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聚丙烯酰胺徽球的功能化

发布日期:2015-07-06 22:36:10
聚丙烯酰胺徽球的功能化
由于pAAm微球中含有的酰胺基团具有较好的反应活性,故对pAAm微球的功能化 技术研究也多种多样,可对pAAm微球进行包埋复合、接枝修饰、与功能单体聚合等, 这些都大大扩展了 pAAm微球潜在的应用范围。
1.6.1包埋复合
包埋复合是通过分子间作用力将其它功能组分与聚丙烯酰胺微球复合的方法。既可 以是用第二组分将聚丙烯酰胺微球包裹,形成微胶囊;也可以采用格子法,即把功能组 分包埋在微球内部的网络结构中。
Bosch于1997年报道了聚丙烯酸酯包裹的聚丙烯酰胺微球用于血液灌流去除LDL。 徵胶囊壁材是稍显电负性的聚丙烯酸酯,囊心是直径在15〇-20〇nm、孔径为100-200nm 的窄分布聚丙烯酰胺微球。囊心的孔径使LDL分子可以很容易地进入到微球内部,并依 靠分子间作用力被吸附,壁材的负电性则能够让微球对带正电的LDL具有较好的选择性
[95]。
采用格子法的著名例子是聚丙烯酰胺微球包埋Fe304磁流体而形成的磁性微球。聚 丙烯酰胺微球水凝胶能够很容易地被Fe2+和Fe3+的盐溶液所浸透,利用这一性质,可以 通过控制两种价态的铁盐比例的方法再用碱液处理制备顺磁性聚丙烯酰胺微球,该方法 也称为原位磁化法。也可以采用单体聚合法,即把Fe304磁流体直接加入到进行反相悬 浮的聚合体系中一步合成,该方法称制得的微球通常粒径较大。很多磁流体由于不能被 有效包埋,因而固载量相对较小,但用作固定化酶的载体,不仅有利于保持酶活性,其 本身磁响应性也较好。因为将微球磁化后一般不影响其原有的功能,故微球在完成其原 有的功能以后,可从多种成分混杂的体系中通过磁场力而很容易地分离出来。因此,微 球磁化的主要目标是易于分离。
此外,采用格子法技术并具有重要商业价值的例子还有把酶、药物或其他活性物质 包埋复合于聚丙烯酰胺微球中,作为诊断材料或医用缓释材料等。
聚丙烯酰胺微球既含有较多活性酰胺基团,可进行各种接枝修饰;又具有非特异吸 附的特性,可用作亲和吸附剂的优良载体。
随着生物芯片技术和组合化学技术的进步,选择和制作对特定的分子形状有良好识 别特性的新型配体的方法也有很大简化。毎一种新配体都可用来制作一种新型医用吸附 材料。尽管保持修饰基团原有的功能会给修饰技术带来较高的难度和复杂性,但不可否 认的是,接枝修饰技术在生物分离技术中的作用将会越来越重要。其中,聚丙烯酰胺微 球的活性修饰将会是最困难但也最吸引人的目标之一。
在pAAm微球的合成过程中也可以适当添加某些特殊的单体,制备出的微球会有某 些特殊的性质。在聚丙烯酰胺微球中添加N-异丙基丙烯酰胺(N1PAM)作为聚合单体, 可以制备出具有可逆热敏性的微球。许多表面活性剂、生物大分子等会在此类微球的表 面吸附性上表现出明显的温度依赖性,这一结果显示出此类微球在生物分离领域的潜在 价值。若在聚丙烯酰胺黴球中引入丙烯酸单体,制备出的微球的粒径会因环境pH值的变 化而发生明显变化。把叶绿酸(Chlorophylin)共聚到聚丙烯酰胺微球中,制得的微球对 光表现出较强的敏感性。
扩张床吸附技术是一种集成化的分离技术,在生物分离中具有诸多优势,而性能优 良的扩张床介质是层析过程的关鍵,需进行特殊设计。丙烯酰胺价格便宜,来源广泛, 其聚合微球具有优良的亲水性、稳定性、生物相容性等优点,已经广泛用于生物分离等
领域。但是在所报道的以及市场上销售的扩张床介质中,基质主材料有琼脂糖、纤维素、 葡聚糖等,未见以聚丙烯酰胺为主材料的扩张床介质,说明在以聚丙烯酰胺为基质主材 料在采用常规方法制备扩张床层析剂中可能存在一些尚未解决的困难。从分析传统的反 相悬浮聚合法制备的聚丙烯酰胺徽球看,基本上是将丙烯酰胺分散在油相中,再加入引 发剂和交联剂进行聚合,但是在扩张床介基质的制备中,需要添加增重剂以增加微粒的 密度,因为丙烯酰胺的黏度不高,无法在反相悬浮中把增重剂均勻地包裹在聚丙烯酰胺 颗粒中,因此就无法形成符合扩张床介质一定粒径分布和密度分布的要求。
从上述分析来看,要制备出符合要求,就必须解决增重剂在聚丙烯酰胺颗粒中均匀 分布的困难,同时还要考虑到扩张床介质主要用于初步纯化,流速比较快,需要大孔来 提高吸附速率,因此,本文将釆用两种新型的方法来克服以上困难,制备出可用做扩张 床基质的聚丙烯酰胺微球,分别为:其一,采用传统的反相悬浮聚合法制备聚丙烯酰胺 微球,以碳化钨(密度15.6g/cm3)为增重剂,不同的是,在丙烯酰胺中添加新组分--木 薯淀粉,木薯淀粉既是增稠剂也是致孔剂;其二,采用晶胶溶剂致孔法结合反相悬浮聚 合法,以碳化钨为增重剂,制备出超大孔的聚丙烯酰胺晶胶微球。这两种方法均可制备 出密度高、具有较大孔结构和一定粒径分布的聚丙烯酰胺微球,将其作为扩张床基质, 可为扩张床基质领域的发展注入新鲜的力量,亦可为后期学者们对扩张床技术的应用研 究提供更多的思路与选择。