前段时间科技日报总编刘亚东列出包括芯片,飞机发动机等在内的35项中国给人卡脖子的技术, 其中微球材料也是其中之一。大多数人可能很容易理解芯片和飞机发动机的技术难度及其重要性 ,但很少人可以理解微球为什么也这么重要这么难做。我们所熟知的宏观球体如篮球,乒乓球, 玻璃珠是如此之普通,而微球只不过是把这些球体做到足够“小”而已,为什么中国这么一个 大的一个***却做不了。其实很多技术的难度都是因为“小”造成的。芯片之所以难做就是因 为里面的结构要精细控制到纳米尺寸。乒乓球可以很容易通过模具做出来,而要把乒乓球做到 纳米和微米范围的尺度其实难度是很大的。在微观尺度下,大家习以为常的宏观工具和制作技 术已完全不适用,需要全新的技术手段,使得宏观很容易的事情在微观变成高不可攀的技术难 题。当然也正是因为小,让微球材料性能得到大幅度的提升,比如说微球表面效应和体积效应,一个乒乓球直径40毫米,重量2-3克。如果把乒乓球做到直径40纳米微球,由于1毫米是106纳米,因此一个普通乒乓球就可以做出1018个直径40纳米微球。其表面积有5000多平米,相当与5个足球场大小,同样重量的40纳米微球与40毫米乒乓球相比表面积增加了1012倍,因此纳米微杭州粒径70nm-30um微球
微球是直径在纳米和微米尺度范围的球型粒子。球形物体是自然界存在**稳定的物质形态, 它是三维几何空间理想的对称体,也是单位体积中所有立体形态中面积**小的。自然界大 到星球如地球,小到篮球,乒乓球,玻璃珠等都是球体。 地球直径是1.28万千米,而篮球 直径是0.25米,1纳米等于十亿分之一米,相当于一根头发丝横切面的六万分之一,如果拿 纳米的微球与篮球相比,就相当于篮球与地球之比例。 如此之小的纳米微球材料却是现代 产业发展的重要基础。杭州粒径70nm-30um微球
2.3单体法
单体聚合法是目前研究**多、被***采用的制备方法。单体聚合法是在有机单体和磁性粒子共同存在的情况下,根据不同的聚合方式加入表面活性剂、稳定剂、引发剂等聚合制备磁性高分子微球的方法。常用的方法主要包括乳液聚合、(微)悬浮聚合、分散聚合以及活性聚合等。其中乳液聚合又分为无皂乳液聚合、Pickering乳液聚合法、种子乳液聚合、细乳液聚合法、反相乳液聚合、原位乳液聚合等。
2.3.1乳液聚合
无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或者**加入微量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度(CMC))的乳液聚合过程Wu采用将通过油酸改性后的Fe3O4纳米粒子与温敏性N-异丙基丙稀醜胺在交联剂DVB作用下,通过无培乳液聚合方法制备了具有磁场和温度双重相应的复合微球,该复合微球具有核壳结构,尺寸约为100nm,其比较低临界溶解温度(LCST)在40-45℃。Yamauchi等利用无皂乳液聚合法制备出平均粒径达到515nm、比饱和磁化强度达到7.3A·m2/kg的磁性高分子复合微球。
纳米微球的应用极其***,几乎渗透到所有的产业:无论是新医药,平板显示,食品 安全检测,医疗诊断,还是水处理,节能环保,石油化工,**安全等都离不开先进 纳微米球材料。 在制药领域: 纳米孔道结构的微球材料具有极高的比表面积(1克微球材料的比表面积相 当于一个足球场的面积),因此具有极强的吸附性能,如果在微球表面键合特殊功能基 团使它可以选择性吸附某些物质,这一特性使得纳米微球材料成为所有生物药和天然 药分离纯化过程中不可缺少的材料,另外气相和液相色谱是当今医药分析检测**常用 的方法,而色谱**的材料就是微球材料。在***制剂领域,微球也是理想的***缓 控释的载体,当有效组份负载在空心或多孔的纳米微球载体中可以使***在人体里缓 慢释放,以减小***的毒负作用,增加***的有效性。由磁性材料组成的多孔微球可 作为靶向释药系统的载体,在外加磁场的作用下,将***载至预定区域,可使免疫磁 性微球上的******更易与*细胞接触,提高了杀伤*细胞的效果。
在水处理领域:功能性的微球可以除去水里有机杂质和金属离子成分,可制备用在半导 体工业,医药,核工业等的超纯水,也可用于净化日常饮用水。水为人类洗涤了污秽, 微球却可以铲除水里的污秽,到达净化水的目的。 在血液净化领域:微球可以替代肾脏用来去除血液0物质,***和延长病人寿命。 微球是制造人工肾的关键材料。 在计量领域:粒径高度均一的微球可以作为标准颗粒用于精确测量常规尺子无法计量的 纳米尺寸的物质,标准颗粒作为计量工具也可用于矫正精密计量仪器。 在医疗诊断领域:功能化微球如磁性微球,多色荧光编码微球可***地应用于免疫分析, 进行多样品或多标靶的高通量检测。由于微球的使用,使我们可以更快速,方便地进行疾 病检测和诊断。 在生物技术领域:微球由于具有极高的表面积并且容易分散在培养液中,因此在动物细胞 培养上,微球作为动物细胞载体能够提供大量的比表面积让细胞在其表面生产,微球作为 动物细胞培养的载体,能够在有限的空间实现细胞的高密度培养,而且控制简单,生产重 复性好。西安口碑好粒径70nm-30um微球
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这些荧光微球正广泛应用于生命科学研究的多个领域中,如: (1)细胞表面抗原的检测,包括CD4/CD8表面抗原的***计数;细胞表面低丰度表达受体的分析;骨髓移植受体内供体红细胞的检测;白色***抗原检测等。 (2)退行性神经病变示踪物,荧光微球具有***、与神经细胞结合时间长以及受注射部位影响极小的特点。 (3)吞噬功能的检测,0.6~2.0μm大小的荧光微球适合于这一类的研究,如分析大鼠中性粒细胞、人横纹导管细胞、小鼠腹膜巨噬细胞、人多核白细胞的吞噬功能或不同调理素调理作用对吞噬功能的影响等。 (4)血流分析,10-15 μm大小7种颜色的荧光可供研究组织中局部血流情况,如**脉管血流速率、视网膜和脉络膜循环、肺泡微管的功能直径定位等。 (5)敏感性诊断试剂,如替代一些已开展应用的微球诊断试验:胶乳凝集试验、微球捕获ELASA、双位点夹心法等,它较传统比色方法更为灵敏;另有新近诞生的流式微球分析技术(Cytometric Bead Array CBA)通过将不同荧光强度的聚苯乙烯微球包被上多种高特异性的单克隆抗体,在微球“三明治”平台上进行可溶性蛋白的检测,由此而使得1份微量标本可同时1次定量分析多种可溶性蛋白,**节约了样本量和操作时间,灵敏度也较传统的ELISA杭州粒径70nm-30um微球
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