聚苯乙烯核-聚 (丙烯酰胺-丙烯酸)殼熒光素微球制備方法的研究

姚晚俠,楊 彪,李 群,孫耀杰

聚苯乙烯核-聚 (丙烯酰胺-丙烯酸)殼熒光素微球制備方法的研究

姚晚俠1,2,楊 彪3,李 群3,孫耀杰3

(1.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院,陜西西安 710061;2.西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710049;3.復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200433)

目的：為制備性能良好的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球,探討了加料方式、引發(fā)劑選擇、交聯(lián)劑使用、pH調(diào)節(jié)、濃度配比和溶脹處理等反應(yīng)條件對形成殼結(jié)構(gòu)的效果以及形態(tài)學(xué)上的影響。方法：通過以乳液聚合得到的熒光素微球為核,以丙烯酰胺、丙烯酸為殼結(jié)構(gòu)的聚合單體,制得了聚苯乙烯核-聚 (丙烯酰胺-丙烯酸)殼熒光素微球。結(jié)果：熒光顯微鏡顯示：粒徑均一,分布范圍 7～8μm。紅外吸收光譜證實了聚 (丙烯酰胺-丙烯酸)殼結(jié)構(gòu)以及表面酰胺基的存在。該種子聚合反應(yīng)的最佳條件為：在不使用交聯(lián)劑的前提下以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑,經(jīng)過 40 h的乙醇溶脹處理,70℃反應(yīng) 3 h,反應(yīng)過程 pH值在 6～7之間。該熒光微球的平均載藥量和包封率分別為 25.14%和90.21%,其熒光釋放率 40 h后穩(wěn)定在 30%左右。結(jié)論：用此法制備的微球具有良好的熒光性能和明顯的核殼結(jié)構(gòu),分散性和穩(wěn)定性良好,其載藥量和包封率也相對穩(wěn)定,并具有良好的緩釋性能。

微球體;熒光素類;丙烯酰胺 /化學(xué);聚苯乙烯 /化學(xué);聚合物;乳狀劑;工藝學(xué),制藥

[J Zhejiang Univ(Medical Sci),2011,40(1)：44-50.]

隨著生命科學(xué)和熒光分析技術(shù)的發(fā)展,熒光分析已經(jīng)滲入到了生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域,包括生物物理學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)等。從研究的材料來看,包括氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、維生素、酶、藥物、毒物等多種物質(zhì)。尤其隨著熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀以及激光掃描共聚焦顯微鏡的出現(xiàn),熒光探針在細(xì)胞標(biāo)記[1]、藥物篩選、蛋白檢測、DNA檢測、生物膜結(jié)構(gòu)和動力學(xué),以及膜結(jié)構(gòu)和膜通透性等方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[2]。核殼結(jié)構(gòu)的高分子微球,是一種由中心粒子為核,不同組分為殼層而組成的具有特殊結(jié)構(gòu)的聚合物粒子,核與殼分別富集不同的化學(xué)成分[3]。由于核殼高分子微球的核、殼之間可能存在接枝、互穿或者離子鍵合,它不同于一般的共聚物或聚合物共混物,在相同原料組成的情況下,微球的核殼結(jié)構(gòu)化可以顯著提高聚合物的耐磨、耐水、耐候、抗污、防輻射性能,以及抗張強(qiáng)度、抗沖強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度,改善其透明性,并可顯著降低最低成膜溫度,改善加工性能。近年來,人們通過化學(xué)和物理的手段 (如交聯(lián)、包埋、附著和反應(yīng))賦予核殼高分子微球以光導(dǎo)、電導(dǎo)、熱敏和磁性等功能,并廣泛應(yīng)用于電子、生物、醫(yī)藥和塑料、涂料、復(fù)合材料等許多領(lǐng)域。因此,核殼高分子微球作為一種新型材料,具有重要的應(yīng)用價值和前景,已成為近年來高分子領(lǐng)域的研究熱點[4]。但是,目前納米核殼結(jié)構(gòu)的制備工藝尚不夠完善,形成機(jī)理認(rèn)識還不夠深入[5]。而且,國內(nèi)該領(lǐng)域的研究重點主要集中在以下幾個方面：①通過結(jié)構(gòu)方面的研究,完善核殼結(jié)構(gòu)粒子的形成機(jī)理;②通過調(diào)節(jié)復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和大小,使結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成多元化,粒徑與形態(tài)特殊化,進(jìn)一步開拓材料性能;③研究表征核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合粒子的新技術(shù);④拓寬研究開發(fā)體系,改進(jìn)合成方法,使應(yīng)用得以產(chǎn)業(yè)化,更好地滿足人們的需求[6]。

