用於免疫檢測技術的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳的製備方法與流程
2023-06-02 00:04:41 1
本發明涉及一種用於免疫檢測技術的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳的製備方法。
背景技術：
在免疫檢測領域的一般情況下，首先將抗原抗體反應形成免疫複合物，然後用濁度法定量測定，但形成抗原-抗體複合物需要較長時間。膠乳增強免疫濁度測定法(簡稱LETIA)是近年來免疫檢測領域出現的一種新的免疫檢測技術，LETIA不需要特殊儀器，自動、半自動生化分析儀即可測定，適宜在廣大基礎醫療單位推廣應用。目前已被應用於許多分析物定量測定有數十種之多，如ASO、RF、CRP、轉鐵蛋白、弓形體、風疹、β2-微球蛋白及藥物監測等。
LETIA其原理是包被了抗原或抗體的膠乳微粒(免疫膠乳)，與標本中相應抗體或抗原發生免疫反應後，形成凝集顆粒，凝集物的形成使反應混合系統形成一定濁度，濁度增加的程度與標本中被檢物濃度成正比關係，在一定波長下進行濁度測定，即可測出標本中被檢物的含量。因此，如何製備出適合的膠乳(免疫膠乳)是膠乳增強免疫濁度測定的關鍵。
目前，常規膠乳製備過程，多要使用乳化劑作為輔助原料，但是膠乳製備完成後，其中往往會殘留一定量的乳化劑，而乳化劑的存在會影響膠乳最終的使用性能。
另，膠乳增強免疫濁度測定用的波長與所用膠乳粒徑大小有關，而現有技術製備的膠乳顆粒的粒徑均一性不是很理想，因此會影響測定的精度。
據研究表明，表面有羧基修飾的聚苯乙烯膠乳是以聚苯乙烯為內核，其表面的羧基能夠通過化學法偶聯抗原或偶聯抗體，該膠乳適於用於膠乳增強免疫濁度測定法，但是，關於製備表面具有較高羧基含量且粒徑均一的聚苯乙烯膠乳卻鮮有報導。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的上述不足，提供一種無乳化劑殘留，膠乳顆粒粒徑均一，測定精度高、且表面帶有羧基能夠通過化學法偶聯抗原或偶聯抗體的用於免疫檢測技術的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳的製備方法。
為了解決上述技術問題，本發明是通過如下技術方案實現的：本發明的一種用於免疫檢測技術的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳的製備方法，製備步驟包括：
(1)將苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(MAA)、水加入到反應容器後攪拌10～30min；上述甲基丙烯酸與苯乙烯的摩爾比是0.1～0.2∶1；
(2)步驟(1)所得的反應混合物攪拌結束後，向該反應混合物中通入30min的氮氣(N2)，用以除去反應混合物中的氧氣，然後再向該反應混合物中加入過硫酸鉀(KPS)水溶液和氯化鈉(NaCl)水溶液，使得加完後所得的反應混合物中氯化鈉的濃度為0.064mol/L、過硫酸鉀的濃度範圍為7.00×10-4～25.0×10-3mol/L，然後再向此時的反應混合物中繼續通入20min的N2；
(3)步驟(2)所得的反應混合物在氮氣通入20min後，停止通入氮氣，再將反應混合物升溫至60～80℃，反應12～24h；
(4)反應完成後冷卻到室溫，得到本發明表面經過羧基改性的聚苯乙烯膠乳即表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳。
本發明一種用於免疫檢測技術的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳的製備方法，製備步驟還包括：將步驟(4)所得的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳用去離子水多次離心沉降清洗，直至離心出的上清液的電導率與去離子水的相似為止。
本發明製備的表面帶羧基的聚苯乙烯膠乳的顆粒粒徑為100～500nm。
上述步驟(1)中加入的水和步驟(2)配製過硫酸鉀水溶液和氯化鈉水溶液所用的水，兩部分所用水的總量要使得步驟(1)所加的甲基丙烯酸在該總用水量中的濃度為0.0819～0.174mol/L。
