一种微球表面聚合物包覆和功能化的方法与流程

本技术属于微纳米材料，尤其涉及一种微球表面聚合物包覆和功能化的方法。

背景技术：

1、微球广泛应用在体外诊断试剂中作为载体物质或信号发射物质，是影响检测灵敏度和准确性的重要原料。微球种类众多，包括半导体纳米颗粒微球、上转换纳米颗粒微球、染料染色微球、乳胶微球、磁性微球等等，这些不同微球在体外诊断应用过程中都需要在表面进行聚合物包覆和功能化，然后偶联抗体、抗原或核酸等生物大分子。因此，建立一种有效且简便的表面聚合物包覆和功能化方法是这些微球材料能够应用于诊断试剂的关键条件。

2、表面原位聚合包覆是微球表面聚合物包覆的主要方法。表面原位聚合包覆是指聚合物单体在微球表面或附近发生聚合反应，产生的聚合物分子链和微球表面直接共价键合，这种包覆方式要求在微球表面预先修饰可引发或可捕获聚合物分子链的官能团(即基球表面改性)。例如专利cn 112851866 a中所述，微球表面有残留碳碳双键，将该双键氧化成环氧基后再修饰上氨基，然后捕获溶液中聚合反应产生的聚氨酯分子链，从而在微球表面包覆上聚氨酯层。类似的，在专利us6986913b2中，微球在磁化过程中硝基被亚铁离子还原转化成氨基，然后通过氨基共价键合溶液中聚合产生的环氧树脂或聚氨酯。又例如专利cn 114093586a中所述，在微球表面先包覆带有碳碳双键的硅烷偶联剂层后，再捕获溶液中自由基聚合反应产生的聚合物分子链，从而修饰上聚合物层。

3、基球表面改性方法依微球基质材料不同而不同，在体外诊断领域中，有些微球的基质材料的改性条件较为苛刻或涉及危险化学试剂的使用，造成改性成本较高或操作危险性较大。例如常见的聚苯乙烯微球的改性涉及傅-克酰基化反应或硝化反应，前者涉及酰氯、无水氯化铝、无水有机试剂等易挥发腐蚀性试剂的使用，需严格做好防护，并且产生大量腐蚀性废料，后者用到浓硫酸和浓硝酸，操作危险性高且产生大量废酸。使用硅烷偶联剂是一种常见的表面改性方法，但其一般应用于无机氧化物表面，在基球包含许多有机聚合物微球或复合微球的体外诊断领域应用有限。因此，需要一种安全性高，适用性广，操作简单的微球表面聚合物包覆和功能化方法。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种微球表面聚合物包覆和功能化的方法，解决上述问题。

2、本技术所采用的技术方案如下：

3、一种微球表面聚合物包覆的方法，包括以下步骤：

4、(1)将微球和tris-hcl溶液混合，加入盐酸多巴胺水溶液混合，分离，烘干，制得表面包覆聚多巴胺层的微球；

5、(2)将表面包覆聚多巴胺层的微球和无水二乙二醇二甲醚、四甘醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合，制得的混合物，将混合物和羟乙基甲基丙烯酸酯混合，离心，制得表面包覆双键化聚氨酯聚合物的微球；

6、(3)将表面包覆双键化聚氨酯聚合物的微球和引发剂、功能单体混合反应，制得功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球。

7、进一步的，步骤(1)中，所述微球和tris-hcl溶液的质量比为1～6g:950～1050ml，所述微球和tris-hcl溶液的质量比为1～6g:35～45ml.

8、进一步的，步骤(1)中，所述tris-hcl溶液的浓度为9.5～10.5mm，ph值为8.3～8.7，所述盐酸多巴胺水溶液的浓度为0.1～0.15g/ml。

9、进一步的，步骤(1)中，将微球和tris-hcl溶液混合，加入盐酸多巴胺水溶液搅拌12～18h，采用离心或磁性分离收集微球，收集得到的微球采用35～45℃干燥，制得表面包覆聚多巴胺层的微球。

10、进一步的，步骤(2)中，所述表面包覆聚多巴胺层的微球和无水二乙二醇二甲醚、四甘醇、二苯基甲烷二异氰酸酯的比例为0.9～1.1g：130～170ml：3.7～3.9g:9.5～10.5g。

11、进一步的，所述羟乙基甲基丙烯酸酯和表面包覆聚多巴胺层的微球质量比为9.5-10.5:1。

12、进一步的，所述功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球为羧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球、环氧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球、氨基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球、羟基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球中的一种。

13、进一步的，所述微球为聚苯乙烯微球、聚苯乙烯-氧化铁复合磁性微球、氧化铁纳米磁性微球中的一种。

14、进一步的，所述羧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球的制备方法为称取表面包覆双键化聚氨酯聚合物的微球1.0g，分散入浓度为0.25％w/v的十二烷基硫酸钠水溶液100ml，加入过硫酸钾100mg，乙二醇二甲基丙烯酸酯0.80ml，甲基丙烯酸5.0ml，通入氮气除氧并180rpm机械搅拌分散，然后升温至70℃反应24小时。反应结束后，温度降至室温，离心分离出微球，然后分散至纯化水中，再次离心分离微球，重复该离心水洗步骤5遍，得到羧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球。

15、进一步的，所述环氧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球的制备方法为称取表面包覆双键化聚氨酯聚合物的微球2.0g，分散入0.25％w/v的十二烷基硫酸钠水溶液200ml，加入过硫酸钾200mg，乙二醇二甲基丙烯酸酯0.50ml，甲基丙烯酸缩水甘油酯2.0ml，通入氮气除氧并180rpm机械搅拌分散，然后升温至70℃反应24小时。温度降至室温后，离心分离得到微球，然后分散至纯化水中，离心水洗微球5遍，得到环氧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球。

16、进一步的，所述氨基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球的制备方法为称取环氧基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球1.0g，离心分离后分散入n，n-二甲基甲酰胺50ml中，加入乙二胺200mg，搅拌均匀后通入氮气，升温到60℃反应6小时。温度降至室温后，离心分离微球，然后分散入乙醇中，再离心分离微球，重复此步骤5遍，得到氨基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球。

17、进一步的，所述羟基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球的制备方法为称取表面包覆双键化聚氨酯聚合物的微球1.0g，分散入0.25％w/v的十二烷基硫酸钠水溶液100ml，加入过硫酸钾100mg，乙二醇二甲基丙烯酸酯0.50ml，羟乙基甲基丙烯酸酯3.0ml，通入氮气除氧并180rpm机械搅拌分散，然后升温至70℃反应18小时。反应结束后降至室温，离心分离出微球，然后离心水洗微球5遍，得到羟基功能化丙烯酸酯聚合物包覆的微球。

18、本技术实施例与现有技术相比的有益效果是：

19、本技术提供了一种反应条件温和、适用于大多数微球材料基质的聚合物包覆方法。聚多巴胺层可以在室温和水作为溶剂的条件下包覆在包括有机聚合物微球、无机材料微球、复合材料微球等微球材料的表面，提供了一层非共价活化层，该活化层使得这些不同材料表面都可以继续包覆上一层疏水且致密的聚氨酯层，通过对聚氨酯层进行双键功能化，使得聚氨酯层可以继续通过常规的自由基聚合反应接枝不同的化学活性官能团。工艺整体反应条件温和，无需使用危险性高的化学试剂或反应条件，工艺过程简单易行。