专利名称：一种多孔整体介质及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔整体介质及其制备方法与应用。
背景技术：
具有多孔的分离材料的问世，为生命、医药、材料、环境以及信息科学等领域的 空前发展带来了勃勃生机。具有多孔结构的整体分离介质是应复杂样品体系的快速、 高效、高通量分析需要而发展起来的一种新型色谱介质。有机聚合物整体介质作为整 体分离介质的一大分支，具有制备简单、易于修饰等优点，已广泛应用于生物反应器 的基质以及生物大分子的分离纯化。
虽然该技术在国际上已取得一些迸展，但当前也面临着严峻的挑战。目前，有机
聚合物整体介质制备方法大多数是基于自由基聚合反应机理的溶液聚合(Anal. Chem. 78 (2006) 5729-5735; Journal of Chrotnatogr即hy A. 728 (1996) 139-147)， 方法的局限性导致了材料的内部结构为微球堆积结构并且孔隙率不高，比如传统的聚 甲基丙烯酸酯类整体柱的孔隙率一般只能达到65% ，超出此值后材料的机械性能将会 降低甚至导致柱体坍塌。另外，材料不均匀的内部结构导致孔径分布不能精确控制， 表面功能基团分布不均一，从而致使分离柱效偏低。这些缺陷使得该材料在作为生物 反应器的基质以及生物大分子的分离纯化应用方面都受到一定的限制。
因此，尽快解决上述技术难题，系统深入地开发具有规则网络骨架结构和高孔隙 率的多孔整体分离介质成为当务之急。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有纳米线网络骨架结构和高孔隙率的多孔整体介质 及其制备方法。
本发明所提供的具有纳米线骨架结构的多孔整体介质，其中，多孔整体介质由纳 米线网络骨架和微米级贯穿孔组成，所述网络骨架尺寸介于50 500nm，所述微米级 贯穿孔孔径介于l陶 100陶；所述多孔整体介质的孔隙率介于60%-95%。
本发明多孔整体介质比表面积大，介于100 — 350 m2g—、具备优异的通透性能， 同时具有优良的机械稳定性。
本发明多孔整体介质的制备方法，包括如下步骤
1) 制备超浓乳液
将单体、交联剂以及乳化剂搅拌混合形成单体溶液，然后，将含有引发剂以及电 解质添加剂的去离子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴滴入到单体溶液中，控制滴 加速度防止相分离，持续一段时间即可制得超浓乳液；
2) 脱氧气、充入氮气
将所得超浓乳液脱除氧气，并充入氮气密封保存；
3) 聚合
将经过步骤2)处理的超浓乳液装入干燥的模具中，在30 — 7(TC下进行聚合反应， 经过洗涤、干燥，得到所述多孔整体介质。
步骤l)中，单体溶液与去离子水溶液分散相的体积比为2 7: 9 20。单体溶 液中，单体的质量百分含量为2% 50%，交联剂的质量百分含量为2% 40%，乳 化剂的质量百分含量为0. 1% 20%;去离子水溶液中，引发剂的质量百分含量为0. 1 % 5. 0%，电解质添加剂的质量百分含量为0. le/。 10. 0% 。
其中，单体为丙烯酸酯类单体或苯乙烯类单体；优选的，所述丙烯酸酯类单体为 甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯；所述苯乙烯类单体为苯 乙烯或氯甲基苯乙烯。交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、 亚甲基双丙烯酰胺、二丙烯酰哌嗪、二乙烯基苯。乳化剂选自聚氧乙烯(23)十二醇、 司盘80、司盘85、司盘40、司盘20、吐温60、吐温40、十二烷基硫酸钠、聚乙烯 基吡咯垸酮、聚氧化乙烯一聚氧化丙烯一聚氧化乙烯嵌段共聚物中的一种或者几种的 混合物。引发剂为热分解型引发剂或氧化-还原引发体系；优选的，所述热分解型引 发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰；所述氧化-还原引发 体系中，氧化剂为过硫酸盐、氢过氧化物、过氧化氢，还原剂为亚硫酸氢钠、葡萄糖、 亚硫酸钠、叔铵。电解质添加剂为NaCl、 K2S04、 CaCl2、 CaCl2 2H20、 CaCl2 6H20。
步骤2)将所得超浓乳液脱除氧气是采用离心脱气，离心速度为200 3000转/ 每分钟，离心时间为2 15分钟；步骤2)充入氮气密封保存的时间为5 30分钟。
