河北联合大学Hebei United University
2008级
《医用高分子》课程论文医用高分子微球
姓名陈朝阳
班级08应用化学
学号02
分数
医用高分子微球
陈朝阳
(河北联合大学化工与生物技术学院，唐山，063009)
摘要：本文对高分子微球的结构性能做了简要介绍,综述了生物医用高分子微球载体的制备方法、表面功能化途径以及生物活性物质的固定化方法,并对高分子微球在医学领域的应用作了概要介绍，最后对其性能及制备技术的改进和在生物医用及其他方面的应用发展前景做了简单预想。
关键词：高分子微球；功能化；生物活性物质；固定化；医学应用
高分子微球是指直径在纳米级至微米级形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。生物医用高分子微球由载体、键合在微球表面上的功能基以及所固定的生物活性物质三部分组成。可分为天然高分子微球和合成高分子微球两大类。前者有聚多糖类和蛋白质后者多以苯乙烯、乙烯基吡啶、丙烯酸酯、丙烯酰胺及它们的衍生物为原料制备。
由于其分子结构的可设计性吸引了越来越多的科学工作者的兴趣，进而更加快了其开发应用的步伐。可以通过选择聚合单体和聚合水平上来设计合成和制备,并且可以比较方便地控制其尺寸的大小和均一性,使之具有所需要的特定性能与功能。这种微观结构和性能的可设计性,使得高分子微球在对材料特性要求较高的生物医学领域中显示出巨大的发展潜力。
与无机材料微球或来源于生物体的血球等相比,高分子微球除具有固相化载体特有的易于分离和提纯的优点外,还具有廉价、比表面积大、单分散性好、易于制备及功能化以及对生物体相容性可调、有利于研究与生物体成份相互作用等特点。
1. 高分子微球载体的制备
天然高分子微球本身带有反应性基团,可直接用于生物活性物质的固定化。合成高分子微球则必须通过如下方法引入功能基团:(1)功能单体共聚法。即少量功能单体与主单体进行共聚的方法,有时可以加入交联剂以获得交联的微球；(2)微球载体表面修饰法。其中,功能单体共聚由于易控制功能度及交联度,不易产生
副产物而倍受青睐。
图1 生物医用高分子微球
1.1 功能单体共聚法
常用的功能单体有丙烯酸、丙烯醛、丙烯酰胺、乙烯基吡啶以及它们的衍生物。实际应用中,高分子微球表面亲水-疏水结构的调控很重要,所以常将疏水性单体(如苯乙烯)与亲水性功能单体(如丙烯酸)共聚,有时还需加交联单体以获得交联型的高分子微球。主要的聚合方法有悬浮聚合、沉淀聚合、分散聚合、乳液聚合等,各种方法所制得的微球体具有不同的尺寸范围。高分子微球制备法中乳液聚合具有散热容易,同时可得到高的聚合速度和高的分子量,且以水为介质等
优势而颇受欢迎。但常规乳液聚合产物中由于残留乳化剂而影响其最终使用性能, 无皂乳液聚合则可以消除这一不利因素。同时,由于无皂乳液聚合制备的微球比表面积大, 粒径分布均匀,表面洁净,并且表面的一些性质如亲水性、功能基团的数目和分布在一定程度上可以控制,因此在生物医学领域的应用越来越广泛。
功能单体的选择对于无皂乳液聚合微球表面特性非常重要,典型的表面功能基及其常用的功能单体:
种子乳液聚合法近年来已成为制备高分子微球最重要、最常用的技术之一。
种子乳液聚合有如下优点:(1)可制备大粒径微球，目前通过种子溶涨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。在非均相聚合方法中,悬浮聚合法工艺简单,颗粒球形度好,而且可以得到微米级甚至毫米级的大粒径微球,用于高分子微球的制备具有显著的优点。特别是反相悬浮聚合工艺,历史较长,技术成熟,应用广泛。此外磁性高分子微球和高密度高分子微球也得到开发应用。
在实际制备高分子微球时,采用多步种子乳液聚合法制备，通过控制加料方式,制备不同形态的乳胶粒；还可利用无皂乳液聚合技术制备了单分散、表面洁净的乳胶粒。
分步异相凝聚法也是制备高分子微球常用方法
图2分步异相凝聚法制备微球
首先用乳液聚合法分别合成带有正电荷的小粒径高分子微球和带有负电荷的大粒径微球。利用静电吸引，在溶液中将小微球吸附到大微球的表面，形成外表面较为粗糙的微球聚集体。加热溶液至小微球的玻璃化温度之上。这样，包附在大微球周围的小微球将凝结成连续层，整个微球体系的表面随着加热时间的增加而变得光滑，最终可制得核-壳型高分子微球(如图3所示)。Okubo等用分步异相凝聚法制备了一系列亲水核-疏水壳的复合结构微球。该法制备的高分子微球大小一般从亚微米级到微米级不等。由于制备过程中往往加热温度较高，会导致活性物质的失活，所以此类微球一般只适合于作为生物活性物质的载体。
此外，线-球转变法也是制备高分子微球的重要方法
由于交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)PNIPAAm水凝胶微球的流体动力学尺寸
随温度变化而变化，同时微球表面的亲水-疏水性也随之发生变化。可利用PNIPAAm的这一热敏特性，合成主链为PNIPAAm，支链为亲水性聚合物(如聚环氧乙烷PEO)的线状接枝共聚物。该线状共聚物在加热至PNIPAAm的低临界溶解温度(LCST)之上时，水溶液中的PNIPAAm链因脱水而聚集在一起，成为疏水核，而水溶性的PEO支链分布在核的周围，成为亲水壳层，于是形成了核-壳结构的高分子微球，亲水的PEO层对微球起着稳定作用；当温度重新降低至LCST之下后，微球回复到原来的线状状态。这一过程为可逆过程。线状共聚物也可以是嵌段共聚物，通过改变溶剂或温度来选择性地降低某一嵌段部分的溶解性，从而通过线-球转变制备核-壳结构微球。用线-球转变法制备的微球常用作药物靶向的载体。
1.2 微球载体表面修饰法
对于具有一定生物医学功能的单体,可以用上述几种方法直接制备出具有医用功能的高分子微球，而对一些没有这类功能的高分子微球，则可以通过对微球
,-CHO等)。另外，表面进行功能化处理而使微球表面带有功能基团(如-COOH，-NH
2
为了得到特定形态的微球，还可以适当改变合成步骤和条件，或者对制备好的微球进行一些特殊处理，如为了得到多孔高分子微球，可以采用逐步碱/酸法或碱/冷法。
2.生物活性物质的固定化
2.1 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载体上，研究发现牛血蛋白(BSA)及人血蛋白(HAS)在疏水胶粒及离子型胶粒上的吸附时发现:吸附是很快且不可逆的过程,相对于静电作用而言,疏水部分相互作用在吸附中占主导地位, 蛋白质的吸附量依赖于实验条件、胶粒表面电荷密度和蛋白质的物理化学性质。微球的表面特性如亲水性和非均相结构对于抑制非特异性吸附和提高胶体稳定性具有重要作用。为此Okubo对P(St-HEMA微球的表面结构提出了三种模型如图3所示：
图3 微球表面结构和抗体在其上的吸附状态( 阴影代表亲水性区域) (1)微球的表面大部分是疏水性的,抗体主要以尾朝下的形式被吸附,这种定向吸附可以保持抗体的免疫活性。但由于HEMA在表面含量较少,未吸附抗体的空隙以疏水性为主,因此易发生非特异性吸附(对于目标蛋白质以外的其它蛋白质的吸附)；(2)微球的表面大部分是亲水性的,HEMA成分覆盖了整个表面,因此可以完全抑制非特异性吸附,但抗体在这种大极性表面上是以侧向形式被吸附的,故无法发挥免疫活性。而(3)微球的表面由于具有适当的亲疏水平衡以及非均相结构, 抗体在疏水性区域以尾朝下定向吸附保持了免疫活性,同时未吸附抗体的空隙是亲水性的,不仅避免了非特异性吸附而且提高了胶体稳定性,因而成为理想的免疫载体。既然蛋白质在微球上的吸附主要是由疏水作用决定的,那么减少物理吸附的最好方法是调节微球表面的HLB值。一些研究发现,还可以用HEMA、MAA、MMA、NIPAM、NIPAM/GMA等功能单体合成带有各种亲水壳层的核-壳型聚苯乙烯胶粒。这种胶粒吸附蛋白质少,当蛋白质与功能高分子微球偶联时,可以减少伴随的物理吸附。物理吸附操作简便,条件较温和,活力不易丧失,蛋白质的空间结构不易发生变化,但活性物质和高分子微球的相互作用较弱,两者之间易受外界条件如: pH值、温度、离子强度的影响而分离。
