Strategy for the design of uniform PHEMA microspheres and their chromatographic application

Abstract

本论文研究了粒径均一可控、结构可控的多孔聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）微球的制备过程，并考察其作为层析介质在中药有效成分（淫羊藿甙）分离纯化中的应用。 首先对悬浮聚合制备PHEMA微球的过程进行了研究，发现浓度为1%的PVA217作为分散剂时，既能保持良好的稳定液滴作用，又不覆盖微球表面的孔结构；乙酸乙酯、甲苯、正己醇三种致孔剂对相分离的影响程度依次减弱，经过对比发现甲苯最适合作为PHEMA聚合体系的致孔剂。 针对悬浮聚合难以制备粒径均一可控的PHEMA微球这一难题，探索了一种新型的膜乳化-液滴溶胀-聚合固化方法。该新方法先采用膜乳化制备粒径均一的疏水性液滴，再通过液滴溶胀过程吸收相对亲水的单体，然后对溶胀液滴进行聚合得到粒径均一的多孔PHEMA微球。经过对液滴溶胀过程的观测，发现含有亲水性单体的二次小液滴在1小时之内即完全消失，而种子液滴的粒径则随之增大，溶胀结束后经聚合反应，得到的微球粒径分布系数在20%左右，远远优于悬浮聚合的粒径分布（CV= 126%）。考察了阻聚剂（对苯二酚）的浓度对阻止二次成核的效果及PHEMA微球产率的影响，发现对苯二酚的浓度保持在0.06%时可以得到最优的结果。 在上述基础上，研究了不同粒径、不同结构的PHEMA微球的制备。通过调节种子乳液的油相组成、膜孔径及溶胀比，成功地制备了不同粒径的PHEMA微球，可控范围为3-100μm；通过对致孔剂组成的改变，使PHEMA微球的孔径在0-199nm之间变动，最高比表面积可以达到129m2/g；通过引入第三单体（苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸），实现了微球表面极性的控制；通过引入疏水性单体--苯乙烯，制备了多孔/无孔或多孔/微孔的半月形复合微球。 将所制备的粒径均一PHEMA微球作为层析介质，对中药淫羊藿提取物中的淫羊藿甙进行了分离纯化，并同粒径均一的聚苯乙烯微球（PSt）进行了比较。结果发现，在同等条件下，PHEMA介质对极性分子具有更好的吸附选择性，而且所用流动相中有机溶剂的浓度更低。在PHEMA30（粒径为30μm的PHEMA微球）柱上采用30%的乙醇进行一步洗脱，可以得到纯度为91%的淫羊藿甙产品，回收率高达98%；而且还发现在乙醇-水体系中PHEMA介质与淫羊藿甙分子之间存在氢键作用