一種聚乙烯醇重氮聚合物的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚合領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯醇重氮聚合物的制備方法，以及采用 所述聚乙烯醇重氮聚合物進(jìn)行靜電自組裝和光固化交聯(lián)反應(yīng)在毛細(xì)管內(nèi)壁形成穩(wěn)定的共 價(jià)鍵合的毛細(xì)管涂層。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，毛細(xì)管電泳因其靈敏度高、分辨率高、進(jìn)樣少、溶劑用量低、速度快、檢測(cè) 方法多樣等特點(diǎn)，在藥物檢測(cè)、生命科學(xué)、環(huán)境保護(hù)和食品檢驗(yàn)等領(lǐng)域，特別是在各種蛋白 質(zhì)、RNA等生物大分子的分離分析方面，得到快速的發(fā)展及廣泛應(yīng)用。然而未經(jīng)修飾的毛細(xì) 管內(nèi)壁表面由于與蛋白質(zhì)發(fā)生相互之間靜電作用、范德華力和氫鍵相互作用等的影響，在 毛細(xì)管內(nèi)壁產(chǎn)生非特異性吸附，從而對(duì)復(fù)雜體系中蛋白質(zhì)的分離分析造成影響。因此對(duì)毛 細(xì)管內(nèi)壁進(jìn)行修飾成為必然的選擇，所修飾的涂層性能要求越來越高。
[0003] 目前，硅烷化試劑被廣泛作為偶聯(lián)劑應(yīng)用于制備抗蛋白吸附共價(jià)鍵合涂層。制備 中所用硅烷化試劑的毒性大，對(duì)溶劑中的水分敏感，易發(fā)生水解生成二氧化硅粒子而造成 各種涂覆問題，且制備的涂層不均一、規(guī)整性差，甚至使毛細(xì)管堵塞。如：（1)專利 CN101498699A報(bào)道了采用聚乙烯醇和氨丙基三乙氧基硅烷制備了毛細(xì)管電泳共價(jià)鍵合涂 層。制備的過程有毛細(xì)管預(yù)處理，毛細(xì)管內(nèi)壁硅烷化反應(yīng)，管壁醛基的修飾反應(yīng)和聚乙烯醇 共價(jià)鍵合反應(yīng)等多個(gè)步驟；（2)專利CN103808786A公開了一種抑制蛋白吸附的毛細(xì)管涂層 的制備方法，利用分子刷聚合物P0EGMA和硅烷化試劑化學(xué)鍵合制備毛細(xì)管涂層，其硅烷化 處理溫度達(dá)120°C，與分子刷P0EGMA反應(yīng)時(shí)間較長(2處）。（3)專利CN1885026A公開報(bào)道了一 種毛細(xì)管電泳涂層柱，是由超支化大分子經(jīng)過物理吸附和化學(xué)鍵合的方式制得毛細(xì)管電泳 涂層柱，制備過程需進(jìn)行封端處理及老化處理(溫度為150-200°C )，制備過程復(fù)雜，耗時(shí)較 長，所用的硅烷化試劑具有毒性、易水解。（4) Sch 1 enof f等在《Ana 1 y t i ca 1 Chemi s try》雜志 1999,71，4007-4013報(bào)道了利用PSS和甲基二烯丙基氯化銨(HMDMAC)通過靜電自組裝的方 法在毛細(xì)管內(nèi)壁上制備了非共價(jià)鍵合的抗蛋白吸附涂層，但其缺點(diǎn)在于涂層無法通過共價(jià) 鍵合在毛細(xì)管內(nèi)壁上，壽命短、穩(wěn)定性差。
[0004] 上述所列的毛細(xì)管電泳涂層柱的制備方法，操作條件苛刻，制備過程中毒性較大， 生產(chǎn)效率偏低，成本較高，且所制備的抗蛋白吸附毛細(xì)管電泳涂層柱穩(wěn)定性差，限制了其在 蛋白質(zhì)等分離分析中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有的毛細(xì)管壁涂覆材料涂覆工藝復(fù)雜且 涂層穩(wěn)定性差的問題，進(jìn)而提供一種聚乙烯醇重氮聚合物的制備方法，所述的聚乙烯醇重 氮聚合物在注射器驅(qū)動(dòng)力的作用下，在所述石英毛細(xì)管內(nèi)壁組裝生長，經(jīng)過紫外光照后，聚 乙烯醇重氮聚合物與毛細(xì)管內(nèi)壁上的硅羥基發(fā)生光固化交聯(lián)反應(yīng)構(gòu)筑涂層。采用這種帶有 聚乙烯醇重氮聚合物涂層的毛細(xì)管對(duì)蛋白質(zhì)分離時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)分離速度快，蛋白質(zhì)之間分離 得更徹底的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種聚乙烯醇重氮聚合物，其具有式(1)所示結(jié)構(gòu)：