考慮到生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用要求,熒光素微球必須具備生物相容性[6]、水溶性、可與蛋白質(zhì)等生物大分子交聯(lián)等特性。這就在某種程度上限制了制備的方法和所使用的材料,再加上工業(yè)生產(chǎn)要求工藝放大等后續(xù)工作,在合成時間的長短、反應(yīng)條件的苛刻與否、成本等因素的約束。因此,本研究將殼結(jié)構(gòu)的單體確定為水溶性很好、有氨基、易獲得的丙烯酰胺,并以聚苯乙烯熒光素微球為核,經(jīng)過溶脹法處理之后,以聚 (丙烯酰胺-丙烯酸)為殼制備了核-殼結(jié)構(gòu)的熒光素微球。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器 熒光素 (Flu,分析純,沈陽市試劑三廠),丙烯酰胺 (AAM,優(yōu)級純,常州利安化工有限公司),丙烯酸 (AA,分析純,天津化學(xué)試劑三廠),過硫酸鉀 (KPS,分析純,西安化學(xué)試劑廠),偶氮二異丁腈 (A IBN,化學(xué)純,上海山浦化工),N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺 (MBA,分析純,西安化學(xué)試劑廠),苯乙烯 (St,分析純,西安化學(xué)試劑廠)等。HH-2電熱恒溫水浴鍋 (北京科偉永興儀器),JJ-1精密增力電動攪拌器(常州國華電器),CL-4A磁力加熱攪拌器 (鄭州長城科工貿(mào)),AnkeTGL-16C離心機(jī) (上海安亭科學(xué)儀器廠),循環(huán)水式多用真空泵 (鄭州長城科工貿(mào)),CX41科學(xué)顯微鏡 (Canon A 650,Olympus),M illipore去離子水機(jī) (M illi-Q)。

1.2 方法

1.2.1 苯乙烯熒光素微球的制備過程 在通有氮氣導(dǎo)管的三口瓶中分別加入 30 ml水、5 ml St、3 ml Eth和 25 mg Flu,在 70℃、200 r/min下攪拌,隨后加入 0.2 g KPS引發(fā)體系。整個過程由氮氣保護(hù),5 h后停止反應(yīng),將產(chǎn)物透析,備用。苯乙烯-熒光素微球的制備方程式[7]：

1.2.2 反應(yīng)條件

1.2.2.1 加料方式及單體濃度 用半連續(xù)(饑餓態(tài))加料法做對比實驗。①預(yù)處理：20 ml苯乙烯-熒光素微球 +2 ml乙醇 +0.2 g KPS+1.0 g AAM+5 ml水,超聲處理 10 min使 KPS完全溶解,并通 N2保護(hù)。將 0.5 g AAM溶于 9 ml去氧水中 (2.0 g溶于 12.5 ml去氧水中作對比);②種子聚合：水浴溫度達(dá)到 70℃時加入混合液,并不斷調(diào)節(jié) pH至 6～7,待 pH不再明顯變化時開始滴加 AAM溶液,每 5 min加 0.5 ml。5 h后停止反應(yīng),在反應(yīng)過程中每 30 min鏡檢 1次。

1.2.2.2 引發(fā)劑的選擇 預(yù)處理兩組平行樣品,A組：15 ml熒光微球 +10 ml乙醇 +0.5 g AAM+0.1 g A IBN;B組：15 ml熒光微球 +10 ml乙醇 +0.5 g AAM+0.1 g KPS。將 0.5 g AAM溶于 9 ml去氧水中備用,A組和 B組反應(yīng) 30 min后分別加入 50μl AA,2 h后加 AAM溶液,0.5 ml、30 min,在反應(yīng)過程中每 30 min鏡檢 1次。