氯化鈉電解質：
本發明的反應體系為無皂聚合體系，對於無皂聚合體系來說，由於所用的引發劑為過硫酸鉀，引發劑分裂後的硫酸根吸附在高聚物周圍，由於靜電排斥作用保持體系的穩定。當加入氯化鈉電解質時，隨著離子強度增大，乳膠粒雙層變薄，靜電排斥力逐漸下降，體系變得越來越不穩定，使得初始離子失去穩定性而彼此凝結，因而膠乳顆粒的粒徑變大，形成粒徑較大的聚合物膠乳。由於離子強度增大導致體系失穩，膠乳粒子因此也分布不均，從而分散係數增大。當離子強度增大到一定程度，其對粒徑影響較小，而對分散性影響較大。
甲基丙烯酸共聚單體：
親水性共聚單體(甲基丙烯酸)的加入，使得聚苯乙烯膠乳顆粒的粒徑明顯減小。這是因為親水性共聚單體所起到的穩定作用遠遠大於引發劑的親水基團，使得生成的膠乳顆粒比較穩定，顆粒之間不會發生聚集。
溶劑：
極性或非極性溶劑的加入，由於對單體和聚合物的溶解度不同，因此對膠乳粒徑和分散性有著一定的影響。
本發明的優點和有益效果：
1.本發明製備的聚苯乙烯膠乳其表面具有較高的羧基含量，表面有羧基修飾的聚苯乙烯膠乳以聚苯乙烯為內核，其表面的羧基通過化學法偶聯抗原或抗體，因此，適於利用膠乳增強免疫濁度測定法，測定效果好。
2.本發明是通過無皂乳液聚合製備的聚苯乙烯膠乳，製備過程沒有使用乳化劑，因此，消除了常規乳液聚合產物中由於殘留乳化劑而影響其最終使用性能這一不利因素。
3.本發明製備的聚苯乙烯膠乳是採用無皂乳液聚合製備的，製備的膠乳微球比表面積大，粒徑分布均勻，表面潔淨，並且表面的一些性質如親水性、功能基團的數目和分布在一定程度上可以控制，因此利用本發明製備得到的聚苯乙烯膠乳在均一性和羧基含量方面滿足LETIA中對膠乳的要求。
附圖說明
圖1本發明實施例1所得的聚苯乙烯膠乳顆粒粒度納米分析。
圖2本發明實施例1所得的聚苯乙烯膠乳顆粒透射電子顯微鏡圖(TEM)。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步描述本發明，但本發明並不僅限於下述實施例。
實施例1
(1)將苯乙烯、甲基丙烯酸、水加入到三口燒瓶後攪拌10min；上述苯乙烯為0.041mol、甲基丙烯酸為8.7mmol，水10ml；
(2)步驟(1)所得的反應體系攪拌結束後，向反應體系中通入30min的N2，然後將約0.066g的過硫酸鉀和約0.207g的氯化鈉加入到40ml的水中配置成水溶液，將上述配置的水溶液加入到反應體系中，加完後反應體系中NaCl的濃度為0.064mol/L、KPS的濃度為4.38×10-3mol/L(總用水量即步驟(1)所加的水和步驟(2)配置氯化鈉和過硫酸鉀所用的水為50ml，配置NaCl和KPS水溶液所用的水只是確保能將NaCl和KPS完全溶解在水中，因為若以固態的形式將NaCl和KPS加入到反應體系中的話，有苯乙烯存在，不一定能確保NaCl和KPS的溶解性；只要確定加入NaCl和KPS水溶液之後，整個反應體系中NaCl和KPS的濃度為上述濃度即可，實施例2～5亦同)，然後再繼續通入20min的N2，在整個反應體系中，所加入的水的總量為50ml，此時步驟(1)所加的甲基丙烯酸在總用水量中的濃度為0.174mol/L；
步驟(1)加入的水的量小於總用水量50ml，剩餘的水只要保證能夠完全溶解步驟(2)需要加入的NaCl和KPS即可，因此，每次步驟(1)加入的水的量和溶解步驟(2)的NaCl和KPS所用的水量均可以是不固定的或者是固定的，總用水量為50ml，實施例2～5亦同。
(3)氮氣通入完成後，將步驟(2)所得的反應體系升溫至70℃，反應17.5小時；
(4)反應完成後冷卻到室溫後得到表面經過羧基改性的聚苯乙烯膠乳。製得的膠乳用去離子水多次離心沉降清洗，直至離心出的上清液的電導率與去離子水的相似為止，然後用水稀釋，以乳液形式保存。
利用粒度納米分析儀和透射電子顯微鏡(TEM)，對製得的膠乳粒徑進行了檢測。利用反向電導滴定法對膠乳表面的羧基含量進行了測定，測得的羧基含量為2.60mmol/g。
由圖1和圖2可以看出該膠乳粒徑在120nm左右，單分散指數是0.017，表面光滑，形態規整，粒徑均一，具有較好的單分散性。
實施例2
(1)將苯乙烯、甲基丙烯酸、水加入到三口燒瓶後攪拌10min；上述苯乙烯為0.041mol、甲基丙烯酸為8.7mmol，水10ml；