2.2 共价偶联法
共价偶联法就是通过共价键将生物活性物质连接到微球载体上的方法。尽管共价偶联操作较复杂,反应条件较剧烈,活力丧失较多,但由于活性物质与高分子微球是通过共价键牢固地结合在一起的,它可以大大延长微球的使用寿命,并且可设计定向偶联,因而成为目前的研究热点。其又可分为：
2.2.1 直接偶联法
有些功能基团如-CHO、-CH2Cl容易与生物分子的-NH2反应,如通过氯甲基苯中的Cl原子发生亲核取代反应、或甲基丙烯酸缩水甘油酯功能化的胶粒中环氧乙
烷基的开环反应,将生物分子共价偶联到功能高分子微球上。-CHO极易与生物分子中的伯胺反应生成亚胺衍生物, 可以用硼氢化物将C=N双键还原成更稳定的
C-N单键,Bale和Oenich等发现有还原剂存在时固定蛋白质更有效。然而按Slomkowsky的结果,有Schiff碱生成的多齿结构固定蛋白质很稳定,放置数天也无蛋白质脱落现象。
2.2.2 间接偶联法
当某些高分子微球上的功能基不能直接与生物分子上的功能基反应时,一般需要进行活化处理。活化方法很多,主要有叠氮形成法、酸酐形成法、碳二亚胺法、酰氯法、烷基化或芳基化法、重氮化法、异脲键合法(异硫氰酸法、溴化氰法、氰脲酰氯法)等。共价结合的氨基酸残基应当是生物分子活性所非必需的,否则会导致生物分子活力损失。最典型的是胶粒表面-COOH的活化,目前主要有三种方法:
a．酸酐形成法：
本反应过程简单,无须对中间产物进行分离。
b. 碳二亚胺法：
本方法原由Goodfriend提出,是最常用来连接生物活性物质与载体的方法
碳二亚胺(R1N=C=NR2)是一种化学性质很活泼的试剂,能使氨基和羧基间脱水缩合而形成酰胺键。水溶性的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺等的出现, 使这一反应能成功应用于乳液体系中。
c. 活泼酯法:
DCC为二环己基碳二亚胺。本法是对碳二亚胺法的改进,其在导向药物的研究中得到了广泛的应用。
另外,在共价偶联时,为防止活性物质受到空间位阻而影响其活性,通常需先在载体上连一个!“空间臂”,这样可以使载体表面更柔软,以适应活性物质空间结构, 尽可能保留其活性。常用的“空间臂”有戊二醛、1,6-二氨基己烷等。任广智等的研究表明: 载体和酶之间的连接手臂越长,得到固定化酶活性越高。
2.3 包埋法
包埋法是应用最为普遍的固定化技术,它是将生物活性物质固定在聚合物的三维空间网状结构中的方法。包埋法分为两类:将生物活性分子结合到半透性凝胶微球的晶格中,称为晶格法；将生物活性分子包裹到半透性高分子胶囊中,称为微胶囊法。PAM是一种常用的包埋材料,具有相当好的强度、弹性和化学惰性,多用于固定化酶和非生长微生物(如酵母细胞)。该法对生物成分的活性影响较小,被包物不易泄漏,可固定高浓度的生物活性物质。另外包埋法还具有操作过程简单,可对多种生物成分进行包埋的优点。但这种固定化技术也存在一定的局限性,如必须严格控制许多实验条件；聚合物形成过程中产生的自由基可能会使生物活性成分失活; 由于扩散阻力大使响应时间增加等。
2.4 交联法
所谓交联法就是通过双功能或多功能分子在生物活性分子之间、生物活性分子/ 载体之间交联形成网状结构而使生物活性物质固定化的方法。最常用的交联试剂如戊二醛,能在温和的条件下与蛋白质的自由氨基反应。交联法可以加强固定化作用,但产物形成条件不易确定,必须仔细控制pH值、离子强度、温度及反应时间等参数。随后发展的异型双功能交联试剂如3-(2-吡啶二硫氢基)丙酸-N-
琥珀酰亚胺酯,能够实现控制交联,提高交联反应的选择性和交联产物的均一性, 使交联反应更易进行。除以上四种固定化方法之外,人们还在不断探索新的固定化方法。张立武等提出提出了通过声或力化学反应固定酶的新途径,此法可在温和条件下进行,并可缩短固定化时间。此外,利用辐射技术引发聚合、利用光化学接枝法或等离子体聚合法也能制得性能良好的固定化生物活性物质。人们在探索新的固定化方法的同时,也在不断改进传统的固定化方法。为平衡传统固定化方法中共价交联法与吸附法或包埋法的优缺点,一般采用联用固定法,如吸附法和交联法同时使用的吸附交联法。吸附交联法是将生物活性物质通过吸附固定在微球表面之后再用双功能试剂(如戊二醛)对生物活性物质进行交联反应,使生物活性物质形成网状的结构固定在微球表面。该法的优点是可提高生物活性物质的固载率, 但会进一步使其活性降低。
3. 在医学领域中的应用
高分子微球在医学工程中起着重要的作用。我们知道很多药物无法直接使用或使用疗效不理想,这就需要高分子材料来包埋药物,并通过合理的设计微球的尺寸、膜壁结构、表面性质、缓释性能等来达到所需的时间及地点,以及想要达到的药物的释放速度。例如抗癌药物的毒副作用特别大，需要用高分子对药物进行包埋,并对其表面进行修饰，以赋予药物对癌细胞的靶向性,使药物富集于癌细胞,来消除或降低抗癌药物对正常细胞的副作用；口服药物需要用外包的高分子来保护药物，避免其在胃内的分解，并提高胃肠壁对药物的吸收；黏膜给药需要用外包的高分子来提高微囊在黏膜出的停留时间，并提高黏膜对药物的吸收；疫苗需要用高分子包埋来实现长效免疫，等等。
用不同的制备方法可以得到具有不同尺寸、不同表面结构和形态的微球体, 从而满足不同的使用要求,下图4给出了各种尺寸的微球在医学领域中的应用情况。
图4 各种尺寸微球的生物医学应用
3.1 药物载体
早在1906年,Ehrlich就提出了靶向给药的设想,随着生物医学的发展,这一设想逐渐成为现实。将药物与微球载体连接制备药物/载体结合物,以改善和控制药物在体内的转运和代谢,实现缓释给药和定向给药,提高生物利用度和治疗指数,这是现代药物研究领域的一个新分支。载体药物必须能够在体内定量、定位释放原形药物,利用微球的结构特性和运载作用将药物运送到特定的受药部位，再将其慢慢释放出来而达到治疗效果。其释放速率可通过：如连续流动测定法来测定。
连续流动系统示意图如图5所示。释放管为带夹套的玻璃柱,夹套内充满37摄氏度的恒温水,恒温水通过循环泵供给。将样品置于玻璃棉上,释放介质通过蠕动泵以一定的流速(5.5ml/h)进入玻璃柱浸泡样品,释放出的药物自接受管分次收集,测定几份释放液的浓度，计算释放药量。
图5 连续流动系统示意图
尤其对一些毒副性比较强的药物,为了最大程度地发挥药效和减少用药剂量，尽可能避免大剂量药物对其他正常组织的伤害，可利用靶向给药来提高对病变部位的治疗效果。骨质疏松症的治疗主要是通过药物降低体内血液中的钙离子含量,增强自身造骨功能。常用的药物是一种缩氨酸鲑鱼降血钙素(salmon calcitonin简称sCT),它是亲水性的,若采用直接口服的方法，在胃中因酶的作用会很快分解而失去治疗效果。通过用表面带有亲水PNIPAAm支链的PS微球作为载体，利用PNIPAAm的保护作用，把sCT直接运送到小肠中，使之被小肠直接吸收，达到与注射同样好的治疗效果。用PNIPAAm为壳，PS为核的微球(胶粒)作为抗癌药物亚德亚里霉素的载体来进行靶向给药在实验室试验中已取得了较好的效果，具有广阔的应用前景。
3.2 固定化酶
研究表明,在微球载体上固定化酶或其它生物活性物质,更有利于其功能的发挥。由于固定化作用,使得酶分子的立体形态被固定,增加了酶的安定性(位置不变)和持久性(形态不变),使其在游离酶失效的环境条件下(比如pH值变化等),仍能使用。由于酶的固定化,制约了底物的作用方向和空间场所,这将导致酶催化反应选择性大大提高。
3.3 免疫细胞检查
将抗体或抗原通过物理吸附或化学键合的方法固载于胶乳微球载体表面可以制成免疫胶乳诊断试剂,通过胶乳凝集试验法,能够检测体液中对应的抗体或抗原。利用免疫胶乳凝集法来诊断疾病时具有简便、快速、灵敏等特点,因而已在临床化学分析上展示出了强大的生命力,并已得到广泛应用。目前,对于免疫胶乳诊断试剂所用的载体胶乳微球的合成及性能亟待进行更深入的研究。例如利用表面带有-COOH官能团的高分子微球在较温和的条件下与免疫细胞物质中的-NH
