单分散聚合物微球副本

以下为学术期刊论文。[8]王宇航,张秋禹,马明亮,尹常杰,寇晓康.多孔聚合物微球成孔技术的最新研究进展[J].材料导报,2011,11:88-92.[10]李光辉,张贵才,葛际江,申金伟,蒋平.单分散聚合物微球的合成方法进展[J].材料工程,2014,08:97-104.在医药、营养运输中的应用近年来，单分散性聚合物微球在医学和生物化学中的应用越来越广泛，它可用于临床检验、药物释放、癌症和肝炎的诊断、细胞的标记和识别等方面。尤其是在医药工程中，作为药物载体的聚合物微球，粒径的均一性，直接决定药物的释放速度和药效的持久性。很多药物，由于巨大的毒副作用，或者某些限制条件（运输途径、作用方式等），致使这些药物不能直接使用，或者直接使用疗效不佳。天然高分子微球，由于较好的生物相容性和生物粘附性，无毒，易降解，作为药物运输载体，被广泛用于药物和营养物质运输系统。表面带有羧基、氨基、羟基等功能基团的微米级聚苯乙烯微球，因其表面基团容易与酶、蛋白质、核酸等生物活性物质反应，在生物工程、生物医学等方面应用广泛。大多数病毒均为蛋白质组成，微球表面的羧基基团可以结合病毒中含有的氨基基团，从而实现细胞分离与标记。表面带有活性基团的聚合物微球在生物医学、蛋白质合成、微电子领域等有着广泛的应用。羧基作为微球表面修饰基团之一，在生物、医学等领域有着广泛的应用，由于羧基具有一定的反应活性，所以再进行后处理时相对比较容易，其表面带有羧基的特性能进一步扩大微球的应用范围.在化妆品工业中的应用单分散性高分子微球由于自身的形貌特点，具备较好的光散射性能，可以制备具有明显增白作用的化妆品；利用聚合物微球表面的高吸附能力，可以将荧光物质导入微球的表面制备彩妆产品；聚合物高分子微球还可以作为活性组分的载体，使活性组分在较长时间内缓慢释放，具有控释和缓释作用；聚合物微球的功能特性，对于提高化妆品的品质具有重要意义，是制备高效、安全的新型功能性化妆品的一个重要方法。在细胞培养中的应用用细胞培养来产生人们生产和生活中需要的物质，是当今生物技术发展的一个重要趋势。大多数细胞都需要附着在固体表面才能生长和代谢，由于聚合物微球具有很大的比表面积，以微球作为细胞贴壁的固体载体，大大节省了培养空间，使培养体系处于完全监控的反应器环境中，实现了生产过程的简单化，可控性。同时提高了营养液的利用率，降低了生产成本。目前多种聚合物微球载体已经被应用到动物细胞培养中，如聚丙烯酰胺微球、琼脂糖微球以及纤维素微球等。在微生物培养中的应用在微生物细胞培养方面，由于传统培养方法的局限性，目前为止，只有5%的海洋微生物能被成功的培养。为了克服这种海洋微生物培养的瓶颈，微生物包埋培养作为一种新方法发展起来。用聚合物微球包埋后的微生物，模拟海洋生长环境进行培养，能够与外界进行正常的物质交换，避免了不同微生物间的竞争抑制，从而得到用传统方法无法培养的微生物种类。近年来，随着各种技术的发展，人们还可以将微生物包埋与流式细胞仪分选相结合，实现了微生物分选与培养的高通量化，分离培养出了很多传统方法无法培养的微生物种类。5.，如免疫检测中的免疫微球、液晶显示器中的间隔粒子、彩色打印的炭黑微球等。总之，高分子聚合物微球在生物领域、临床医学、免疫检测分析、电子信息产业等领域中得到广泛的应用。在免疫检测中，随着研究地不断深入，人们发现当抗体或抗原含量低时，一般的乳白色微球与透明背景很难区分；相比之下，染色后彩色微球的抗原／抗体免疫特异性现象更加直观、灵敏，更易检测、观察。所以人们对彩色微球的研究越来越多，目前常见的制备方法主要有物理吸附法、核壳包埋法、自组装法、共聚法、化学键合法等，其中共聚法制得的微球性能稳定，染料分布均匀，是研究较多的方法。见于报道的标记染料一般为橙黄、紫红、粉红等浅色系，黑色微球在透明背景下更易辨认。6.制备方法制备单分散高分子微球的传统方法包括悬浮聚合、分散聚合、种子乳液聚合、玻璃膜乳化技术等,都需要使用表面活性剂或稳定剂,使聚合体系的组分变得更加复杂,产物纯度降低,尤其不利于微球在生物医药领域的应用.