang,Biomacromolecules,2006,7,3311-3315)由于含有易于功能化的羧基基團，可用于抗體等的固定，得到了廣泛的關注。但是傳統方法中均是利用轉移自由基聚合反應(ATRP)反應進行羧基甜菜堿的修飾。在進行ATRP反應時，引入引發劑的過程需要避光操作，并且還需要在手套箱中稱量CuBr等，造成了操作的不方便，且對環境造成污染。所以如何實現操作簡便且環境友好的羧基甜菜堿修飾在PGMA微球的表面改性是一項非常有意義的工作。羧基甜菜堿是一種具有共軛雙鍵的α,β不飽和羰基化合物，可與氨基等親核基團發生邁克爾加成等反應，且反應條件簡單，易于操作等。而PGMA表面的環氧基團易于功能化為氨基等基團，與羧基甜菜堿發生邁克爾加成反應。所以本專利技術旨在利用該反應實現羧基甜菜堿在PGMA微球的表面改性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種合成工藝簡單且環境友好型、非特異性吸附較低的聚甲基丙烯酸縮水甘油(PGMA)微球的合成及表面改性方法，所制得的產物可用于生物靶標的高靈敏檢測。本專利技術包括以下步驟：1)將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、偶氮二異丁腈(AIBN)、單體GMA加入裝有乙醇和水混合溶劑的容器中，抽真空，充氮氣，回流反應后，得乳白色液體；2)將步驟1)所得乳白色液體離心洗滌，干燥后，得呈白色固體粉末的PGMA微球；3)將步驟2)所得PGMA微球加入乙二胺和去離子水中回流反應，離心洗滌，干燥，得呈白色固體粉末的PGMA-NH2微球；4)將步驟3)所得PGMA-NH2微球加入兩性離子羧基甜菜堿(CBAA)的甲醇溶劑中反應，離心洗滌，干燥，即得呈固體粉末的聚甲基丙烯酸縮水甘油微球(PGMA-NH2—CBAA)。在步驟1)中，所述單體GMA、偶氮二異丁腈(AIBN)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的質量比可為(50～60)∶1∶10；所述乙醇與水的體積比可為(8～8.5)∶1；所述回流反應的溫度可為72℃，回流反應的時間可大于8h。在步驟2)中，所述離心洗滌可采用去離子水離心洗滌；所述干燥可采用真空干燥。在步驟3)中，所述乙二胺與去離子水的體積比可為3∶2；所述回流反應的溫度可為80℃，回流反應的時間可為12h；所述離心洗滌可采用去離子水離心洗滌；所述干燥可采用真空干燥。在步驟4)中，所述反應的時間可為3天；所述離心洗滌可采用去離子水離心洗滌；所述干燥可采用真空干燥。與現有技術比較，本專利技術的突出優點在于：1)在利用分散聚合法合成PGMA微球時，GMA∶AIBN∶PVP質量比在(50～60)∶1∶10，乙醇∶水體積比為(8～8.5)∶1時可得到分散性較好的微球，且可控制PGMA微球的大小在2μm左右。2)在利用羧基甜菜堿對PGMA微球進行表面改性時，避免了傳統的ATRP反應中較嚴苛的反應條件，且避免了重金屬離子Cu2+的使用，環境友好。3)利用邁克爾加成反應修飾羧基甜菜堿時，反應條件溫和，對微球的形貌影響較小，且操作簡便。4)后處理操作簡單，反應成本低廉，有較大的合成應用前景。附圖說明圖1為本專利技術中PGMA微球合成及改性方法流程圖。圖2為本專利技術中PGMA微球的SEM圖。圖3為本專利技術中PGMA-NH2微球的SEM圖。圖4為本專利技術中PGMA-NH2-CBAA微球的SEM圖。圖5為本專利技術中PGMA微球改性前后的紅外光譜圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。由圖2可見，本專利技術利用分散聚合法制備的PGMA微球大小均一，分散性較好，粒徑約2μm。由圖3與圖4可見，本專利技術所用聚合物微球改性方法對微球形貌影響較小，修飾后PGMA微球仍可保持較分散狀態。由圖4可見，本專利技術利用邁克爾加成反應可成功的進行羧基甜菜堿在PGMA表面的修飾，1700cm-1是PGMAC＝O的特征吸收峰，907cm-1是PGMA環氧基團的特征吸收峰；乙二胺處理PGMA微球之后，907cm-1處環氧基團的特征吸收峰消失，出現了3300cm-1的-NH吸收峰；邁克爾加成反應之后，出現了CBAA–C(＝O)-N(-H)-特征峰，表明了CBAA在PGMA表面的成功修飾。