1.2.2.3 交聯(lián)劑的使用 預(yù)處理：15 ml熒光微球 +10 ml Eth+0.5 g AAM+0.1 g A IBN。30 min后加 50μl AA,40 min后加入 0.01 g MBA,在反應(yīng)過程中每 30 min鏡檢 1次。

1.2.2.4 pH的調(diào)節(jié) 預(yù)處理同 1.2.2.1,加入丙烯酸后不調(diào)節(jié) pH,3 h后繼續(xù)反應(yīng),在反應(yīng)過程中每 30 min鏡檢 1次。

1.2.2.5 微球濃度的選擇 預(yù)處理：15 ml St微球 +10 ml Eth+0.5 g AAM+0.1 g A IBN,種子聚合方法同 1.2.2.2節(jié),在反應(yīng)過程中每 30 min鏡檢 1次。

1.2.2.6 溶脹效果 按 1.2.2.1節(jié)預(yù)處理組分,直接將微球進(jìn)行種子聚合,在反應(yīng)過程中每30 min鏡檢 1次。按預(yù)處理組分加入各試劑,放置 24 h,按 1.2.3.2節(jié)步驟合成,在反應(yīng)過程中每 30 min鏡檢 1次。

1.2.3 最優(yōu)制備方法

1.2.3.1 預(yù)處理 將 1.2.1節(jié)中得到的苯乙烯熒光素微球進(jìn)行預(yù)處理：向 100 ml燒杯中加入去離子水,用磁力加熱攪拌器加熱至沸騰,保持沸騰狀態(tài) 2 min后停止加熱,并加蓋靜置至室溫,得到去氧水備用。向錐形瓶中依次加入5 ml熒光素微球、20 ml乙醇、1.5 g AAM、0.3 g A IBN和 10 ml去氧水,振蕩均勻后放入 4℃冰箱 40 h左右。

1.2.3.2 種子乳液聚合 將三頸瓶和攪拌棒固定在精密增力電動攪拌器下,并向三頸瓶中加入 10 ml去氧水,置于 70℃水浴鍋中。水浴加熱到 60℃時,通入 N2排出空氣。待水浴溫度達(dá)到 70℃時開啟攪拌器,將經(jīng)過預(yù)處理的混合液逐滴加入至三頸瓶中,用黑塑料袋將三頸瓶蓋住避光。反應(yīng) 30 min后,加入 50μl AA,并用 1 mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié) pH至 7左右,3 h后停止反應(yīng)。

2 結(jié) 果

2.1 反應(yīng)條件探究

2.1.1 加料方式的影響 在半連續(xù) (饑餓態(tài))加料實驗過程中,發(fā)現(xiàn)有部分不理想的核殼式結(jié)構(gòu)出現(xiàn),而且體系黏度不斷增大 (圖 1)。

2.1.2 引發(fā)劑選擇的影響 在引發(fā)劑的探究實驗中,以 KPS為引發(fā)劑時幾乎沒有成型的殼,而以 A IBN為引發(fā)劑,反應(yīng) 150 min左右時出現(xiàn)了大量的、明顯的具有核殼式結(jié)構(gòu)的微球,而且體系黏度大。

圖1 半連續(xù)加料條件下的核殼式熒光素微球Fig.1 Polystyrene core-poly (acrylamide acrylic acid) shell fluorescent microspheres under condition of semicontinuous feeding

2.1.3 交聯(lián)劑使用的影響 受到聚丙烯酰胺凝膠電泳做膠過程所用方法的啟發(fā),考慮能否加入交聯(lián)劑 N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺 (MBA),使AAM分子在聚合過程中由線狀變成網(wǎng)狀,從而更有利于成殼式的碰撞和附著。基于以上想法設(shè)計了對比實驗,結(jié)果是反應(yīng) 2～3 h后體系黏度急劇增大,溶液成稀膠水狀,放干后出現(xiàn)一層凝膠,甚至影響光鏡下對微球的觀察。

