医疗诊断用高分子材料医疗诊断用高分子材料诊断用微球一、基本概念定义：高分子微球是指直径在纳米级至微米级形状为球形或者为其他几何形状的高分子材料或高分子复合材料。组成：载体、键合在微球表面的功能基团、所固定的生物活性物质。分类：①天然高分子微球—聚多糖类、蛋白质②合成高分子微球—以苯乙烯、乙烯基吡啶、丙烯酸酯、丙烯酰胺以及他们的衍生物为原料制备优点：①体积小②比表面积大③易控制成单分散性④生物相容性良好⑤易于表面化学改性⑥易于分离和提纯二、制备方法1.高分子微球的制备方法主要有两条路线：一是从已有的高分子（包括合成高分子和天然高分子）开始制备，利用溶至乳液溶剂蒸发、喷射干燥、相分离等方法将天然高分子或已有的合成高分子制备成微球。二是从小分子单体开始制备，利用悬浮聚合、乳液聚合、沉淀聚合、分散聚合等方法将单体制备成微球。路线1：乳化-溶剂蒸发法：喷雾干燥法：相分离法：其主要原理是：将高分子材料溶解在互不相溶的两种液体中，利用材料在两种溶液溶解性能的不同制备微球。再采用过滤、冷冻干燥等方法得到微球。该法还可以通过改变温度、PH以及非溶剂和能引起相分离的聚合物等来实现。其他：超声法、低温喷雾提取法、超临界流体技术等。路线2：悬浮聚合：概念：通过强力搅拌并在搅拌剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中，由油性引发剂引发而进行的聚合反应。体系：疏水性单体、水（分散相)、稳定剂、疏水性引发剂。缺点：必须使用分散剂，后期难以除去，影响聚合物性能，制得微球粒径一般在10μm之上，单分散性不好。乳液聚合：概念：单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。特征：最重要的特征为分隔效应——聚合聚合增长中心被分隔在为数众多的聚合场所内，使得聚合速率高，产物分子量高。体系：乳化剂、单体、水缺点：产物中有乳化剂，难以完全清除。无皂乳液聚合：特点：完全不含或只含微量乳化剂优点：得到粒径分布单一，表面“清洁”，并且其表面功能基团的数目和分布均可得到控制。增长机理：①均相增长机理②非均相增长机理细乳液聚合：特点：在亚微米单体液滴中引发成核机理。步骤：预乳化——乳化——细乳化优点：①体系稳定性高，有利于工业生产实施；②产物胶粒的粒径较大，且粒径通过控制助乳化剂的用量易控制；③聚合速率适中，生产易于控制。微乳液聚合：概念：油分散在水的连续相中或水分散在油的连续相中的由表面活性界面提供稳定作用的热力学体系。特点：①乳液是透明或半透明状态——分散相液滴直径为5~80nm；②分散体系中液滴之间的范德华力是随液滴尺寸增加的，而且在某个临界值以上才变得重要。分散聚合：概念：由溶于有机溶剂（或水）的单体通过聚合生成不溶于该溶剂的聚合物，而且形成胶态稳定的分散体系。体系的胶态稳定性来源于聚合物粒子表面吸附的存在于连续相中的两亲性高分子稳定剂或分散，其作用的本质为立体稳定作用。因此，该聚合方式也可以认为是一种特殊的沉淀聚合。配方：溶剂或混合溶剂40%~60%单体或混合单体30%~50%分散剂3%~10%引发剂1%（单体量）助分散剂和链转移剂等其他添加剂。机理：低聚物沉淀机理接枝共聚物聚结机理沉淀聚合：概念：在溶液聚合的基础上，采用适当的溶剂和添加剂，使单体溶于介质中，而生成的聚合物不溶于介质中而沉淀下来，可直接得到聚合物固体。优点：①聚合热易于散发，体系粘度小，大大提高了聚合过程的易操作性；②反应后期剩余的单体仍然可以自由扩散，这有利于提高转化率和增大分子量；③聚合产物分子量分布窄，残留单体大部分保留在溶剂中，有利于获得高纯度产品。种子聚合：概念：先用无皂乳液聚合，分散聚合或雾化法等方法制成小粒径单分散聚合物颗粒，然后以此为种子用单体进行溶胀，使颗粒长大，再引发聚合制得粒径较大的微球。体系：种子微球（或种子液滴）、单体（或单体液滴）、分散相、引发剂、稳定剂等。优点：①可制备大粒径微球，目前通过种子溶胀方法可以获得数十微米的大粒径微球载体；②使功能基团集中分布于表层并且可以在粒子的表层引入新的功能基；③利用聚合过程中相分离形成非球形或不规则的粒子结构，从而为制备具有特种功能的高分子微球提供了有效途径。制备高分子微球的聚合方法比较2.高分子亲和微球的制备方法高分子亲和微球即为高分子微球的表面嫁接具有特定的亲和配位能力的生物活性物质，利用这些活性物质与目标物质之间的亲和配位关系，选择性地吸附并最终分离出目标物质。亲和微球主要由高分子微球载体和固定于载体上的生物活性物质组成。吸附法：吸附法是通过范德华力将生物活性物质吸附到微球