2发生偶联的特性,把抗原固定到单分散微球的表面,然后加入抗体,利用抗体使固定抗原的微球发生凝聚的原理，再用分光光度计测定凝聚的有无和多少来测定免疫细胞量。
3.4 细胞分离及病毒脱除
采用包含有磁性物质的高分子微球作为载体,在其表面固定上具有生物活性的吸附剂或其它配体(如抗体、荧光物质、外源凝结素) ,利用它们与指定细胞的特异性结合,在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对其种类、数量分布进行研究。要使这一方法的重复性好可靠性高,严格控制微球的粒径均一,磁力均匀以及被包裹的磁性体不被溶离出来是非常必要的。Poynton用固定化有抗生素蛋白、植物凝结素等配体的磁性微球进行骨髓中T细胞的分离,用于白血病的治疗；Josephson则将戊二醛活化的硅烷化磁性微球用于人血中淋巴细胞的分离；Bjerk 用具有生物活性的磁性微球分离、纯化人血中嗜碱细胞, 取得了良好的结果。
有一定生物活性分子的高分子微球对某些病毒具有很高的识别和亲和能力。利用这种特性，就可以用它来分离除去一些较难用药物治愈的病毒。Akashi等利用功能性高分子微球用于脱除HIV-1病毒(Human Immunodefi-ciency Virus-1,又称爱滋病病毒),发现脱除率可达97%。脱除的方法是：首先在微球表面引入带有羧基的高分子链,进而通过缩合反应把伴刀豆球蛋白A(Concanavalin A)固定到其表面。利用HIV-1病毒表面的活性基与伴刀豆球蛋白A发生凝聚反应，离心分离除去沉淀物,达到脱除病毒的目的。
3.5 核酸杂交的固定
将固定在固相载体上的核酸作为探针进行核酸杂交在核酸技术中占有十分
重要的地位。其原理是,固定化的单链核酸在溶液中与具有互补碱基序列的多核苷酸片段冷却时形成双螺旋结构，从而达到对特定DNA的检测和序列分析的目的。
姚萍等将寡聚核苷酸的5'端定向联接到或直接将单链的DNA的5'端联接到表面带有甲胺基(-CH2NH2)官能团的PS微球上,制得了长链的DNA探针。这种探针在较高温度下仍有相当高的联接效率。所以功能化的高分子微球是一种较为理想的核酸杂交的固定载体。
3.6 栓塞作用
栓塞性微球直接经动脉管导入,阻塞在肿瘤血管,断绝肿瘤组织养分和抑杀肿瘤细胞,可作为双重抗肿瘤药剂。
此外,高分子微球可降低药物对胃的刺激作用或防止在胃内失活如红霉素、胰岛素、尿激素等易在胃内失活,氯化钾、吲哚美辛等刺激胃壁引起胃溃疡。微囊化就可克服此类药物的这些缺点。
微球的内容物除主药外,还可以加入附加剂如稳定剂、稀释剂以及控制释放速率的阻滞剂、促进剂等,对提高药物的稳定性、高效性及减少复方制剂中某些药物之间的配伍禁忌等具有优越的性能。
4. 结语
目前,合成具有微相分离表面结构的高分子微球,或者对载有生物活性物质的微球进行表面的亲水化处理是十分必要的。为了满足粒子设计和开发医用新材料的需要,化学工作者与医学工作者应密切合作,不断探索合成各种具有不同亲/疏水表面、不同电荷密度、具有不同功能基团、不同粒径以及不同密度的高分子微球,不断开拓医用高分子微球的应用领域。不断发掘高分子微球微观材料的诸多优点,如体积效应、表面效应等。另外,由于高分子与金属、陶瓷等其它材料结合的新型复合型功能微球和兼有热、光、压力、磁、pH等多响应性的功能高分子微球的研究开发也将进一步展现其应用潜力，例如具有生物医用功能的磁性高分子微球,其能在外加磁场的作用下方便快捷地分离出来也越来越受青睐。可以预期,作为生物工程的重要组成部分,载体微球制备技术和固定化技术的进一步开发必将引起人们的关注和重视,得到进一步的发展。
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常用高分子聚合物名称缩写 塑料原料名称中英文对照表(无忧塑料网https://www.doczj.com/doc/4a12021071.html,版权所有) 塑料类别俗称中文学名英文学名英文简称主要用途 热 塑 性 塑 料 聚苯乙烯类硬胶通用聚苯乙烯General Purpose Polystyrene PS灯罩、仪器壳罩、玩具等 不脆胶高冲击聚苯乙烯High Impact Polystyrene HIPS日用品、电器零件、玩具等 改性聚苯乙烯类ABS料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS电器用品外壳,日用品,高级玩具,运动用品 AS料(SAN料)丙烯腈-苯乙烯Acrylonitrile Styrene AS(SAN)日用透明器皿,透明家庭电器用品等 BS(BDS)K料丁二烯-苯乙烯Butadiene Styrene BS(BDS)特种包装,食品容器,笔杆等 ASA料丙烯酸-苯乙烯-丙烯睛Acrylonitrile Styrene acrylate copolymer ASA适于制作一般建筑领域、户外家具、汽车外侧视镜壳体 聚丙烯类PP(百折胶)聚丙烯Polypropylene PP包装袋,拉丝,包装物,日用品,玩具等 PPC氯化聚丙烯Chlorinated Polypropylene PPC日用品，电器等 聚乙烯类LDPE(花料,筒料)低密度聚乙烯Low Density Polyethylene LDPE包装胶袋,胶花,胶瓶电线,包装物等 HDPE(孖力士)高密度聚乙烯High Density Polyethylene HDPE包装,建材,水桶,玩具等 改性聚乙烯类EVA(橡皮胶)乙烯-醋酸乙烯脂Ethylene-Vinyl Acetate EVA鞋底,薄膜,板片,通管,日用品等 CPE氯化聚乙烯Chlorinated Polyethylene CPE建材,管材,电缆绝缘层,重包装材料 聚酰胺尼龙单6聚酰胺-6Polyamide-6PA-6轴承,齿轮,油管,容器,日用品 尼龙孖6聚酰胺-66Polyamide-66PA-66机械,汽车,化工,电器装置等 尼龙9聚酰胺-9Polyamide-9PA-9机械零件,泵,电缆护套 尼龙1010聚酰胺-1010Polyamide-1010PA-1010绳缆,管材,齿轮,机械零件 丙烯酸脂类亚加力聚甲基丙烯酸甲脂Polymethyl Methacrylate PMMA透明装饰材料,灯罩,挡风玻璃,仪器表壳 丙烯酸脂共聚物改性有机玻璃372#,373#甲基丙烯酸甲脂-苯乙烯Polymethyl Methacrylate-Styrene MMS高抗冲要求的透明制品 甲基丙烯酸甲脂-乙二烯Methyl Methacrylate-Butadiene MMB机器架壳,框及日用品等
高分子聚合物改性概述 1概述 高分子聚合物作为20世纪发展起来的新材料，因其综合性能优越、成形工艺相对简便以及应用领域极其广泛，因而获得了较为快速的发展。 然而.高分子材料又有诸多需要克服的缺点。以塑料为例，有许多塑科品种性脆而不耐冲击，有些耐热性差而不能在高温下使用。还有一些新开发的耐高温聚合物又因为加工流动性差而难以成形。再以橡胶为例，提高强度、改善耐老化性能、改善耐油性等都是人们关注的问题，诸如此类的同题都要求对聚合物进行改性。用以强化或展现聚合物某些或某一特定性能为目标的工艺方法.通称为聚合物改性(poly-mermodification)。可以说，聚合物科学与工程这门学科就是在不断对聚合钧进行改性中发展起来的。聚合物改性使聚合物材料的性能大幅度提高，或者被赋予新的功能，进一步拓克了高分子聚合物的应用领域.大大提高了聚合物的工业应用价值。 聚合物的改性方法多种多样，总体上可划分为共混改性、填充改性及纤维增强复合改性、化学改性、表面改性及其他方法改性。 聚合物改性的目标如下。