2.1.4 pH調(diào)節(jié)的影響 加入丙烯酸后若不調(diào)節(jié) pH則體系為酸性 (pH≈3),反應(yīng)前 3 h內(nèi)有少量核殼結(jié)構(gòu)熒光素微球產(chǎn)生,但在 3 h后,微球逐漸破裂直到最后完全分散,觀察不到微球的存在。

2.1.5 濃度配比的影響 在濃度的探究實驗中,反應(yīng)過程中只發(fā)現(xiàn)有個別微球有很好的殼結(jié)構(gòu),大部分微球仍然保持原來的核的形態(tài)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,微球開始出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象。

2.1.6 溶脹效果 不進(jìn)行溶脹處理的一組,幾乎沒有核殼結(jié)構(gòu)生成。溶脹處理 24 h后進(jìn)行種子聚合的一組,3 h后部分微球有明顯的核殼結(jié)構(gòu)生成,但大部分仍然保持核的結(jié)構(gòu)。

2.2 粒徑分析

2.2.1 苯乙烯-熒光素核 按照 1.2節(jié)所述方法制備的苯乙烯熒光素微球形態(tài)規(guī)則,粒徑約為 1μm,且分布較為均一,在溶液中分散性好,無團(tuán)聚現(xiàn)象,在熒光顯微鏡下可以觀察到足夠的熒光性 (圖 2),可以用作制備高分子殼的種子。

圖2 苯乙烯-熒光素微球的光鏡照片F(xiàn)ig.2 Optical microp ho to of polystyrene fluoresce in microspheres

2.2.2 丙烯酰胺-丙烯酸殼 本實驗產(chǎn)物大致形成了 4種結(jié)構(gòu)的球：①原來的核上已有十分明顯的殼結(jié)構(gòu);②核不在核-殼式微球正中間的結(jié)構(gòu);③2個甚至更多的核被包在一起的結(jié)構(gòu);④沒有包上或者正在包的熒光核 (圖 3)。這都直接或間接地證明了視野中所看到的大量的微球是核殼結(jié)構(gòu)的熒光素微球。

圖3 苯乙烯核-(丙烯酰胺-丙烯酸殼)熒光素微球的光鏡照片F(xiàn)ig.3 Optical microphoto of polystyrene corepoly (acrylamide-acrylic acid) shell fluorescentmicrospheres

2.3 熒光性質(zhì)表征 在熒光激發(fā)光和普通光下用顯微鏡對得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征 (圖 4)。通過對比可知,制得的核-殼微球熒光性能良好。微球與溶液背景顏色反差較大,即溶液中熒光素濃度較低,說明核-殼結(jié)構(gòu)可以較好地解決熒光泄漏的問題。

圖4 同一視野下的熒光光源和普通光源顯微照片F(xiàn)ig.4 Microphotos polystyrene core-poly(acrylamide-acrylic acid) shell fluorescent microsp heres with and without fluorescence under the same visual field

2.4 紅外吸收光譜分析 分別將苯乙烯熒光素微球核和制得的經(jīng)過透析處理的具有核-殼結(jié)構(gòu)的苯乙烯熒光素微球在真空干燥儀中干燥后進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜 (FT-IR)分析,得到的紅外吸收光譜 (圖 5)。

圖5 苯乙烯核與核殼微球的紅外吸收光譜Fig.5 Infrared absorption spectrum of polystyrene core and core-shell microsp heres