[0008]
[0009] 其中m為5-10的整數(shù)，n為8-15的整數(shù)。
[0010] -種聚乙烯醇重氮聚合物的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：
[0011] S1、合成氯代聚醋酸乙烯酯(PVAc-Cl):
[0012] 將單體醋酸乙烯酯（VAc)溶于第一有機(jī)溶劑中，引發(fā)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑四氯化碳 (CC14)加入反應(yīng)容器內(nèi)，并在惰性氣氛中于50 °C -80 °C回流條件下反應(yīng)5-8h，再將產(chǎn)物洗 滌，得到淡黃色固體，真空干燥至恒重，得產(chǎn)物氯代聚醋酸乙烯酯;所述引發(fā)劑為偶氮二異 丁腈(AIBN)、過氧化苯甲?；蜻^氧化二苯甲酰中的一種或其中幾種的混合物；
[0013] S2、合成聚醋酸乙烯酯-b-聚苯乙烯(P(VAc-b-St)):
[0014]將催化劑鹵化亞銅、配體2,2-聯(lián)吡啶(bpy)、苯乙稀單體(St)加入反應(yīng)爸中，并在 惰性氣氛中于室溫條件下攪拌均勻后，加入步驟S1制備的氯代聚醋酸乙烯酯，將混合物加 熱到125-135°C，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2-5h;待反應(yīng)液冷卻后，加入第二有機(jī)溶劑溶解粗產(chǎn)物，溶解 后的溶液用色譜柱過濾以去除殘留的銅離子，再將產(chǎn)物洗滌得淡黃色固體，真空干燥后得 聚醋酸乙烯酯-b-聚苯乙烯；
[0015] S3合成聚乙烯醇-b-聚苯乙烯(P(VA-b-St)):
[0016] 將聚醋酸乙烯酯-b-聚苯乙烯溶解于第三有機(jī)溶劑中，并加入pH=ll-13的強(qiáng)堿型 甲醇溶液，加熱至60-80 °C回流反應(yīng)2-4h，水解產(chǎn)物用甲醇沉淀析出，過濾2-3次，在50-70 °C 條件下真空干燥，得到聚乙烯醇-b_聚苯乙烯；
[0017] S4合成硝基化聚乙烯醇-b-聚苯乙烯(P(VA-b-St)-N〇2):
[0018] 將聚乙烯醇-b-聚苯乙烯溶解于第三有機(jī)溶劑中，在0_3°C的冰水浴條件下緩慢滴 加硝酸和濃硫酸的混合溶液;反應(yīng)5-8h后，加入冷水和/或冰塊至其溶解，高速離心，濾餅洗 滌，于常溫下真空干燥，得到硝基化聚乙烯醇-b-聚苯乙烯；
[0019] S5合成氨基化聚乙烯醇-b-聚苯乙烯(P(VA-b-St)_NH2):
[0020] 將硝基化聚乙烯醇-b-聚苯乙烯、氯化亞錫加入到pH=2-3的酸性甲醇溶液中，于 室溫條件下攪拌反應(yīng)22-28h;高速離心，濾餅洗滌，真空干燥后得到氨基化聚乙烯醇-b-聚 苯乙烯；
[0021 ] S6合成聚乙烯醇重氮聚合物：
[0022]將氨基化聚乙烯醇-b_聚苯乙烯和酸性溶液加入到反應(yīng)釜中，冰水浴冷卻至0-3 °C 后，滴加濃度為0.1-0.25mol · r1的亞硝酸鈉溶液，反應(yīng)終點(diǎn)后再攪拌反應(yīng)0.5-3h，即可生 成聚乙二醇重氮聚合物。
[0023]所述步驟S1中單體醋酸乙烯酯與偶氮二異丁腈的摩爾比為1:0.001-1:0.003;所 述的醋酸乙烯酯與四氯化碳的摩爾比為1:0.03-1:0.05。
[0024] 所述步驟S2中所述氯代聚醋酸乙烯酯與氯化亞銅的摩爾比為1:1.0-1:2.5;所述 的氯代聚醋酸乙烯酯與2,2_聯(lián)吡啶的摩爾比為1:3.0-1:5.0;所述的氯代聚醋酸乙烯酯與 苯乙烯單體的摩爾比為1:4.0-1:8.0。
[0025]所述步驟S3中所述的聚醋酸乙烯酯-b-聚苯乙烯與氫氧化鈉的甲醇溶液的摩爾比 為1:2·5-1:5·0〇
[0026]所述步驟S4中所述的聚乙烯醇-b-聚苯乙烯與硝酸的摩爾比為1:1.5-1:3.0;所述 的聚乙烯醇-b-聚苯乙烯與濃硫酸的摩爾比為1:2-1:4.0;