1)功能性使某一聚合物具有特定的功能性，而成为功能高分子材料，如磁性高分子、导电高分子、含能高分子、医用高分子、高分子分离膜等。 2)高性能使聚合物的力学性能.如拉伸强度、弹性模量、抗蠕变、硬度和韧性等，获得全面或大部分提高。 3)耐久性使聚合物的某些性能，如耐热性、耐寒性、耐油性、耐药溶剂性、耐应力开裂性、耐气候性等，得到持久的提高或改善。而成为特种高分子材料。 4)加工性许多高性能聚合物，因其熔融温度高，熔体流动性差，难以成形加工，采用改性技术，可成功地解决这一难题。 5)经济性在不影响使用性能的前题下，采用较低廉的有机材料或无机材料，与聚合物共混或填充改性，可降低材料成本，增强产品竞争能力;另外采用共混或填充改性手段，还可提高某些一般聚合物的工程特性.如采用聚烯烃与PA、ABS、PC等共混，或玻璃纤维填充PA、PP、PC等就是典型的范例。 2共混改性 聚合物的共混改性的产生与发展，与冶金工业的发展颇有相似之处。尽管已经合成的裹台物达到了数千种之多，但能够有工业应用价值的只有几百种，而能够大规模工业生产的以及广泛应用的只有
1.1 高分子微球概述 高分子微球应用几乎涉及到所有领域。高分子微球的起源非常悠久，最早的天然高分子微球来自天然的橡胶树的树液，被称为乳胶（Latex）。也许由于这个原因，最早的合成高分子微球被应用于橡胶制品或橡胶制品的添加剂，这些高分子微球都是由具有弹性的聚合物组成，如聚丁二烯、聚异戊二烯等。以后，随着微球制备技术的发展，聚合物微球又开始被应用于涂料、纸张的表面加工、胶粘剂、塑料添加物、建筑材料等领域。近十几年来，由于高分子微球应用领域又从以往的一般工业应用发展到高尖端技术领域，如医疗和医药领域、生物化学领域和电子信息领域等。在高分子微球应用方面，传统应用领域的产品得到进一步提升，如在涂料应用领域，产品的结构已经从大众化走向个性化，即品种多样化和少量化，但附加价值较高。高分子微球在药物输送系统的应用应该是近年来发展最为迅速的领域，这是因为人们对医疗质量的要求越来越高。 复合高分子微球又称核壳高分子微球，是制备共混高聚物的一种新技术。它是材料科学发展的重要方向，现已从宏观的聚合物共混物发展到亚微观的复合高分子乳胶。近年来，通过复合技术制备复合乳胶以及对复合型乳胶的研究十分活跃。其中，核壳结构乳胶聚合物尤其令人感兴趣。核壳结构乳胶聚合物属于异种高分子复合乳胶，是由性质不同的两种或多种单体分子在一定条件下进行聚合，即种子聚合或多阶段聚合，一般以先聚合的材料为中心，后形成的聚合物为外层，使乳胶粒子的内侧和外侧分别富集不同种成分，通过核壳的不同组合，得到不同形态的非均相乳胶，从而可赋予核、壳各不相同的功能，可获得一般无规共聚物、机械共混物难以具有的优异性能。 核壳高分子的性能与其结构关系十分密切。80年代初，Okubo等提出“粒子设计”的新方法，主要内容包括控制乳胶粒子的形状、异相结构、粒径分布及功能基的分布等。复合乳胶能有效改善材料的力学性能，在塑料、涂料和油漆方面有重要的应用。近年来，人们通过化学和物理的手段（如：交联、包埋、附着和反应）赋予乳胶颗粒以光导、电导、热敏和磁等功能，广泛应用于电子、生物、医药和照相工业[1~5]。 1.2 高分子微球的合成方法 1.2.1 乳液聚合 高分子微球的合成一般采用乳液聚合技术。乳液聚合是有单体和水在乳化剂作用下配制的乳液中进行的聚合，聚合体系主要有单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组分组成。该技术开发起始于本世纪早期，二十年代末已有和目前生产配方类似的乳液聚合过程的专利出现。二十世纪三十年代初，乳液聚合方
生物大分子药物 近年来，生物大分子药物发展迅猛，受到的关注也越来越多。与传统小分子药物相比，生物大分子药物具有相对分子质量大、不易透过生物膜、给药剂量低、易在体内降解等特点，这导致其具有与小分子药物不同的药代动力学特征。以蛋白多肽药物、单克隆抗体药物、抗体药物偶联物和核酸药物4 类生物大分子药物为例，综述近年来生物大分子药物的药代动力学研究进展，旨在为生物大分子药物及生物类似药的研发提供参考。 [ 关键词] 生物大分子药物；蛋白多肽药物；单克隆抗体药物；抗体药物偶联物；核酸药物；药代动力学生物大分子药物是指一类利用现代生物技术方法生产的源自生物体内并被用于疾病的诊断、治疗或预防的生物大分子，狭义上也称为生物技术药物。随着分子生物学、基因工程和基因组学的研究发展，生物技术药物得以迅猛发展，其种类也日趋增多。目前生物技术药物包括DNA 重组技术生产的蛋白质、多肽、酶、激素、疫苗、单克隆抗体（mono-clonal antibody ，mAb ）和细胞因子药物，也包括蛋白质工程技术生产的上述产品的各类修饰物，还包括用于基因治疗的基因、反义寡核苷酸和核酶及病毒和非病毒基因递送载体等。 药代动力学研究对于药物的有效性和安全性评估非常重要，如选择合适的给药途径，设定合适的给药频率和给药剂量，明确药物是否可以到达相应的靶器官等。但不同于传统的小分子化学药物，生物大分子药物具有相对分子质量大、不易透过生物膜、给药剂量低、易在体内降解等特点，使其在生物体内的处置过程变得更为复杂（见表1），也给药代动力学研究提出了新的挑战。本文将分别围绕蛋白多肽药物、mAb 药物、抗体药物偶联物（antibody-drug ConjUgate, ADC）和核酸药物，对其药代动力学特点进行分析和讨论。 1 生物大分子药物的体内吸收 生物大分子药物包括蛋白多肽药物、核酸药物、ADC 药物和mAb 药物等, 与传统小分子药物（相对分子质量为200 ~ 700）相比, 其相对分子质量（1 500 ~ 150 000）较大,不易被吸收,同时存在口服后易被消化道酶降解破坏的问题,各种生物大分子药物在吸收方面存在许多相似的特点,在此一并阐述。 1.1 给药方式的选择由于存在不易被吸收、消化道降解等问题,生物大分子药物口服给药后生物利用度极低。目前绝大多数生物大分子药物均选用肠道外方式给药,主要以静脉注射方式给药,其次是皮下注射给药,少数也可以肌肉注射给药。静脉注射给药时,血药浓度迅速达到峰值,但易产生安全性问题,同时长期多次静脉注射给药存在患者耐受性不好等问题,另外静脉注射给药一般需要在医疗机构完成,容易带来较高的费用。为了解决生物大分子药物给药途径带来的问题,研究主要集中在2 个方面：一是如何实现生物大分子药物的口服用药；二是不同给药方式的药物吸收机制研究。大量研究集中在前者,如近期发现羧甲基纤维素-弹性蛋白（CMC-EIa）作为蛋白酶抑制剂可以很好地抑制胰蛋白酶、弹性蛋白酶等的活性；吸收促进剂如脂肪酸、胆盐等，可以可逆性地打开紧密连接而提高胰岛素的渗透性。但蛋白酶抑制剂容易造成体内蛋白酶的缺乏,而吸收促进剂容易损坏生物膜造成局部炎症。此外,载药系统如纳米、微球、脂质体以及衍生化或化学修饰也是研究如何实现生物大分子药物口服用药的主要方法。环孢素是一种预防同种异体器官或组织移植发生排斥反应的药物,特殊的环肽结构使得其口服后具有较好的生物利用度。一项meta 分析数据表明,山地明（环孢素的普通制剂）是新山地明（环孢素微乳
河北联合大学Hebei United University 2008级 《医用高分子》课程论文医用高分子微球 姓名陈朝阳 班级08应用化学 学号02 分数