從種子核的譜圖上：698 cm-1和 756 cm-1處有 2個大的吸收峰,這是苯環(huán)的 C-H面外彎曲振動峰;同時 ,在 1 450 cm-1和 1 490 cm-1處也有較大的吸收峰,這是苯環(huán)的骨架振動吸收峰,在 2 850 cm-1和 2 920 cm-1處的吸收峰為飽和 C-H的伸縮振動吸收峰;在3 024 cm-1、3 049 cm-1和 3 059 cm-1處的吸收峰為不飽和C-H的伸縮振動吸收峰;在1 727 cm-1,1 871 cm-1和 1 938 cm-1范圍內(nèi)一系列較弱的吸收峰為苯環(huán) C-H鍵彎曲振動的倍頻和組頻峰。這都證明了 St核中苯乙烯的存在。而核殼微球中這幾組卻缺失了,可見 St核確實被包裹在核殼微球之中,甚至產(chǎn)生了一定的變化。從圖中還可以看到,在 3 462 cm-1處有一個寬化的強(qiáng)吸收峰,為 O-H和 N-H的重疊伸縮振動吸收峰;1 652 cm-1處的強(qiáng)吸收峰為 C=O的振動吸收峰,這表明羧基和酰胺基的存在。另外,在寬峰處,核殼微球比 St核吸收率高,表明 St殼有更多的氨基,進(jìn)一步說明了丙烯酰胺確實被包裹在了核的表面上。

2.5 穩(wěn)定性 分別將體積分?jǐn)?shù)為 0.10的 HCl、1 mol/L NaOH、20 g/L NaCl、體積分?jǐn)?shù)為 0.95的C2H5OH等體積加入所制備的乳液中,振蕩,將所得乳液置于 4℃冰箱,800 h后觀察。沒有發(fā)現(xiàn)絮凝或沉淀,可判斷乳液體系穩(wěn)定。

2.6 緩釋性能 采用動態(tài)滲析法測定熒光微球乳液中熒光素的釋放情況。精確稱取熒光微粒乳液 0.5 g,加入 30 ml雙蒸水及 20 ml pH=7.4的磷酸鹽緩沖液,攪拌后置于滲析袋內(nèi),滲析袋置于 500 ml pH=7.4的磷酸鹽緩沖液,將其置于 37℃恒溫箱中,100 r/min磁力攪拌,按時于 0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h、16 h、32 h、64 h、100 h和 128 h,取 10 ml袋外磷酸鹽緩沖液進(jìn)行熒光素含量測定,每次取樣后補(bǔ)加 10 ml磷酸鹽緩沖液。測得的熒光釋放曲線如圖 6。

圖6 核殼熒光微球的熒光釋放曲線Fig.6 Fluorescein release curve of core-shell fluorescent microsp here

2.7 載藥量及包封率測定 精密稱取適量制得的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球,置于 100 ml量瓶中,用 pH 6.8 PBS溶液溶解,超聲處理 10 min,稀釋至刻度,搖勻并靜置,經(jīng) 0.45μm醋酸纖維素微孔濾膜濾過、備用。精密吸取濾液 2 ml置于 50 ml量瓶中,用上述 PBS溶液稀釋至刻度,搖勻,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算藥物質(zhì)量濃度,并按下式計算載藥量和包封率。

載藥量 =樣品中熒光素的質(zhì)量/樣品量×100%;

包封率 =微粒中熒光素的質(zhì)量/投藥量×100%。重復(fù) 3次測量所得的載藥量分別為24.37%、25.16%和 25.89%;包封率分別為91.25%、89.32%和 90.06%。

3 討 論

3.1 加料方式對實驗結(jié)果的影響 在半連續(xù)(饑餓態(tài))加料實驗中,發(fā)現(xiàn)有部分不理想的核殼結(jié)構(gòu),而且體系黏度不斷增大,其產(chǎn)生的原因可能有 2點：①起始 AAM濃度已經(jīng)足夠,之后加入的AAM溶液只增加體系中AAM的濃度,從而加快了 AAM的自聚,而對核表面的環(huán)境影響不大;②水溶性的 KPS引發(fā)劑從預(yù)處理步驟開始就一直分散在混合溶液中,在溫度升高之后導(dǎo)致溶液體系中丙烯酰胺的自聚,而不是在種子核表面聚合,導(dǎo)致體系黏度不斷增大。后加入的 AAM溶液會導(dǎo)致 AAM在溶液中形成聚丙烯酰胺,使體系濃度增大,從而影響了殼結(jié)構(gòu)形成的理化環(huán)境。而且,半連續(xù)加料反應(yīng)時間長,實驗操作工作量大,需要不斷的補(bǔ)充原料,從而導(dǎo)致實驗及工藝的可重復(fù)性差。這些都有可能給之后的工藝放大和工業(yè)化生產(chǎn)帶來極大的不便和障礙。

