Синтез полимерных суспензий с эпоксидными группами на поверхности частиц

Полимерные суспензии, частицы которых содержат на поверхности эпоксидные группы, получают, в основном, безэмульгаторной сополимеризацией стирола с глицидилметакрилатом [44−48]. В процессе синтеза стирол-глицидилметакрилатных сополимерных суспензий часть эпоксидных групп на поверхности частиц теряется вследствие гидролиза. Однако, несмотря на это, их концентрация на поверхности частиц остается достаточнойдля ковалентного связывания с биолигандами и обеспечения их необходимой концентрации. Эпоксидныегруппы часто подвергают дальнейшей модификации как с целью получения более стабильных групп на поверхности частиц, так и для введения дополнительной спейсерной группировки.

Вследствие высокой реакционоспособности эпоксидных групп они способны принимать участие в различных реакциях полимераналогичных превращений ⁴⁰.

Так, подвергая гидролизу эпоксидные группы на поверхности частиц суспензии при рН=2 и температура 50 °C, получают частицы с гликолевыми группами, которые затем легко превращаются в альдегидные под действием йодной кислоты:

Следует отметить, что в результате гидролиза удается получить до 60% гликолевых групп от теоретически возможного (исходя из концентрации эпоксидных групп на поверхности частиц суспензии), причем диаметр и РЧР исходных и модифицированных частиц практически не изменяется: 440 нм и КВ=3.9% для исходных и 475 нм и КВ=5.8% для модифицированных частиц.

Еще легче протекает реакция эпоксигрупп с гидроокисью аммония (реакция аммонолиза), проходящая при 20°С:

Эпоксидные группы на поверхности частиц суспензии могут быть модифицированы до тиоловых (меркаптановых) групп путем их реакции с водным раствором сероводорода (сероводородной кислотой), проходящей в мягких условиях (температура 20 °C, время реакции 2−4 часа):

Однако, в этом случае авторы отмечают заметную агломерацию модифицируемых частиц: они имели коэффициент вариации 15.5%.

Кроме рассмотренных реакций, возможна также модификация эпоксидных групп на поверхности микросфер путем введения спейсера при их взаимодействии с диаминами или аминокислотами (см. выше).

Для уменьшения гидролиза эпоксидных групп в процессе синтеза суспензии и получения высокой концентрации этих групп на поверхности полимерных частиц в работах [55,56] рекомендуют проводить полимеризацию условиях постепенного дозирования функционального мономера в полимеризующуюся систему[19,77−79].

В литературе описано применение функциональных инициаторов и полифункциональных поверхностно-активных веществ, содержащих в своей молекуле реакционноспособные группы, для синтеза полимерных суспензии с узким РЧР для иммунодиагностики. Однако их применение в основном ограничено высокой стоимостью и отсутствием промышленного производства. В качестве примера полифункциональных инициаторов, позволяющих получать на поверхности частиц суспензии химические группы способны ековалентно связываться с биомолекулами, можно назвать динитрилазо-изо-бромкапроновой кислоты (1) и ди (хлорметилбензоил)пероксид (2) [78].

Примером полифункционального эмульгатора являются соли изомочевины, в частности, гидрохлорид 4-этилфенилметилизотиомочевины [41].

Указанное соединение является катионактивным мономером-эмульгатором, способным к сополимеризации с виниловыми мономерами. В частности, в его присутствии были синтезированы полистирольные микросферы с диаметром 0,15−0,19 мкм и коэффициентом вариации 2,7%, содержащие на поверхности группы изотиомочевины. Их подвергали гидролизу в мягких условиях (pH=10−11, температура 25^oC) в течение 10 минут и получали меркаптановые группы на поверхности частиц[41]. Было обнаружено, что в процессе гидролиза средний диаметр частиц и их РЧР практически не изменяются.