(2)步驟(1)所得的反應體系攪拌結束後，向反應體系中通入30min的N2，然後將約0.117g的過硫酸鉀和約0.207g的氯化鈉加入到40ml的水中配置成水溶液，將上述配置的水溶液加入到反應體系中，加完後反應體系中NaCl的濃度為0.064mol/L、KPS的濃度為7.88×10-3mol/L，然後再繼續通入20min的N2，在整個反應體系中，所加入的水的總量為50ml，此時步驟(1)所加的甲基丙烯酸在總用水量中的濃度為0.174mol/L；
(3)氮氣通入完成後，將步驟(2)所得的反應體系升溫至70℃，反應17.5小時；
(4)反應完成後冷卻到室溫後得到表面經過羧基改性的聚苯乙烯膠乳。製得的膠乳用去離子水多次離心沉降清洗，直至離心出的上清液的電導率與去離子水的相似為止，然後用水稀釋，以乳液形式保存。
由粒度納米分析測得該膠乳粒徑為163.9nm，單分散指數為0.021，具有較好的單分散性。
實施例3
(1)將苯乙烯、甲基丙烯酸、水加入到三口燒瓶後攪拌10min；上述苯乙烯為0.041mol、甲基丙烯酸8.7mmol，水10ml；
(2)步驟(1)所得的反應體系攪拌結束後，向反應體系中通入30min的N2，然後將約0.12g的過硫酸鉀和約0.207g的氯化鈉加入到40ml的水中配置成水溶液，將上述配置的水溶液加入到反應體系中，加完後反應體系中NaCl的濃度為0.064mol/L、KPS的濃度為8.14×10-3mol/L，然後再繼續通入20min的N2，在整個反應體系中，加入的水的量為50mL，此時步驟(1)所加的甲基丙烯酸在總用水量中的濃度為0.174mol/L；
(3)氮氣通入完成後，將步驟(2)所得的反應體系升溫至70℃，反應17.5小時；
(4)反應完成後冷卻到室溫後得到表面經過羧基改性的聚苯乙烯膠乳。製得的膠乳用去離子水多次離心沉降清洗，直至離心出的上清液的電導率與去離子水的相似為止，然後用水稀釋，以乳液形式保存。
由粒度納米分析測得該膠乳粒徑為176.9nm，單分散指數為0.054，具有較好的單分散性。
實施例4
(1)將苯乙烯、甲基丙烯酸、水加入到三口燒瓶後攪拌10min；上述苯乙烯為0.041mol、甲基丙烯酸為7.6mmol，水10ml；
(2)步驟(1)所得的反應體系攪拌結束後，向反應體系中通入30min的N2，然後將約0.118g的過硫酸鉀和約0.207g的氯化鈉加入到40ml的水中配置成水溶液，將上述配置的水溶液加入到反應體系中，加完後反應體系中NaCl的濃度為0.064mol/L、KPS的濃度為7.88×10-3mol/L，然後再繼續通入20min的N2，在整個反應體系中，加入的水的量為50mL，此時步驟(1)所加的甲基丙烯酸在總用水量中的濃度為0.152mol/L；
(3)氮氣通入完成後，將步驟(2)所得的反應體系升溫至70℃，反應17.5小時；
(4)反應完成後冷卻到室溫後得到表面經過羧基改性的聚苯乙烯膠乳。製得的膠乳用去離子水多次離心沉降清洗，直至離心出的上清液的電導率與去離子水的相似為止，然後用水稀釋，以乳液形式保存。
由粒度納米分析測得該膠乳粒徑為204.0nm，單分散指數為0.025，具有較好的單分散性。
實施例5
(1)將苯乙烯、甲基丙烯酸、水加入到三口燒瓶後攪拌10min；上述苯乙烯為0.041mol、甲基丙烯酸為7mmol，水12ml；
(2)步驟(1)所得的反應體系攪拌結束後，向反應體系中通入30min的N2，然後將約0.118g的過硫酸鉀和約0.207g的氯化鈉加入到38ml的水中配置成水溶液，將上述配置的水溶液加入到反應體系中，加完後反應體系中NaCl的濃度為0.064mol/L、KPS的濃度範圍為7.88×10-3mol/L，然後再繼續通入20min的N2，在整個反應體系中，加入的水的量為50mL，此時步驟(1)所加的甲基丙烯酸在總用水量中的濃度為0.14mol/L；
(3)氮氣通入完成後，將步驟(2)所得的反應體系升溫至70℃，反應17.5小時；
(4)反應完成後冷卻到室溫後得到表面經過羧基改性的聚苯乙烯膠乳。製得的膠乳用去離子水多次離心沉降清洗，直至離心出的上清液的電導率與去離子水的相似為止，然後用水稀釋，以乳液形式保存。
由粒度納米分析測得該膠乳粒徑為251.0nm，單分散指數為0.051，具有較好的單分散性。