医用高分子微球 陈朝阳 (河北联合大学化工与生物技术学院，唐山，063009) 摘要：本文对高分子微球的结构性能做了简要介绍,综述了生物医用高分子微球载体的制备方法、表面功能化途径以及生物活性物质的固定化方法,并对高分子微球在医学领域的应用作了概要介绍，最后对其性能及制备技术的改进和在生物医用及其他方面的应用发展前景做了简单预想。 关键词：高分子微球；功能化；生物活性物质；固定化；医学应用 高分子微球是指直径在纳米级至微米级形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。生物医用高分子微球由载体、键合在微球表面上的功能基以及所固定的生物活性物质三部分组成。可分为天然高分子微球和合成高分子微球两大类。前者有聚多糖类和蛋白质后者多以苯乙烯、乙烯基吡啶、丙烯酸酯、丙烯酰胺及它们的衍生物为原料制备。 由于其分子结构的可设计性吸引了越来越多的科学工作者的兴趣，进而更加快了其开发应用的步伐。可以通过选择聚合单体和聚合水平上来设计合成和制备,并且可以比较方便地控制其尺寸的大小和均一性,使之具有所需要的特定性能与功能。这种微观结构和性能的可设计性,使得高分子微球在对材料特性要求较高的生物医学领域中显示出巨大的发展潜力。 与无机材料微球或来源于生物体的血球等相比,高分子微球除具有固相化载体特有的易于分离和提纯的优点外,还具有廉价、比表面积大、单分散性好、易于制备及功能化以及对生物体相容性可调、有利于研究与生物体成份相互作用等特点。 1. 高分子微球载体的制备 天然高分子微球本身带有反应性基团,可直接用于生物活性物质的固定化。合成高分子微球则必须通过如下方法引入功能基团:(1)功能单体共聚法。即少量功能单体与主单体进行共聚的方法,有时可以加入交联剂以获得交联的微球；(2)微球载体表面修饰法。其中,功能单体共聚由于易控制功能度及交联度,不易产生
高分子聚合物的表征方法及常用设备 高分子聚合物的结构形貌分为微观结构形貌和宏观结构形貌。微观结构形貌指的是高分子聚合物在微观尺度上的聚集状态，如晶态，液晶态或无序态（液态），以及晶体尺寸、纳米尺度相分散的均匀程度等。高分子聚合物的的微观结构状态决定了其宏观上的力学、物理性质，并进而限定了其应用场合和范围。宏观结构形貌是指在宏观或亚微观尺度上高分子聚合物表面、断面的形态，以及所含微孔（缺陷）的分布状况。观察固体聚合物表面、断面及内部的微相分离结构，微孔及缺欠的分布，晶体尺寸、性状及分布，以及纳米尺度相分散的均匀程度等形貌特点，将为我们改进聚合物的加工制备条件，共混组份的选择，材料性能的优化提供数据。 高分子聚合物结构形貌的表征方法及设备包括： 1.偏光显微镜（PLM） 利用高分子液晶材料的光学性质特点，可以用偏光显微镜观测不同高分子液晶，由液晶的织构图象定性判断高分子液晶的类型。 2.金相显微镜 金相显微镜可以观测高分子聚合物表面的亚微观结构，确定高分子聚合物内和微小缺陷。体视光学显微镜通常被用于观测高分子聚合物体表面、断面的结构特征，为优化生产过程，进行损伤失效分析提供重要的信息。 3、体视显微镜 使用体视显微镜时需要注意在取样时不得将进一步的损伤引入受观测的样品。使用金相显微镜时，受测样品需要首先在模具中固定，然后用树脂浇铸成圆柱形试样。圆柱的地面为受测面。受测面在打磨、抛光成镜面后放置于金相显微镜上。高分子聚合物亚微观结构形貌的清晰度取决于受测面抛光的质量。 4.X射线衍射 利用X射线的广角或小角度衍射可以获取高分子聚合物的晶态和液晶态组织结构信息。有关内容参见高分子聚合物的晶态和高分子聚合物液晶态栏目。 5.扫描电镜（SEM） 扫描电镜用电子束扫描聚合物表面或断面，在阴极射线管上（CRT）产生被测物表面的影像。对导电性样品，可用导电胶将其粘在铜或铝的样品座上，直接观察测量的表面；对绝缘性样品需要事先对其表面喷镀导电层（金、银或炭）。 用SEM可以观察聚合物表面形态；聚合物多相体系填充体系表面的相分离尺寸及相分离图案形状；聚合物断面的断裂特征；纳米材料断面中纳米尺度分散相的尺寸及均匀程度等有关信息。 6.透射电镜（TEM） 透射电镜可以用来表征聚合物内部结构的形貌。将待测聚合物样品分别用悬浮液法，喷物法，超声波分散法等均匀分散到样品支撑膜表面制膜；或用超薄切片机将高分子聚合物的固态样样品切成50nm薄的试样。把制备好的试样置于透射电子显微镜的样品托架上，用TEM可观察样品的结构。利用TEM可以观测高分子聚合物的晶体结构，形状，
磁性微球 磁性高分子微球是近年发展起来的一种新型磁性材料，是通过适当方法将磁性无机粒子与有机高分子结合形成的具有一定磁性及特殊结构的复合微球。磁性复合微球不仅具有普通高分子微球的众多特性还具有磁响应性，所以不仅能够通过共聚及表面改性等方法赋予其表面功能基(如-OH、-COOH、-CHO、-NH2,等)，还能在外加磁场作用下具有导向功能。目前，磁性复合微球已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等诸多领域。 一、功能化高分子磁性微球 具有生物活性的高分子生物材料是高分子功能团, 可以作为生物活性物质的载体,另一方科学与生命科学之间相互渗透而产生的一个重面又因其具有超顺磁性, 在外加磁场的作用下要的边缘领域, 是近50年以来高分子科学发展能快速、简单的分离, 使其在生物工程(固定化的一个重要特征。功能化的高分子磁性微球一酶)、生物医学(靶向药物、酶标、临床诊断)、细胞方面因其具有能够与生物活性物质反应的特殊学(细胞分离、细胞标记)等领域的研究日益活跃,并显示出较好的应用前景。 （1）功能化磁性微球与生物大分子的作用机理 包覆磁性颗粒的高分子材料带有多种具有反应活性的功能基团, 如羧基(—COOH)、羟基(—0H)、氨基(—N H2)、巯基(—SH)等, 这些功能基团能够与生物高分子(氨基酸、蛋白质、酶等)中的活性基团共价结合, 从而实现磁性微球作为生物载体的功能。同时通过磁性微球的功能基团也可在颗粒表面偶联特异性的靶向分子,如特异性配体、单克隆抗体等, 通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合, 在细胞摄粒作用下进入细胞内, 可实现安全有效地用作靶向性药物、基因治疗、细胞表面标记、同位素标记等。 瑞典皇家理工学院的Mikhaylova等[ 3] 利用表面含有的—NH 2功能团的磁性微球运载BSA (牛血清蛋白), 先将功能基团—N H2 修饰到磁性纳米颗粒表面, 然后将BSA 中的—COOH 活化,利用—CO OH 和磁性微球表面的—NH2 形成肽键,从而实现磁性微球对BSA 的运载。红外光谱(FTIR)证实BSA 分子成功地联接到磁性纳米颗粒上;化学分析表明表面功能化的磁性纳米粒子对BSA 的运载能力远远大于未功能化的磁性纳米颗粒;磁性测试表明, 磁性微球表面包覆BS A 分子后, 仍呈超顺磁性,但饱和磁化强度有所降低。沈鹤柏等[ 4] 用微乳液的方法将SiO2 包覆在磁性粒子γ-Fe2 O3 表面, 通过脱水反应在纳米颗粒表面引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(M PTS)进行表面巯基化, 然后使修饰有过硫键的DNA 分子与M P TS 分子中的—SH 配位基形成-S-S-双键, 从而将磁性微球与生物大分子键合在一起。表面增强拉曼光谱(SERS)分析证实DN A 被有效地联接到磁性纳米粒子表面。 （2）磁性微球的功能化方法 磁性微球的功能化主要通过四种方法来实现:共混包埋法、界面吸附法、活化溶胀法和单体聚合法。 ○1共混包埋法：共混包埋法制备磁性高分子微球主要是通过范德华力、氢键、配位键或共价键等作用, 使溶解的高分子链缠绕在磁性纳米颗粒表面, 形成高分子包覆的磁性微球。Bahar 等[ 20] 通过共混包埋法将悬浮有Fe3 O4 的油相倒入水相, 经搅拌后在室温下蒸发出油相溶剂氯仿, 制得带有反应性醛基的磁性聚苯乙烯微球。 ○2界面吸附法是利用纳米颗粒本身的表面效应来制备磁性微球的一种方法。纳米颗粒由于表面原子的周围缺少相邻的原子, 导致了表面原子的晶体场环境和结合能与内部的原子不同, 具有很高的化学活性;并且, 纳米颗粒表面原子数与总原子数之比随着粒径的减小而急剧增大。这使得纳米颗粒表面能大大增加, 从而比较容易与其它原子相结合而稳定下来。生物大分子大都是两性分子, 因而当与纳米颗粒均匀混合后, 调节溶液的pH 值使生物大分子与纳