表1為本專利技術中PGMA微球改性前后表面對蛋白質的非特異性吸附表征。由表1可見，本專利技術進行PGMA微球表面改性前后，表面的蛋白質非特異性吸附降低，達到了對聚合物微球改性的目的。表1下面給出本專利技術的具體實施例：實施例1(1)稱取0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，將其溶解在20mL8.5∶1的乙醇和水混合溶劑中，溶解后轉移到四口燒瓶中。(2)稱取0.05g偶氮二異丁腈(AIBN)和2.5g甲基丙烯酸縮水甘油(GMA)單體，超聲溶解后轉移到四口燒瓶中。(3)將四口燒瓶超聲10min后，四口燒瓶的一口用橡膠塞封住，一口連接真空線管用以抽真空和充氮氣，一口連接回流冷凝管，中口用以固定攪拌棒。安裝完畢后，抽真空，充氮氣，反復數次，180r/min攪拌速度下于72℃水浴中回流冷凝反應8h以上。(4)反應結束后，取出四口燒瓶中的白色乳液，離心去上清，后加入去離子水反復洗滌3次以上。最后，去上清，將白色沉淀真空干燥，即得PGMA微球白色固體粉末。從圖2可以看出，該方法得到的PGMA微球大小均一，分散性較好，粒徑約2μm。實施例21)稱取1g實施例1中所得PGMA微球白色固體粉末于100mL燒瓶中，加入20mL水和30mL乙二胺。2)燒瓶口連接回流冷凝管，80℃水浴條件下磁子攪拌反應12h。3)反應結束后，將白色乳液轉移到離心管中離心去上清后，用去離子水離心洗滌3次以上。最后，去上清，將白色沉淀真空干燥，即得PGMA-NH2微球白色固體粉末。從圖3可以看出，該方法得到的PGMA-NH2微球，形貌破壞很小，仍較好的保持分散均一的微球；從圖5的紅外譜圖可以看出，乙二胺處理PGMA微球之后，907cm-1處環氧基團的特征吸收峰消失，出現了3300cm-1的-NH吸收峰，表明乙二胺對PGMA的環氧基團成功開環，引入氨基。實施例31)稱取實施例2中所得PGMA-NH2微球0.4g于25mL圓底燒瓶中，加入0.16g羧基甜菜堿(CBAA)和12mL甲醇本文檔來自技高網...

【技術保護點】
聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法，其特征在于包括以下步驟：1)將聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二異丁腈、單體GMA加入裝有乙醇和水混合溶劑的容器中，抽真空，充氮氣，回流反應后，得乳白色液體；2)將步驟1)所得乳白色液體離心洗滌，干燥后，得呈白色固體粉末的PGMA微球；3)將步驟2)所得PGMA微球加入乙二胺和去離子水中回流反應，離心洗滌，干燥，得呈白色固體粉末的PGMA?NH2微球；4)將步驟3)所得PGMA?NH2微球加入兩性離子羧基甜菜堿的甲醇溶劑中反應，離心洗滌，干燥，即得呈固體粉末的聚甲基丙烯酸縮水甘油微球。

【技術特征摘要】
1.聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法，其特征在于包括以下步驟：1)將聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二異丁腈、單體GMA加入裝有乙醇和水混合溶劑的容器中，抽真空，充氮氣，回流反應后，得乳白色液體；2)將步驟1)所得乳白色液體離心洗滌，干燥后，得呈白色固體粉末的PGMA微球；3)將步驟2)所得PGMA微球加入乙二胺和去離子水中回流反應，離心洗滌，干燥，得呈白色固體粉末的PGMA-NH2微球；4)將步驟3)所得PGMA-NH2微球加入兩性離子丙烯酰胺羧基甜菜堿的甲醇溶劑中反應，離心洗滌，干燥，即得呈固體粉末的聚甲基丙烯酸縮水甘油微球。2.如權利要求1所述聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法，其特征在于在步驟1)中，所述單體GMA、偶氮二異丁腈和聚乙烯吡咯烷酮的質量比為(50～60)∶1∶10。3.如權利要求1所述聚甲基丙烯酸縮水甘油微球的合成及表面改性方法，其特征在于在步驟1)中，所述乙醇與水的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周雷激，劉芳，毛瑜，楊朝勇，
申請(專利權)人：廈門大學，
類型：發明
國別省市：福建;35