步骤3)聚合反应时间在12小时以上；洗涤用溶剂为去离子水、乙醇、甲醇、四 氢呋喃、异丙醇中的一种或几种；干燥温度为30 70 。C，干燥时间为4小时以上。
本发明的另一个目的是提供本发明多孔整体介质的用途。
本发明多孔整体介质可修饰基团分布均一，具有良好的可修饰性，经过在线或离 线化学修饰后，可连接生物配体以及其它配基，且固载量高，能够制备出适用于各种
需求的生物反应器以及用于生物大分子分离纯化的分离介质；而且，该多孔整体介质 具有优良的生物相容性，使用pH范围介于4-12，且通常使用条件下不易发生化学变 化或者降解，反复进样1000次以上无明显影响，耐用性能良好。因此，本发明多孔 整体介质作为生物反应器的基质的应用以及作为生物大分子分离纯化介质的基质的
应用，均属于本发明的保护范围。
本发明得到的多孔整体介质具有非常规则的纳米线网络骨架及排列有序的内部 孔隙，并且具有高孔隙率、较大的比表面积以及可控的孔径尺寸等优良性质，这些优 良性质使得材料具备低阻力、高效、高通量等特点，而取材带来的优良的生物相容性、 pH适应范围宽等特性更是为其扩大了应用范围。本发明多孔整体介质凭借这些优良特
性在生物反应器的基质以及生物大分子的分离纯化方面表现出极大的应用潜能。
图1为实施例2所得多孔整体介质的电镜照片；
图2为实施例7固定化细胞色素P450酶反应器的代谢产物的分离图谱； 图3为实施例8弱阴离子交换整体介质分离标准蛋白的分离图谱。
具体实施例方式
第一部分多孔整体介质的制备
本发明采用超浓乳液聚合的方法，控制反应体系中超浓乳液的组成以及相分离过 程，从而制备一种具有纳米线网络骨架结构的多孔整体介质。该多孔整体介质具有规 则的纳米线网络骨架和微米级的通孔结构，骨架尺寸介于50 500 nm，孔隙率介于 60% 95%，贯穿孔孔径介于1 100 Wn，并可连续调节。该多孔整体介质具有排列 有序的内部孔隙结构，孔与孔之间互相连通，其形式可以是连续棒体或连续整体膜。 本发明多孔整体介质比表面积大，介于100 — 350 m2g—、具备优异的通透性能，同时 具有优良的机械稳定性。
本发明多孔整体介质所采用的超浓乳液聚合的方法具体操作如下-.
将单体、交联剂以及乳化剂以一定的搅拌速度进行搅拌形成单体溶液，将含有引 发剂以及电解质添加剂的去离子水溶液分散相通过边滴加边搅拌的形式逐滴滴入其 中，控制滴加速度防止相分离，持续一段时间即可制得超浓乳液。将超浓乳液转入离 心试管中，以一定的转速离心，脱去超浓乳液中的氧气，再通入氮气后密封。然后， 将其转移到干燥模具中，在一定恒温条件下进行聚合反应。反应结束后，用过量的溶
剂冲洗除去乳化剂、未反应的单体以及其它一些可溶性化合物，最后以一定恒温条件 下真空干燥一定时间，即在模具内形成多孔整体介质。
这里，单体可以为丙烯酸酯类，如甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸丁酯(BMA);可以为苯乙烯类，如苯乙烯(St)、氯甲基苯乙烯(VBC)。
交联剂可选用乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA) 、 二甲基二烯丙基氯化铵、亚甲基 双丙烯酰胺(BIS) 、 二丙烯酰哌嗪、二乙烯基苯(DVB)中的一种。
乳化剂可以是聚氧乙烯(23)十二醇(Brij35)、司盘80 (span 80)、司盘85 (span 85)、司盘40 ( span 40 )、司盘20 (span 40)、吐温60 (Tween-60 )、吐温40 (Tween-40 )、 十二垸基硫酸钠(SDS)、聚乙烯基吡咯垸酮、聚氧化乙烯一聚氧化丙烯一聚氧化乙烯 嵌段共聚物(如Pluronic F127、 Sy叩eronic PEL 121)中的一种或者几种的混合物。
引发剂可以为热分解型引发剂，如过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化 二苯甲酰；也可以为氧化-还原引发体系，如氧化剂可为过硫酸盐、氢过氧化物、过 氧化氢，还原剂可为亚硫酸氢钠、葡萄糖、亚硫酸钠、叔铵。
电解质添加剂可以是NaCl、 K2S04、 CaCL、 CaCl2 2H20、 CaCl2 6H20。
在单体溶液中，单体的范围为2% 50%，交联剂的范围为2% 40%，乳化剂 的范围为O. 1C/。 20V。；去离子水溶液分散相中，引发剂的浓度范围为O. l% 5.0c/。， 电解质添加剂的浓度范围为O. 1% 10.0%，以上均为质量百分比。单体溶液和去离 子水溶液分散相的体积比2 7: 9 20。