[0027]所述步驟S5中所述的硝基化聚乙烯醇-b-聚苯乙烯與氯化亞錫的摩爾比為1:4.0-?: 6.0 ; 所述的硝基化聚 乙烯醇-b-聚苯乙烯與酸性 甲醇溶液中的 酸的摩爾比為 1: 2 . 5-1: 5.0；
[0028]所述步驟S6中所述的氨基化聚乙烯醇-b-聚苯乙烯與酸性溶液的摩爾比為1:2.0-?: 4.5; 所述的端氨基苯基聚乙 二醇與濃亞硝酸鈉溶液的摩爾比為1:1.0-1:4.0 。
[0029] 詳細(xì)地，所述步驟S1為:將單體醋酸乙烯酯(VAc)溶于第一有機(jī)溶劑中，引發(fā)劑偶 氮二異丁腈(AIBN)、及鏈轉(zhuǎn)移劑四氯化碳(CC1 4)加入圓底燒瓶?jī)?nèi)，經(jīng)通氮?dú)狻⒊檎婵辗磸?fù)循 環(huán)3次驅(qū)走空氣，并于50°C-8(TC回流條件下反應(yīng)5-8h，再將產(chǎn)物經(jīng)甲醇溶解，水沉淀，反復(fù) 2-3次，至得到淡黃色固體，真空干燥至恒重，得產(chǎn)物大分子引發(fā)劑氯代聚醋酸乙烯酯;所述 第一有機(jī)溶劑為丙酮、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)。
[0030] 所述步驟S2中所述的第二有機(jī)溶劑為四氫呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或 N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中的一種或其中幾種的組合物；
[0031 ] 所述步驟S2中的鹵化亞銅為氯化亞銅(CuCl)和/或溴化亞銅；
[0032] 所述的步驟S3中強(qiáng)堿甲醇溶液為氫氧化鉀水溶液和/或氫氧化鈉水溶液與甲醇的 混合物；
[0033]所述的步驟S3和S4中的第三有機(jī)溶劑為四氫呋喃(THF)、二氯甲烷，三氯甲烷中的 一種或其中幾種的組合物；
[0034] 所述的步驟S6中酸性甲醇溶液為鹽酸水溶液和/或磷酸水溶液與甲醇的混合物。
[0035] 所述的步驟S1的洗滌條件為:將產(chǎn)物經(jīng)甲醇溶解后，再采用水沉淀，反復(fù)2-3次； [0036]所述的步驟S2的洗滌條件為:將產(chǎn)物用正己烷沉淀，抽濾后，濾餅重新沉淀抽濾2-3次。
[0037] 一種毛細(xì)管內(nèi)壁涂層的制備方法，包括下述步驟：
[0038]將濃度為4mg · mr^lOrng · πιΓ1的聚乙烯醇重氮聚合物溶液緩慢注入活化后的毛 細(xì)管內(nèi)，所述聚乙烯醇重氮聚合物溶液沿所述石英毛細(xì)管內(nèi)壁生長完成自組裝過程，經(jīng)過 紫外光照射后，聚乙烯醇重氮聚合物與毛細(xì)管內(nèi)壁上的硅羥基發(fā)生光固化交聯(lián)反應(yīng)形成涂 層，所述的紫外光光源波長在248nm-365nm，照射時(shí)間為10min-30min 〇
[0039] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0041] (1)本發(fā)明的聚乙烯醇重氮聚合物可以自組裝涂覆在毛細(xì)管內(nèi)壁，聚乙烯醇重氮 聚合物溶液能夠在注射器驅(qū)動(dòng)力的作用下沿石英毛細(xì)管內(nèi)壁組裝生長，經(jīng)過紫外光照射 后，聚乙烯醇重氮聚合物與毛細(xì)管內(nèi)壁上的硅羥基發(fā)生光固化交聯(lián)反應(yīng)形成涂層。該涂層 的制備可以通過自組裝的方式在水相中進(jìn)行，制備過程簡(jiǎn)單快捷。涂層的化學(xué)鍵合通過感 光性聚乙烯醇重氮聚合物的光固化交聯(lián)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，不易出現(xiàn)毛細(xì)管堵塞等質(zhì)量問題。
[0042] (2)本發(fā)明的聚乙烯醇分子具有良好的親水性，優(yōu)異的抗蛋白吸附能力，因此應(yīng)用 于毛細(xì)管內(nèi)壁涂層時(shí)具有優(yōu)良的蛋白分離能力。
[0043] (3)本發(fā)明的毛細(xì)管內(nèi)壁的涂層為聚乙烯醇重氮聚合物經(jīng)紫外光照射后聚合而 成，避免使用毒性高、價(jià)格昂貴的偶聯(lián)劑硅烷化試劑，簡(jiǎn)化了制備毛細(xì)管共價(jià)鍵合涂層的流 程，重復(fù)性好，