[发明专利]一种亲水性超大孔聚合物微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子微球制备领域，特别涉及一种亲水性超大孔聚合物微球及其制备方法。 

背景技术

色谱技术到目前为止仍然是高效分离蛋白质、质粒等生物大分子的一种有效手段。选择一种合适的分离介质是保证分离效率的关键因素。由于生物大分子空间三四级结构复杂，尺寸大（蛋白质分子直径通常为1-100nm，质粒分子直径则在150-250nm之间），稳定性差等特点。为了保持生物大分子的生物活性，要求在保证分离纯度的前提下尽可能的缩短分离时间，以减少生物大分子被流体切割的程度(PerfusiveChromatography,USPatent5,833,861,1998)，同时要求分离介质孔径要与生物大分子体积相适应，一般要大于溶质分子直径10－20倍(Polymer,2007,48:1981-1988)，否则分子扩散会受到限制。传统的色谱分离介质孔径通常在10-50nm之间，生物大分子只能吸附在微球外表面，不能有效利用微球的孔道和表面积，传质速率慢，分离效率低下，已成为现代生物技术发展的一个限制因素。此外，目前占主流的多糖类分离介质还存在机械强度低，只能在低流速下操作的缺陷。超大孔聚合物微球的出现为解决该问题提供了有效思路。 

超大孔聚合物微球机械强度高，化学性质稳定，近年来引起研究人员的广泛兴趣。上世纪90年代初出现的灌注色谱介质（POROS）就是一种超大孔聚苯乙烯（PS）微球，已成功用于蛋白质的快速分离(Perfusionchromatography.Nature,1991,350:634-635;J.Chromatogr.A,1996,743:221-229)，具有操作压强低、流速快、产量大等优点。POROS介质具有两类孔，一类是600-800nm的贯穿孔（through pores），另一类是80-150nm的扩散孔（diffusive pores）。贯穿孔内流体可以对流形式流动，传质速度快；而扩散孔提供了足够高的比表面积，保证了介质的吸附容量。但由于该类介质制备工艺复杂，微球孔道的形成不易控制，批次重复性差，并且纳米颗粒间结合力弱，介质在装柱过程中容易破碎，很难工艺放大进行大规模生产，以上问题使POROS介质的应用停滞不前，近年来少有POROS介质的应用报道。 

Magnapore微球是另一种超大孔微球（PolymericMicrobeads.USPatent5,863,957,1999），它的特点是孔道非常规整，孔径较大(1-50μm)，相互联通的孔明显可见。Magnapore微球是采用高内相乳液法(high internal phase emulsion,HIPE)制备的，在制备过程中，由于HIPE内相的体积浓度高达80-90%，乳液的稳定性是制备的一个难点。同时，HIPE粘度很高，在外水相分散性不好，成球率低，球体大小不均匀，并且Maganopore介质的大孔径造成比表面积很 低（2-30m²/g），孔壁很薄机械强度不够高，容易破碎，无法在大规模制备色谱上应用。天津大学孙彦以无机颗粒为致孔剂制备出孔径约为500nm的球形介质(Biotechnol.Prog,2003,19,1300-1306)，制备的超大孔介质在分离应用中效果较好。他们发现要得到贯穿的大孔径，无机颗粒的体积含量应为10-40%。然而，有机高分子材料与无机颗粒之间的相容性差，要用有机高分子材料完全将大量的无机颗粒包埋在内，是一个难题。