3.2 不同引發(fā)劑對實驗結(jié)果的影響 ①水溶性的 KPS引發(fā)劑從預(yù)處理步驟開始就一直分散在混合溶液中,在溫度升高之后導(dǎo)致溶液體系中丙烯酰胺的自聚,而不是在種子核表面聚合,導(dǎo)致體系黏度不斷增大;②油溶性的 A IBN引發(fā)劑在預(yù)處理過程中沒有分散在混合體系當(dāng)中,而是由于其水溶性差的性質(zhì),在混合體系中均勻地分散在了種子微球表層的非極性物質(zhì)當(dāng)中,反應(yīng)開始后,少量附著在微球表面及附近的AAM單體在 A IBN的作用下進(jìn)行自由基聚合,然后體系中的丙烯酰胺不斷補(bǔ)充到微球表面,聚合反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,從而使殼不斷加厚;③乙醇具有溶脹作用,可以把 A IBN和 AAM單體帶入微球表面甚至表面以下更深入的部位,有利于聚丙烯酰胺殼的形成。在水溶性體系及 AAM這種水溶性單體的環(huán)境下,要阻止 AAM單體在水相中聚合,使用 A IBN目前看來是很可行的方法。按照這個想法,如果使用一種如丙酮、四氯化碳的非極性溶劑來浸泡和溶脹種子微球,可以讓丙烯酰胺聚集到微球表面;從理論上來說,這可能會有較好的效果,但是存在工藝放大、工業(yè)化生產(chǎn)及實驗安全方面的問題。

3.3 交聯(lián)劑的使用 交聯(lián)劑使 AAM單體在引發(fā)劑的作用下形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沒有象預(yù)想的那樣,能較好地附著在種子微球上,而更多的可能是在相互碰撞形成更大分子量的聚丙烯酰胺,造成 AAM單體在比單獨使用 KPS為引發(fā)劑的條件下更快地聚合,導(dǎo)致體系黏稠。

3.4 pH的調(diào)節(jié) 對比微球合成時的條件,分析可能原因：①制作種子核時,pH應(yīng)調(diào)節(jié)在 6～7之間,否則無法成球,因此 pH在酸性條件下不利于保持微球的原始形態(tài),反應(yīng)時間長會使微球破裂、分散;②pH從機(jī)制上影響自由基產(chǎn)生的速率,并影響鏈延長過程中自由基的傳遞,從而影響整個聚合反應(yīng),所以合成效果遠(yuǎn)不如控制 pH為中性時。

另外發(fā)現(xiàn),KPS在分解形成自由基的過程中,會產(chǎn)生 H+,使 pH降低,在反應(yīng)過程中 pH不斷變化,需要不斷地加入 NaOH才能使 pH保持穩(wěn)定,而 A IBN在引發(fā)聚合反應(yīng)的過程中不會改變體系 pH。因此使用 A IBN只需在加入AA之后調(diào)節(jié)一次 pH即可。

3.5 微球濃度的選擇 關(guān)于濃度對反應(yīng)有影響的原因很顯然,AAM單體、A IBN的不足自然不會引起大量的殼結(jié)構(gòu)形成,同時,個別很好的殼的存在,也說明了反應(yīng)條件對于殼的形成還是很溫和、有利的。凝聚現(xiàn)象的產(chǎn)生則可能是因為原料濃度過低,在種子表面形成很薄而且不均一、不完整的薄殼,導(dǎo)致微球之間的互相黏合。而在半連續(xù) (饑餓態(tài))加料法的實驗中,也曾嘗試過反應(yīng)過程中加 AAM溶液,根據(jù)多次反應(yīng)過程中經(jīng)驗性的效果,再加上種子微球來源單一,濃度穩(wěn)定,因而摸索出了種子聚合的最佳濃度。