作者简介:吴颉,1978年生,硕士研究生,研究方向为高分子材料化学。 开发与应用 磁性高分子微球的制备及应用 吴 颉 王 君 景晓燕 张密林 (哈尔滨工程大学化学工程系,哈尔滨 150001) 摘 要 本文对新型功能材料磁性高分子微球的组成、制备方法、应用及其发展前景进行了 简要介绍。 关键词 磁性高分子微球,磁性载体,固定化酶 The preparation and utilization of magnetic microspheres Wu Jie Wang J un Jing Xiaoyan Zhang Milin (Department of Chemical Engineering ,Harbin Engineering University ,Harbin 150001)Abstract The composition ,preparation ,application and development prospect of magnetic microspheres are re 2 viewed in this article 1 K ey w ords magnetic microspheres ,magnetic carrier ,immobilized enzyme 磁性高分子微球是最近发展起来的一种新型功 能高分子材料。它兼具磁性粒子和高分子粒子的特性,既可方便地从介质中分离,又可对其表面进行修饰从而赋予其表面多种功能团。因为其具有优异的特性,得以广泛地应用于精细化工、生物医学、生物工程学、细胞学等诸多领域。近年来适应不同要求的磁性高分子微球已成为一个新的研究热点。本文就磁性高分子微球的制备及应用作简要介绍。 1 磁性高分子微球的制备 111 组成材料 目前制备的磁性高分子微球主要有核-壳式结构和壳-壳-核结构。核-壳式结构中,核既可为 磁性材料,也可由聚合物组成,壳则相应为聚合物或无机物。通过单体共聚可以在磁性微球表面载上一定的功能团,实现磁性微球的表面功能化。如果单体共聚反应困难或表面无功能团,则可通过功能团 的转化得到所需的功能团。 制备磁性微球通常应用的磁性物质有:纯铁粉、羰基铁、磁铁矿、正铁酸盐、铁钴合金等,尤以Fe 3O 4磁流体居多。与磁性材料结合的高分子材料中天然高分子材料有壳聚糖、明胶、纤维素等,合成高分子材料最常用的是聚丙烯酰胺(PAM )和聚乙烯醇(PVA )。其中天然高分子材料因具有价廉易得、生物相容性好、可被生物降解等优点,得到了广泛的研究和应用。112 制备方法 磁性高分子微球的制备方法主要有包埋法、单体聚合法、化学转化法、生物合成法等。11211 包埋法 包埋法是运用机械搅拌、超声分散等方法使磁性粒子均匀悬浮于高分子溶液中,通过雾化、絮凝、沉积、蒸发等手段制得磁性高分子微球。磁性粒子表面与亲水性高分子之间存在一定的亲和力,所以 第30卷第8期 化工新型材料 Vol 130No 182002年8月 N EW CHEMICAL MA TERIAL S Aug.2002
PA 聚酰胺(尼龙) PA-1010 聚癸二酸癸二胺(尼龙1010) PA-11 聚十一酰胺(尼龙11) PA-12 聚十二酰胺(尼龙12) PA-6 聚己内酰胺(尼龙6) PA-610 聚癸二酰乙二胺(尼龙610) PA-612 聚十二烷二酰乙二胺(尼龙612) PA-66 聚己二酸己二胺(尼龙66) PA-8 聚辛酰胺(尼龙8) PA-9 聚9-氨基壬酸(尼龙9) PAA 聚丙烯酸 PAAS 水质稳定剂 PABM 聚氨基双马来酰亚胺 PAC 聚氯化铝 PAEK 聚芳基醚酮 PAI 聚酰胺-酰亚胺 PAM 聚丙烯酰胺 PAMBA 抗血纤溶芳酸 PAMS 聚α－甲基苯乙烯 PAN 聚丙烯腈 PAP 对氨基苯酚 PAPA 聚壬二酐
PAPI 多亚甲基多苯基异氰酸酯 PAR 聚芳酰胺 PAR 聚芳酯(双酚A型) PAS 聚芳砜(聚芳基硫醚) PB 聚丁二烯-［1，3］ PBAN 聚(丁二烯-丙烯腈) PBI 聚苯并咪唑 PBMA 聚甲基丙烯酸正丁酯 PBN 聚萘二酸丁醇酯 PBR 丙烯-丁二烯橡胶 PBS 聚(丁二烯-苯乙烯) PBS 聚(丁二烯-苯乙烯) PBT 聚对苯二甲酸丁二酯 PC 聚碳酸酯 PC/ABS 聚碳酸酯/ABS树脂共混合金 PC/PBT 聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯弹性体共混合金PCD 聚羰二酰亚胺 PCDT 聚(1，4-环己烯二亚甲基对苯二甲酸酯) PCE 四氯乙烯 PCMX 对氯间二甲酚 PCT 聚对苯二甲酸环己烷对二甲醇酯 PCT 聚己内酰胺
PCTEE 聚三氟氯乙烯 PD 二羟基聚醚 PDAIP 聚间苯二甲酸二烯丙酯PDAP 聚对苯二甲酸二烯丙酯PDMS 聚二甲基硅氧烷 PE 聚乙烯 PEA 聚丙烯酸酯 PEAM 苯乙烯型聚乙烯均相离子交换膜PEC 氯化聚乙烯 PECM 苯乙烯型聚乙烯均相阳离子交换膜PEE 聚醚酯纤维 PEEK 聚醚醚酮 PEG 聚乙二醇 PEHA 五乙撑六胺 PEN 聚萘二酸乙二醇酯 PEO 聚环氧乙烷 PEOK 聚氧化乙烯 PEP 对-乙基苯酚聚全氟乙丙烯薄膜PES 聚苯醚砜 PET 聚对苯二甲酸乙二酯 PETE 涤纶长丝 PETP 聚对苯二甲酸乙二醇酯
知识介绍 基金项目:航空基金资助项目(99G 53074); 作者简介:谢钢(1975— ),男,重庆市人,博士研究生,主要从事磁性功能材料方面的研究。磁性高分子微球 谢 钢1,张秋禹1,李铁虎2 (11西北工业大学化学工程系,西安 710072; 21西北工业大学材料科学与工程系,西安 710072) 摘要:对磁性高分子微球的研究现状进行了综述,详细探讨了目前常用的各种合成制备方法, 并对各种方法的优缺点进行了分析。在此基础上,对磁性高分子微球在细胞分离、有机合成、环境Π 食品微生物检测等领域的最新应用进展及存在的问题进行了分析,指出了该领域今后的研究方向。 关键词:磁性高分子微球;制备;细胞分离;有机合成;微生物检测 磁性高分子微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合起来形成的具有一定磁性及特殊结构的微球。因磁性高分子微球同时兼具高分子微球的众多特性和磁响应性,不但能通过共聚及表面改性等方法赋予其表面功能基(如—OH 、—C OOH 、—CH O 、—NH 2、—SH 等),还能在外加磁场下方便迅速地分离,因此自70年代以来,磁性高分子微球作为一种新型的功能材料,在磁性材料、生物医学、细胞学和生物工程、分离工程,以及隐身技术等诸多领域显示出强大的生命力。 目前有关磁性高分子微球的研究工作主要集中在制备、表征和应用几个方面,也有少量有关磁 性微球宏观物理性能的研究[1,2]。其中有关磁性高分子微球的分类、早期的一些应用等已有较详细 的综述[3～5],本文主要就磁性高分子微球的合成制备方法、研究发展状况及所存在的问题做一介绍。 1 制备方法的分类及研究现状 就目前的研究现状来看,磁性高分子微球按结构可分为三类:一是核为磁性材料,壳为聚合物的核/壳式结构,该类微球研究得最多;二是以高分子材料为核,磁性材料作为壳层的核Π壳式结构;三是内层、外层皆为高分子材料,中间层是磁性材料的夹心式结构。其中研究较多且具有广泛应用前景的主要是第一类磁性高分子微球,因此主要就第一类磁性高分子微球的制备方法及其应用情况进行介绍。 从制备方法来看,主要包括包埋法[6,7]、单体聚合法[8～28]和原位法[29]三类。 1.1 包埋法 包埋法是制备磁性高分子微球最早的一类方法,它是将磁性微粒分散于天然或合成高分子溶
常用高分子材料汇总
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常用高分子材料总结 塑料：1、热固性塑料 2、热塑性塑料：①通用塑料（五大通用塑料） ②工程塑料（通用工程塑料特种工程塑料） 工程塑料具有更高的力学强度，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有较高的尺寸稳定性， 五大通用工程塑料为：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚苯醚。 分 类 名称概述性能特点加工性能主要应用 酚醛树脂（PF）酚类和醛类缩聚而 成的合成树脂的总 称。最常用的是苯 酚和甲醛 力学强度高；性能稳定；坚硬耐磨； 耐热、阻燃、耐腐蚀；电绝缘性良好； 尺寸稳定性好；价格低廉；色深，难 于着色 本身很脆，成型时需排气，须加入纤 维或粉末状填料。有层压和模压 电绝缘材料（俗称电 木）、家具零件、日用品、 工艺品、耐酸用的石棉 酚醛塑料 3
