[发明专利]聚丙烯酸酯类或其共聚物亲水改性的方法及其产品和用途

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物材料改性领域，具体地，本发明涉及一种聚合物材料表面亲水性化的方法及其产品以及其在生物技术和色谱分离领域尤其是生化色谱分离中的应用，更具体地，本发明涉及一种聚丙烯酸酯类或其共聚物亲水改性的方法及其产品和在生物技术和色谱分离领域的应用，特别是对超大孔聚丙烯酸酯类微球材料的表面亲水性化及其产品以及应用。

背景技术

聚合物微球作为生化分离介质，其优点在于机械强度高、化学性质稳定、耐酸碱度好，能够在高压下操作等，因此在作为色谱介质的应用领域有很好的前景。但聚合物本身的一些特点限制了它在生物大分子分离方面的应用，如聚甲基丙烯酸缩水甘油醚酯与二乙烯基苯共聚（PGMA-DVB）微球，其微球表面带有大量的环氧基，易于衍生为各种功能基团，但由于其表面具有疏水性，因此容易和蛋白分子之间发生疏水作用而导致蛋白的不可逆吸附甚至变性。

研究表明这种疏水作用是引起蛋白在材料表面发生非特异性吸附的主要原因（Marsha D Bale,Susan J Danielson,John L Daiss,Kim E Goppert,Richard CSutton,Influence of copolymer composition on protein adsorption and structuralrearrangements at the polymer surface,Journal of Colloid and Interface Science,1989,132:176-187），解决这一问题的途径之一，就是增加材料表面的亲水性。目前的亲水化聚合物材料种类多集中于聚苯乙烯与二乙烯基苯（PSt-DVB）微球，如US 5389449公开了一种用亲水性聚合物对PSt-DVB微球表面的亲水化改性方法，该方法是分两步将水溶性大分子聚乙烯亚胺（PEI）键合于PSt-DVB微球表面，首先将微球表面通过磺化反应衍生出磺酸基团，然后再利用磺酸基团与PEI分子上的氨基进行酰胺化反应，将PEI分子偶联于PSt-DVB微球表面，从而赋予PSt-DVB微球表面以亲水性。

PGMA-DVB微球作为分离介质较传统的PSt-DVB微球更容易进行表面化学修饰，并且其骨架基质的疏水性较PSt基质弱，所以更适合作为生化分离介质。文献报道的PGMA-DVB微球表面亲水改性多为将表面的环氧基在酸性或者碱性条件下进行水解成双羟基，增强材料表面的极性以期得到较好的亲水性（JunfaYin,Gengliang Yan,Hailin Wang,Yi Chen,Macroporous polymer monolithsfabricated by using a metal-organic coordination gel template,Chem Commun,2007,44:4614-4616）；或者本发明人的在先申请CN 100487011C所公开的将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）材料表面偶联亲水性大分子聚乙二醇（PEG），改性后的PGMA微球可以应用于疏水相互作用色谱模式下生物大分子的分离纯化，但无法进一步衍生为其他系列分离介质。

因此，对于PGMA-DVB以及PGMA材料改性尤其是PGMA-DVB以及PGMA微球亲水改性方法以及相应的产品的应用仍亟待开发与研究，尤其是在生化分离色谱应用领域。

发明内容

本发明的目的之一是开发一种聚合物材料表面亲水化的方法及其相应的产品。聚丙烯酸酯类或其共聚物微球材料表面亲水改性后能够有效地降低蛋白在其表面的非特异性吸附，在生物应用领域有很高的价值；本发明中超大孔PGMA-DVB微球（粒径60-80μm，孔径为400~500nm）经过亲水改性后，能够继续保持原有的大孔结构，可以耐受较高的压力操作，同时亲水的表面能够进一步的衍生，可以用作生化分离介质，因此在生化分离纯化领域有很好的应用前景和优势。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述聚丙烯酸酯类或其共聚物材料表面亲水改性的方法包括如下步骤：

1）将聚丙烯酸酯类或其共聚物材料，用有机溶剂进行溶胀处理；

2）将亲水性多胺物质在溶剂存在下通过共价键化学键合到步骤1）处理好的材料表面；

3）用交联剂将步骤2）所得到的材料表面的亲水性多胺物质进行交联加固；

4）用季铵盐生化试剂将步骤3）所得到的材料表面亲水物质在溶剂存在下进行季铵化。

本发明中所述超大孔微球均指粒径为60-80μm，孔径为400~500nm的微球。