3.6 溶脹效果 因為溶脹的速度比較慢,需要浸泡比較長的時間才能使微球表面軟化,并使聚合單體與引發(fā)劑隨著乙醇溶劑緩慢附著、沉積、浸入微球表層。這樣,當(dāng)溫度升高之后,丙烯酰胺聚合反應(yīng)就可以在熒光素微球表面進(jìn)行,這也正是形成殼所需要的效果。

4 結(jié) 論

本研究以乳液聚合得到的苯乙烯熒光素微球為核,以丙烯酰胺、丙烯酸為殼結(jié)構(gòu)的聚合單體,對加料方式、引發(fā)劑選擇、交聯(lián)劑使用、pH調(diào)節(jié)、濃度配比和溶脹處理等反應(yīng)條件對形成殼結(jié)構(gòu)的效果以及形態(tài)學(xué)上的影響進(jìn)行了研究。得到的最佳反應(yīng)條件為：在不使用交聯(lián)劑的前提下以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑,經(jīng)過 40 h的乙醇溶脹處理,70℃下反應(yīng) 3 h,反應(yīng)過程中保持 pH值在 6～7之間。本研究最終制得的聚苯乙烯核-聚 (丙烯酰胺-丙烯酸)殼熒光素微球具有良好的熒光性能和明顯的核殼結(jié)構(gòu),分散性和穩(wěn)定性良好,粒徑均一且分布范圍為 7～8μm。該熒光微球載藥量和包封率也相對穩(wěn)定,分別為 25.14%和 90.21%;并具有良好的緩釋性能,其熒光釋放率 40 h后穩(wěn)定在 30%左右。這種核殼結(jié)構(gòu)的熒光素微球有望在免疫檢測、蛋白標(biāo)記等方面得到廣泛應(yīng)用。

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Preparation method of polystyrene core-poly(acrylam ide-acrylic acid)shell fluorescent microspheres

YAOWan-xia1,2,YANGBiao3,L IQun3,SUN Yao-jie3
(1.The First Affliated Hospital of Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710061,China;2.School of Life Sciences and Technology,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China;3.School of Information Science and Engineering,Fudan University,Shanghai 200433,China)

Objective：To investigate the p reparation method of polystyrene core-poly(acrylamide acrylic acid)shell fluorescent microspheres.Methods：The polystyrene core-poly(acrylamide-acrylic acid)shell(P-(St-co-AAM))fluorescent microspheres were prepared using fluorescent microspheres as the core and acrylamide/acrylic aspolymerization monomer.Reaction conditions affecting themorphology of core-shell structure including feedingmode,initiator,cross linker,pH,concentration and swelling were studied. Results：Fluorescent microscopy showed that the relatively uniform particle sizes weredistributed in a range of 7-8μm.Fourier transform infra-red spectroscopy(FT-IR)p roved the existence of poly(acrylamide-acrylic acid)shell and amide group on the surface.The optimal conditions for seeding polymerization：azobisisobutyronitrile was used as the initiator in the absence of cross linker,after a 40 h swelling treatment by using alcohol with the appropriate reaction temperature(70℃),reaction time(3 h)and pH(6-7). The average dispersion and stability were 25.14% and 90.21%,respectively.The fluorescein release percentage was kept stable at approximately 30% after 40 h.Conclusion：The fluorescent microspheres prepared by this method have core-shell structure and satisfactory fluorescence properties with good dispersion and stability.

Microspheres; Fluoresceins;Acrylamide/chem; Polystyrenes/chem; Polymers;Emulsions;Technology,pharmaceutical

TQ 460.6

A

1008-9292(2011)01-0044-07

http：∥www.journals.zju.edu.cn/med DO I：10.3785/j.issn.1008-9292.2011.01.009

2010-08-10

2010-11-24

西安交通大學(xué)第一醫(yī)院院基金(2006YK.25,2007YK.50)資助.

姚晚俠 (1962-),女,博士研究生,康復(fù)醫(yī)學(xué);E-mail：yaowanxia@163.com

孫耀杰 (1969-),男,副教授,主要從事光電測試與控制技術(shù)研究;E-mail：yjsun@163.com

[責(zé)任編輯 黃曉花 ]