基于核—殼微球的膠體晶體及生物分子敏感體系的構筑.pdf

1、生物分子的識別與檢測對于人類健康有著很重要的意義，一直以來都是生物醫(yī)學領域研究的熱點問題。利用高分子材料來輔助實現(xiàn)對生物分子的檢測有著現(xiàn)實的意義和潛在應用價值。尋找合適的高分子材料作為生物分子的載體是一個基礎但是重要的工作。聚合物微球與高分子水凝膠在生物、醫(yī)藥等領域都有很好的應用價值和應用前景。水凝膠具有良好的柔軟性和相容性，但缺乏機械強度；疏水性微球有很好的剛性和機械強度，但在體系穩(wěn)定性以及與生物分子的相容性方面的有所不足。將二者的特

2、點結合起來的載體將是一種很好的固定生物分子的載體，在進一步的應用上也會有更大的優(yōu)勢。 本文用無皂乳液聚合的方法合成了核一殼結構的聚合物微球，其核是疏水性的聚苯乙烯，殼層由各種親水的聚合物(聚丙烯酰胺，聚N-異丙基丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸2-羥基乙酯，聚丙烯酸)或親水性單體(丙烯酰胺，N-異丙基丙烯酰胺)與功能性單體丙烯酸琥珀酰亞胺酯共聚物所組成。以掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，動態(tài)光散射(DLS)，紅外光譜(FT-IR)

3、，衍射儀等儀器作為主要研究手段，研究了由這種"外軟內硬”型的聚合物微球形成的膠體晶體，以及基于殼層帶有琥珀酰亞胺酯功能基的核一殼結構的聚合物微球的生物分子敏感體系。最后還嘗試性地研究了生物分子敏感的線性聚合物的合成以及初步應用。 核一殼結構的聚(苯乙烯-co-丙烯酰胺)(poly(styrene—co—acrylamide)，P(S-AM)，聚 (苯乙烯 -co-N．異丙基丙烯酰胺)(poly(styrene-co-N—isop

4、ropylacrylamide)，P(S-NIPAM))，聚(苯乙烯-co-甲基丙烯酸2-羥基乙酯)(poly(styrene—co-2-hydroxyethyl methacrylate)，P(S-HEMA))和聚(苯乙烯-co-丙烯酸)(poly(styrene—co—acrylic acid)，P(S-AA))微球可以通過離心濃縮的方法形成穩(wěn)定的三維膠體晶體，并觀察到典型的立方面心結構的微球排列晶面。所形成的膠體晶體在加入溶劑進行

5、稀釋時，衍射峰會發(fā)生紅移，并且強度逐漸增加。不良溶劑乙醇的加入會影響p(S-AM)微球膠體晶體的形成，在乙醇濃度達到26．82、wt-％時，最終破壞規(guī)整的排列結構。殼層是環(huán)境敏感(pH或溫度)的聚合物時，環(huán)境的變化也會對膠體晶體的形成產生影響。對于P(S-NIPAM)微球形成的膠體晶體來說，溫度為25℃時可以形成規(guī)整的排列，而在40℃時卻由于殼層變得疏水而不能排列得很規(guī)整；對于P(S—AA)微球來說，在低pH值下，殼層由于質子化而變得疏

6、水時也不能形成規(guī)整的膠體晶體，而在高pH值時，殼層去質子化變得親水時，則可以形成規(guī)整的膠體晶體。這種膠體晶體對光子晶體的設計提供了一種新的思路。通過無皂乳液聚合可以將琥珀酰亞胺酯功能基引入微球的表面或是核一殼結構的微球的殼層。表面生物素化的疏水性微球以及殼層生物素化的核一殼結構的聚合物微球都可以與親和素通過生物素分子與親和素的特殊的專一性識別發(fā)生作用。前者可以發(fā)生聚集，并且聚集的速度隨親和素濃度的增加而增大；后者除了可以發(fā)生聚集之外還可

7、以在親和素濃度較低時僅在殼層內發(fā)生生物素與親和素的識別作用。通過這種以生物素-親和素為模型的親和素敏感體系的研究，我們擴展到了抗原-抗體的研究上來。利用殼層含有琥珀酰亞胺酯功能基的核一殼結構的聚合物微球作為載體研究了其通過化學鍵對抗原分子的固定。不同的反應溫度對含有溫敏性殼層的微球對抗原的結合量有一定的影響。固定了抗原的微球對抗體有專一性的響應，并且在游離抗原的誘導下，體系具有可逆性。這種生物分子敏感體系在生物分子檢測，臨床診斷以及生物

8、傳感器等方面有潛在的應用前景。 最后還嘗試性地合成了兩種線性的生物素化的聚合物聚(N-異丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸縮水甘油酯-生物素)(P(NIPAM<,325-co-GMA<,44>-Biotin))和聚(丙烯酰胺-co-N-丙烯酸琥珀酰亞胺酯．生物素)(P(AM-co-NAS—Biotin))，并研究了其與親和素的作用。當親和素被加入到生物素化的聚合物溶液中，會由于親和素的生物交聯(lián)作用，產生線性高分子的聚集體。這種體系所