热固性塑不饱和聚酯 （UP） 由二元酸(或酸酐) 与二元醇经缩聚而 制得的不饱和线型 热固性树脂 力学强度高，强度接近钢材，可用作 结构材料，可在常温常压下固化 在不饱和聚酯中加入苯乙烯等活性 单体作为交联剂（影响其性能），并 加入引发剂和促进剂，可以在低温或 室温下交联固化形成。 主要用途是玻璃纤维增 强制成玻璃钢，大型化 工设备及管道，飞机零 部件，汽车外壳小型船 艇，透明瓦楞板，卫生 盥洗器皿、 氨 基 塑 料 脲甲醛 树脂UF 氨基模塑料俗称电 玉粉，是由氨基树 脂为基质添加其他 填充剂、脱模剂、 固化剂、颜料等， 经过一定塑化工艺 制成 （UF）坚硬耐刮伤、有较好的耐电 弧性和一定的机械强度，有自熄性、 无臭、无味、耐热性、耐水性比酚醛 塑料稍差，外观美丽鲜艳，耐霉菌， 制造电器开关、插座、照明器具 （MF）的吸水性比脲醛树脂要低， 而且耐沸水煮，耐热性也优于脲醛塑 料一般可在150-200℃范围内使用， 并有抗果汁、洒类饮料的沾污，密胺 餐具而出名 （UMF）制品具有优良 的耐电弧性能和很高的 机械强度，以及良好的 电绝缘性和耐热性；耐 电弧防爆电器设备配 件，要求高强度的电器 开关和电动工具的绝缘三聚氰 胺甲醛 树脂MF 脲三聚 氰胺甲 4
丙烯酸酯自交联高分子微球的研究 阎翠娥Ξ 程时远 (湖北大学化学与材料科学学院,武汉,430062) 摘要 采用半连续种子乳液聚合方法合成了聚丙烯酸丁酯/聚(丙烯酸丁酯甲基丙烯酸甲酯交联单 体)核/壳型胶乳,用TEM 、AU TOSIZER 、DSC 、TG 及IR 等手段对胶粒进行表征,探讨3种不同交联单体及含量对胶粒结构形态、胶乳性能及胶膜性能的影响.结果表明:尽管交联单体不同,但胶粒都是核/壳结构;随交联单体含量减少,粒径逐渐减小;交联单体尽可能地分布在粒子表面;热处理过程中功能基团之间发生交联反应,使得胶膜的耐水性及机械性能大幅度提高. 关键词 半连续种子乳液聚合;丙烯酸酯;自交联高分子微球分类号 O63116 合成丙烯酸酯乳液时加入一定量的功能单体,得到功能型丙烯酸酯共聚物胶粒,性能优于丙烯酸酯 共聚物胶粒.功能单体的种类及含量不同,所得胶乳性能各异,乳胶的许多性能主要取决于功能基团.本文选用羟甲基丙烯酰胺、甲撑双丙烯酰胺及丁氧甲基丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和新戊二醇二丙烯酸酯的复配体DJ 75253种功能单体,它们的亲水性从羟甲基丙烯酸酯易溶于水到甲撑双丙烯酰胺可溶于水过渡到DJ 7525不溶于水,含有的双键数目逐渐增多,且功能基团不同,以期对含不同功能 单体的胶乳进行较系统的研究. 1 实验部分 111 原料 丙烯酸丁酯(BA ),甲基丙烯酸甲酯(MMA )均为工业纯,经减压蒸馏收集一定沸程的馏份. 引发剂过硫酸铵分析纯,经重结晶处理.N 羟甲基丙烯酰胺,DJ 7525及甲撑双丙烯酰胺均为化学纯, 未进一步处理,其中DJ 7525由天津化学试剂研究所提供.阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS )与非离子乳化剂OS 15按一定比例配成复合乳化剂,去离子水为分散介质.112 聚合实验 11211 种子乳液的制备 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的四口反应烧瓶中,将复 合乳化剂、单体BA 、引发剂、水等按115∶30∶0115∶100的比例加入,通入氮气保护,搅拌,逐渐升温到68℃左右,经自加速升温过程,保温熟化,即得种子乳液. 11212 滴定法制备复合胶乳 在上述同样条件下,在种子乳液中用连续滴加法加入MMA 、BA 、功能单体、去离子水及复合乳化剂的预乳化液,滴完后再继续反应一段时间,熟化,过滤,即得PBA/P (MMA -BA -功能单体)的复合胶乳.113 复合胶粒的表征 11311 复合胶粒的结构形态 用日本株式会社的100 SX 透射电子显微镜(TEM )测定,试样由原乳 液稀释一定的倍数后,用磷钨酸染色.11312 复合胶粒大小及分布 在英国Malvern 公司生产的Autosizer LO -CFC 963粒度分析仪上测 Ξ阎翠娥,女,1969年生,在职博士生 收稿日期:19970127 第19卷第3期1997年9月湖北大学学报(自然科学版) Journal of Hubei University (Natural Science )No.3 Vol.19Sept.1997
纳米药物载体技术 用纳米粒子作为药物载体可实现靶向输送、缓释给药的目的, 这是由于小粒子可以进入很多大粒子难以进入的人体器官组织, 如小于50nm 的粒子就能穿过肝脏内皮或通过淋巴传送到脾和骨髓, 也可能到达肿瘤组织。另外纳米粒子能越过许多生物屏障到达病灶部位, 如透过血脑屏障( BBB) 把药物送到脑部, 通过口服给药可使药物在淋巴结中富集等。具有生物活性的大分子药物( 如多肽、蛋白类药物) 很难越过生物屏障, 用纳米粒子作为载体可克服这一困难, 并提高其在体内输送过程中的稳定性。用纳米粒子实现基因非病毒转染, 是输送基因药物的有效途径。 药物既可以通过物理包埋也可以通过化学键合的方式结合到聚合物纳米粒子中。载有药物的聚合物纳米粒子通常以胶体分散体的形式通过口服、经皮、皮下及肌肉注射、动脉注射、静脉点滴和体腔黏膜吸附等给药方式进入人体。制备聚合物纳米粒子的方法主要有以下几种: ( 1) 单体聚合形成聚合物纳米粒子; ( 2) 聚合物后分散形成纳米粒子; ( 3) 结构规整的两亲性聚合物在水介质中自组装形成纳米粒子。 1 单体聚合制备的聚合物纳米粒子 聚氰基丙烯酸烷基酯( PACA) 在人体内极易生物降解, 且对许多组织具有生物相容性。制备聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子采用的是阴离子引发的乳液聚合方法, 通常以OH-为引发剂, 反应一般在酸性水介质中进行, 常用的乳化剂有葡聚糖、乙二醇与丙二醇的嵌段共聚物和聚山梨酸酯等, 具体制备过程见图1。当反应介质pH 值偏高时, OH-浓度大, 反应速度快, 形成的PACA 分子量低, 以此作为给药载体材料进入人体后, 降解速度太快, 不利于药物缓释。因此聚合反应介质的pH 值通常控制在1.0~ 3.5 范围内。
常用高分子聚合物名称缩写 PA 聚酰胺(尼龙) PA-1010 聚癸二酸癸二胺(尼龙1010) PA-11 聚十一酰胺(尼龙11) PA-12 聚十二酰胺(尼龙12) PA-6 聚己酰胺(尼龙6) PA-610 聚癸二酰乙二胺(尼龙610) PA-612 聚十二烷二酰乙二胺(尼龙612) PA-66 聚己二酸己二胺(尼龙66) PA-8 聚辛酰胺(尼龙8) PA-9 聚9-氨基壬酸(尼龙9) PAA 聚丙烯酸 PAAS 水质稳定剂 PABM 聚氨基双马来酰亚胺 PAC 聚氯化铝 PAEK 聚芳基醚酮 PAI 聚酰胺-酰亚胺 PAM 聚丙烯酰胺 PAMBA 抗血纤溶芳酸 PAMS 聚α－甲基苯乙烯 PAN 聚丙烯腈 PAP 对氨基苯酚 PAPA 聚壬二酐 PAPI 多亚甲基多苯基异氰酸酯 PAR 聚芳酰胺 PAR 聚芳酯(双酚A型) PAS 聚芳砜(聚芳基硫醚) PB 聚丁二烯-［1，3］