尽管制得微球后可以通过一些处理过程,将其中的全部或大部分表面活性物质去除,但处理过程往往步骤复杂,过程冗长,成本很高,限制了单分散微球在很多方面的应用。目前，制备单分散聚合物微球的方法主要包括乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合、玻璃膜乳化及后聚合法．除非在极特殊条件下，这些过程中都需要使用表面活性剂或稳定剂以防止所形成聚合物微球的粘结聚并或者凝胶化。聚合完成后这些助剂很难去除，对聚合物微球的应用带来问题，尤其是在生物医学相关领域。分散聚合和乳液聚合法是常用的制备符合亚微米颗粒要求的方法。9.尽管近年来国内对单分散聚合物微球的相关研究发展迅速，但研究者多倾心于传统的聚合方法，主要表现为操作手段的多样化与精细化，而对新的单分散微球制备工艺投入和研发不足，这严重制约着单分散微球的工业化应用。要使单分散微球在现有科技体系中发挥更佳作用且实现其应用价值，应从以下四个方面加以考虑，以便将该领域的研究推向一个更深的层次。（１）针对传统聚合方法加深聚合物成核及颗粒成长机理的研究。通过精细、准确的操作手段抑制二次或多次成核作用，控制成核的均匀性，并实现颗粒的均匀增长。（２）在新技术手段方面，研发单分散液滴的制备方法、形成机制、尺度及结构控制规律以及相关设备，进一步拓展和深化相关理论基础，逐步形成面向工业化的成熟技术体系。（３）从材料体系方面，目前多集中在苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯类单体合成，可进一步加强研究水溶性单体及多元功能单体共聚的单分散微球合成。特别是敏感性、各向异性、多孔及中空等结构和性能多元化的微球可控合成是高分子材料工作者的巨大挑战。（４）从性能和应用方面，提高对单分散聚合物颗粒的结构和性能变化规律以及影响因素的研究，通过优化设计实现性能可控，进而将其应用推向新的高度。15.微球的单分散性和粒径是影响光子晶体光学性质的主要因素,因此要寻找更好的制备方法,有效控制工艺过程,制备可见光所需的粒径。目前,虽然聚苯乙烯微球的制备方法简单,很容易制得自组装所需要的粒径。但是要更好地制备出可见光或近红外区域,具有完全带隙的聚苯乙烯光子晶体还是需要进行大量的工作。16.1957年美国RohmandHaas公司首先开发出商品名为K120的核壳结构聚合物。20世纪80年代,日本学者Okubo首次提出“粒子设计”的概念,为核壳型聚合物乳胶粒子的制备提供了理论指导。当今,核壳乳液由于具有优异的性能已被广泛地应用于涂料、橡胶、黏合剂、生物医药及电子等工业领域。17.然而，要将壳聚糖用做基因递送载体系统，必须要得到高水溶性的壳聚糖衍生物，即在壳聚糖的氨基葡萄糖单元上引入大量的亲水集团。纳米颗粒具有黏附性、体积小的特点，可在血管中随血液循环透过血管壁进入各个脏器的细胞中，可以延长药物在局部组织或部位的滞留时间，增加药物的接触面积，提高药物的吸收和生物利用度；纳米载体作为新型非病毒型基因载体能有效介导DNA的转导，并使其在细胞内高水平的表达，从而为基因表达、功能研究及基因治疗提供了新的技术和手段。采用纳米粒做为基因递送系统具有许多优越性，对一种基因载体评价的指标是多方面的，如安全性、生物相容性、载药量和包封率等。纳米粒的粒径大小对纳米粒的体内代谢有很大影响，研究表明粒径小的复合物越容易被细胞内吞或者胞饮，转染效率就越高。20.多孔聚合物微球近年来，制备具有特殊结构和特殊性能包括智能性的高分子微球或凝胶是高分子材料的两大研究方向.目前，单分散多孔聚合物微球的合成及应用已经成为国内外学者致力研究的热点之一，并获得令人瞩目的发展，多孔聚合物微球的制备方法很多，传统方法有悬浮聚合法、分散聚合法、酸碱分步聚合法、种子溶胀法等。多孔聚合物微球材料的研究和应用发展迅速,由于其特殊的尺寸、孔径以及形貌,使其具备许多其他材料所不具备的特殊功能,其应用也渗透到我们生活中的每个角落。近年来,学者们通过多种方法制备出多孔聚合物微球。