用于冲洗的溶剂有多种，可以是去离子水、乙醇、甲醇、四氢呋喃、异丙醇中的 一种或几种。
下面结合具体实施例子对本发明做进一步描述。 实施例1:甲基丙烯酸缩水甘油酯整体分离介质的制备
室温下，将14.5 g甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和6.70 g甲基丙烯酸乙二醇 酯(EDMA)及2.68 g Sy叩eronic PEL 121置于装有机械搅拌的干燥三颈烧瓶中，以 550 rpra转速进行搅拌，再将95 ml含0. 2%过硫酸钾(质量)和2%CaCl2 6H20 (质 量)的去离子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴加入到三颈烧瓶中，控制滴加速度 防止相分离，持续20 30 min可制得超浓乳液。
将超浓乳液转入离心试管中，以300 r/min转速离心2 min脱除氧气，再通入氮 气密封15 min。然后，将此混合液装入干燥模具中，封口置入55 'C水浴中反应48 小时后，分别用过量的去离子水及乙醇冲去整体介质中乳化剂、未反应的单体以及其 它一些可溶性化合物。最后以恒温55 x:条件真空干燥五小时，即得多孔整体介质。经过压汞法测得该材料的孔隙率为95% ，扫描电镜显示贯穿孔孔径介于30 — 50 Mffi，骨架尺寸介于50 100 nm，氮吸附测得材料的比表面积为300 mY1。
实施例2:甲基丙烯酸縮水甘油酯整体分离介质的制备
室温下，将13.2 g甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和7.20 g甲基丙烯酸乙二醇 酯(EDMA)及3. 68 g Pluronic F127置于装有机械搅拌的干燥三颈烧瓶中，以550 rpm 转速进行搅拌，再将80 1111含0.2%过硫酸铵(质量)和1.2%1(^04 (质量)的去离 子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴加入到三颈烧瓶中，控制滴加速度防止相分 离，持续20 30 min可制得超浓乳液。
将超浓乳液转入离心试管中，以300 r/min转速离心2 min脱除氧气，再通入氮 气密封15min。然后，将此混合液装入干燥的模具中，封口置入60 "C水浴中反应36 小时后，分别用过量的去离子水及甲醇冲去整体介质中乳化剂、未反应的单体以及其 它一些可溶性化合物。最后以恒温50 r条件真空干燥五小时，即得多孔整体介质。
经过压汞法测得该材料的孔隙率为80% ，扫描电镜显示贯穿孔孔径介于50 — 60 Wn，骨架尺寸介于60 80 nm，氮吸附测得材料的比表面积为250 m2g—、其电镜照片 如图1所示。
实施例3:甲基丙烯酸縮水甘油酯整体分离介质的制备
室温下，将12.5 g甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和6.20 g甲基丙烯酸乙二醇 酯(EDMA)及4.23 g聚乙烯基吡咯垸酮置于装有机械搅拌的干燥的三颈烧瓶中，以 550 rpm的转速进行搅拌，再将60 ral含0. 2%过硫酸钾(质量)和1.47。NaCl (质量) 的去离子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴加入到三颈烧瓶中，控制滴加速度防止 相分离，持续20 30 min可制得超浓乳液。
将超浓乳液转入离心试管中，以700 r/min转速离心2 min脱除氧气，再通入氮 气密封15rain。然后，将此混合液装入千燥的模具中，封口置入65 'C水浴中反应48 小时后，分别用过量的去离子水及四氢呋喃冲去整体介质中乳化剂、未反应的单体以 及其它一些可溶性化合物。最后恒温45。C条件真空干燥五小时，即得多孔整体介质。
经过压汞法测得该材料的孔隙率为60% ，扫描电镜显示贯穿孔孔径介于60 — 90 陶，骨架尺寸介于40 55 nm，氮吸附测得材料的比表面积为200 m2g—、
实施例4:苯乙烯(St)-二乙烯基苯(DVB)整体分离介质的制备
室温下，将4.5 g苯乙烯(St)和O. 5 g二乙烯基苯(DVB)及l,Og span80置于
装有机械搅拌的干燥的三颈烧瓶中，以350 rpm转速进行搅拌，再将45 mL含20. 0 mg 的过硫酸铵(APS)、 39.2mg亚硫酸氢钠(SHS)和0. 2 g硫酸钾的去离子水溶液分散 相通过边滴加边搅拌的形式逐滴加入到乳化剂水溶液中，控制搅拌速度和滴加速度防 止相分离，持续20 30 min即可制得超浓乳液。