PBAN 聚(丁二烯-丙烯腈) PBI 聚苯并咪唑 PBMA 聚甲基丙烯酸正丁酯 PBN 聚萘二酸丁醇酯 PBR 丙烯-丁二烯橡胶 PBS 聚(丁二烯-苯乙烯) PBS 聚(丁二烯-苯乙烯) PBT 聚对苯二甲酸丁二酯 PC 聚碳酸酯 PC/ABS 聚碳酸酯/ABS树脂共混合金 PC/PBT 聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯弹性体共混合金PCD 聚羰二酰亚胺 PCDT 聚(1，4-环己烯二亚甲基对苯二甲酸酯) PCE 四氯乙烯 PCMX 对氯间二甲酚 PCT 聚对苯二甲酸环己烷对二甲醇酯 PCT 聚己酰胺 PCTEE 聚三氟氯乙烯 PD 二羟基聚醚 PDAIP 聚间苯二甲酸二烯丙酯 PDAP 聚对苯二甲酸二烯丙酯 PDMS 聚二甲基硅氧烷 PE 聚乙烯 PEA 聚丙烯酸酯 PEAM 苯乙烯型聚乙烯均相离子交换膜 PEC 氯化聚乙烯 PECM 苯乙烯型聚乙烯均相阳离子交换膜 PEE 聚醚酯纤维 PEEK 聚醚醚酮
高分子微球的制备及应用研究进展 ＊ 李 如,于良民,高丙娟 (中国海洋大学,海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东 青岛 266100) 摘 要:高分子微球材料具有提高材料强度和寿命,以及可作为反应物微存储器、微分离器等很多优良的应用特性。本文综述 了近年来不同尺寸高分子微球的制备工艺以及性能,介绍了其在生物医药、食品工业、废水处理以及涂料领域中的应用进展,并展望 其研究和开发前景。 关键词:高分子微球;制备工艺;应用 R e s e a r c hP r o g r e s s o f P r e p a r a t i o n a n dA p p l i c a t i o no f P o l y m e r M i c r o s p h e r e s ＊ L I R u ,Y UL i a n g -m i n ,G A OB i n g -j u a n (K e y L a b o r a t o r y o f M a r i n e C h e m i s t r y T h e o r y a n d T e c h n o l o g y ,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a , S h a n d o n g Q i n g d a o 266100,C h i n a )A b s t r a c t :P o l y m e r m i c r o s p h e r e w i t h l o s s o f e x c e l l e n t p r o p e r t i e s ,s u c h a s i m p r o v i n g m a t e r i a l s t r e n g t h a n d f a t i g u e a n d c a n b e u s e d a s a m i c r o m e m o r y o r m i c r o s e p a r a t o r .P r e p a r a t i o n o f p o l y m e r m i c r o s p h e r e s b y d i f f e r e n t m e t h o d s a n d c h a r a c -t e r i z a t i o n w e r e r e v i e w e d .T h e a p p l i c a t i o n s o f p o l y m e r m i c r o s p h e r e s i nb i o m e d i c a l ,f o o d i n d u s t r y ,w a s t e w a t e r t r e a t m e n t ,a n d c o a t i n g f i e l d s w e r e a l s o i n t r o d u c e d a n d t h e i r b r i g h t f u t u r e s w e r e p r o s p e c t e d f o r f u r t h e r r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t . K e y w o r d s :p o l y m e r m i c r o s p h e r e ;p r o c e s s i n g m e t h o d s ;a p p l i c a t i o n ＊ 基金项目:国家自然科学基金(批准号:50673085、20060423017、A 1420080191);863计划(2006A A 09Z 224);新世纪人才(N C E T-04-0644;N C E T -06 -0601);基础科研项目资助。作者简介:李如:(1985-),女,硕士研究生,从事环境友好型海洋防污材料的研究。E-m a i l :n o r o y b l @126.c o m 通讯作者:于良民,男,教授,博导,长期从事环保型海洋防污材料的研究开发工作。E-m a i l :y u y a n @o u c .e d u .c n 高分子微球是指直径在纳米级至微米级,形状为球形或其他几何体的高分子材料或高分子复合材料。高分子微球也包含微囊,微囊通常是指微球中间有一个或多个微腔,而且微腔内包埋了某种特殊物质的微球。微球和微囊因其特殊尺寸和特殊结构在许多重要的领域起到了特殊并且关键的作用。 高分子微球的起源非常悠久,最早的天然高分子微球来自天然橡胶树的树液,被称为乳胶(L a t e x )。合成的高分子微球最早被应用于橡胶制品或橡胶制品的添加剂中。以后随着微球制备技术的发展,高分子微球又开始被应用于涂料、纸张的表面加工、胶粘剂、塑料添加物、建筑材料等领域,并且又进一步从一般的工业应用发展到高尖端技术领域,如医疗和医药领域、生物化学领域、电子信息领域等,由此高分子微球和微囊的制备和应用研究又进入了一个新的高潮[1]。 本论文阐述了几种常见微球制备的方法及其在不同领域中的应用,并对其发展前景进行了展望。 1 高分子微球的制备方法 高分子微球的制备方法有很多,如:水热合成法、低温合成 法、分散聚合法、自组装法等。不同方法可得到不同组成、粒径的聚集体,其粒径的分散度也不同。根据制备原料的不同可以分为:以单体为原料的微球制备方法和以聚合物为原料的微球制备方法,本文着重综述了制备原料不同的几种制备方法。 1.1 以单体为原料制备高分子聚合物微球 以单体为原料制备高分子聚合物微球的方法分为乳液聚合、无皂乳液聚合、沉淀聚合、悬浮聚合、微乳聚合、细乳液聚合、以及种子聚合。1.1.1 乳液聚合 乳液聚合是最常用的微球制备方法,一般使用疏水性较强的单体来制备。用乳液聚合法可以较容易得到数十至数百纳米的微球。聚合系统由疏水性单体(如苯乙烯)、水(分散媒体)、乳化剂(如十二烷基硫酸钠)以及水溶性引发剂组成。乳液聚合的主要优点是:聚合速度快、得到的聚合物分子量高(105g /m o l )、 粒径均匀,通常乳液聚合反应在1h 内基本完成。N a g a i [2] 等将乳液聚合限制在硅胶表面,得到了表面覆盖聚合物的复合微球。将其与聚苯乙烯溶液混合后制膜,所得到的膜将兼备硅胶和聚合物的优点,且膜的延伸率和应力增大了2倍。1.1.2 无皂乳液聚合 无皂乳液聚合,是在乳液聚合基础上发展起来的聚合技术,是指体系中完全不含乳化剂或仅含微量乳化剂(低于乳化剂的临界胶束浓度)。它解决了传统乳液聚合后处理难以及乳化剂对产品带来的不良影响;同时降低了生产成本,减轻对环境的负荷。由于无皂聚合体系中无外加乳化剂,聚合和存储过程中微球的稳定性差,因此固含量一般较低,大规模应用于涂料和粘合剂还存在一些问题[3-4]。Y a n a s e 等[5-6]发现磁流体中的纳米磁