本文综述了多孔聚合物的制备方法(悬浮聚合法、种子溶胀法和微孔膜乳化法)及相应的成孔机制，并简要介绍了其性能表征及应用研究状况。与无孔微球相比，多孔微球最大的劣势就是机械强度较差。因此合成时很少使用磁力搅拌，而是用各种振荡器代替。多孔聚合物微球因可控制的孔结构而具有特殊的尺寸效应和界面效应，在色谱填料、化妆品、药物递释及催化剂载体等领域有广泛的应用。由于多孔聚合物微球具有化学稳定性及易于被衍生化的优点，并且对于样品的负载能力强，有较高的色谱容量，这些优点使得聚合物型色谱填料在反相、离子交换、排阻色谱中获得了广泛应用。多孔聚合物微球由于具有特殊的表面结构，在作为药物载体时，可使吸附在其中的药物在相当长时间内缓慢释放，对于刺激性药物还可通过低浓度持续释放来降低对人体的刺激性，延长作用时间。目前，有机合成中常用到的贵金属催化剂载体通常是络合而成，常存在污染大的缺点。与其他载体材料相比，高分子载体材料负载催化剂的制备工艺成熟，同时还具有催化活性高、稳定性好、易于操作、反应选择性好等优点，因此发展功能化多孔聚合物微球载体已成为新的趋势。近年来，学者们通过多种方法制备出了多种形态的多孔聚合物微球，在微球制备技术、成孔机制等方面的研究取得了较大进展。１空心微球的制备空心微球的制备方法可分为硬模板法、软模板法、无模板法和牺牲模板法。硬模板法硬模板法是用硬颗粒作为模板，通过反应或静电吸附等作用在具有一定形状的硬颗粒上包裹一层壳层，再除去模板就得到中空结构。通常的操作步骤为：①制备模板；②修饰模板表面；③将壳材料或其前驱体包裹在模板上形成紧密的壳；④选择性除去模板。其机理如图所示。软模板法软模板法一般是以乳液液滴、表面活性剂胶束、气泡、聚合物囊泡等作为模板.例如在乳液模板法中，可以利用表面活性剂形成的胶束为模板，通过静电吸附作用在表面吸附一层或多层无机物，再通过氧化等方法去掉核；在许多情况下，直接将有用的材料包裹在内部，就不用再去核了。又如用气泡作软模板，可制备出单分散的纳米粒子和气泡，然后将粒子吸附到气泡上（如图２所示）。软模板法条件比较温和，操作相对简单，特别适用于需要把材料填充到内部的中空结构中的应用，而硬模板法包裹芯材有困难。但是软模板法制备出的中空微球形态不容易均匀，因为难以制备单分散性好的软模板，并且制备过程常常使用较多的有机溶剂。此外，软模板法分散性难以控制，获得的微球的尺寸一般具有较大的分散性。图２气泡为软模板时中空微球的形成机理无模板法无模板法是指在制备过程中不需要引入模板而形成空心结构的操作方法。具体方法有多种，最常见的是利用Ostwald熟化现象，即溶质中的较小型的结晶或溶胶颗粒溶解并趋向于沉积到较大型的结晶或溶胶颗粒上。与模板法相比，该方法不适宜制备多层空心微球，球体表面不如模板法规则牺牲模板法在牺牲模板法中，模板粒子同时作为模板和成壳原料，也即模板参与壳形成的反应，在壳生成的同时，模板材料被消耗而得到中空的结构。如果过程中模板被全部消耗，就不需要去除模板，从而简化制备过程，并可避免硬模板法去核过程中常出现的对壳层的破坏；这个过程可以不必对模板进行表面功能化修饰，而直接通过化学反应实现模板和中空壳层的转换.中空微球和多孔微球特定的结构和尺寸使其应用十分广泛，近些年对于它们的制备方法研究颇多。中空微球的制备方法主要有硬模板法、软模板法、无模板法、牺牲模板法；多孔微球的制备方法主要有悬浮聚合、后交联修饰法、种子溶胀法、分散聚合、酸碱处理法、微孔膜乳化法。这些方法都有自身的特点，实际应用中常需要针对目标材料的用途而选择较为适合的方法，甚至结合多种方法以达到最佳效果。但是目前的制备方法也有很多地方需要进一步改进，如很多制备多孔微球的方法都需要反复离心洗涤的操作，耗能耗时，需要开发操作简单高效、产品性能好的方法。与此同时，尺寸分布窄、形态规则、分散性能好的中空微球和多孔微球的合成及其结构尺寸和孔径的精确可控是今后的研究方向。无论在学术研究还是实际应用中，获得高质量高性能的多孔或中空微球都很有价值，可以期待该领域的研究将持续受到广泛关注