将超浓乳液转入离心试管中，以3500 r/rain转速离心10 min脱除氧气，再通入 氮气密封IO min。然后，将此混合液装入干燥的模具中，封口置入60 'C水浴中反应 48小时后，分别用过量的去离子水及异丙醇冲去整体介质中未反应的单体、乳化剂以 及其它一些可溶性化合物。最后恒温6(TC条件真空干燥五小时，即得多孔整体介质。
扫描电镜显示贯穿孔孔径介于5 — 50 Pm，骨架尺寸介于20 60 nm，氮吸附测得 材料的比表面积为220 m2g\
对于100 mmX4. 6 mm i. d.柱进行测试流速为1 mL/min时，压降为1. 8 Mpa; 流速为2 mL/min时，压降为3. 6 Mpa;流速为5 mL/min时，压降为9. 0 Mpa。使用 流动相pH从4变化到12时，柱体依然保持良好。
实施例5:甲基丙烯酸丁酯整体分离介质的制备
室温下，将2.5 g甲基丙烯酸丁酯(BMA)和1.70 g亚甲基双丙烯酰胺(BIS) 及4.32 g聚乙烯基吡咯烷酮置于装有机械搅拌的干燥三颈烧瓶中，以600 rpm转速 进行搅拌，再将13ml含0.37。过氧化二苯甲酰(质量)和87。NaCl (质量)的去离子 水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴加入到三颈烧瓶中，控制滴加速度防止相分离， 持续20 30 min可制得超浓乳液。
将超浓乳液转入离心试管中，以1000 r/min转速离心15 min脱除氧气，再通入 氮气密封30min。然后，将此混合液装入干燥模具中，封口置入65 t;水浴中反应15 小时后，分别用过量的甲醇及四氢呋喃冲去整体介质中乳化剂、未反应的单体以及其 它一些可溶性化合物。最后以恒温40 'C条件真空干燥五小时，即得多孔整体介质。
经过压汞法测得该材料的孔隙率为65%，扫描电镜显示贯穿孔孔径介于I一IO Pm，骨架尺寸介于90 100 nm，氮吸附测得材料的比表面积为150 ni2g—'。
实施例6:氯甲基苯乙烯整体分离介质的制备
室温下，将2.5 g氯甲基苯乙烯(VBC)和1.5 g二丙烯酰哌嗪及3.0g吐温60置 于装有机械搅拌的干燥的三颈烧瓶中，以1500 rpm转速进行搅拌，再将10 raL含4. 0 %的过氧化氢(质量)、3.3%叔铵(质量)和6 。CaCl2'2H20 (质量)的去离子水
溶液分散相通过边滴加边搅拌的形式逐滴加入到乳化剂水溶液中，控制搅拌速度和滴
加速度防止相分离，持续20 30 min即可制得超浓乳液。
将超浓乳液转入离心试管中，以2500 r/min转速离心6 min脱除氧气，再通入 氮气密封5 min。然后，将此混合液装入干燥的模具中，封口置入45 。C水浴中反应 24小时后，分别用过量的甲醇及异丙醇冲去整体介质中未反应的单体、乳化剂以及其 它一些可溶性化合物。最后恒温30 "C条件真空干燥五小时，即得多孔整体介质。
扫描电镜显示贯穿孔孔径介于30 — 60 Mm,骨架尺寸介于45 65 nm，氮吸附测 得材料的比表面积为120 m2g1。
第二部分多孔整体介质的应用 本发明多孔整体介质可修饰基团分布均一，进行修饰时易于连接生物配体以及其 它配基，且固载量高。
例如，将本发明多孔整体介质经过修饰，可制备为生物反应器 将多孔整体分离介质与双官能团的活化试剂(如戊二醛、乙二胺、溴化腈、环氧 氯丙烷、丁二酰氯等)充分反应，用磷酸缓冲液冲柱半小时后，再将生物配体(如蛋 白激酶，白蛋白，寡核苷酸配基，p450酶系等等)溶于该缓冲液中，将此混合液在5 4(TC下循环流过介质3小时以上，用缓冲液冲洗介质，即制得生物反应器。
实施例7:固定化细胞色素P450酶反应器的制备
采用实施例1中制成的甲基丙烯酸縮水甘油酯整体分离介质作为固定化细胞色素 P450酶反应器基质。将合成好的甲基丙烯酸缩水甘油酯整体柱接在蠕动泵上，用盐酸 溶液(pH=0.5)室温反应72小时，然后用去离子水洗涤干净。称取1.6 g l，l-羰基 咪唑(CDI)溶于80 mL乙腈中，于室温下将此溶液以0.8 ml/min流速循环冲柱，待 在280 nm波长下检测至出现平台后继续反应2 h，使1,1-羰基咪唑与其充分反应。 用新配制的l mmol/L磷酸盐缓冲溶液(pH二7.4)平衡介质。取2 ml新鲜提取的肝微 粒体(25 mg/ml微粒体蛋白浓度，按Lowry法测定)溶于25 ml的TMS缓冲液(Tris-HC1 0. 05 mmol. L1,蔗糖0. 2 mmol. L_1， MgCl2 3 mraol. L-1， pH 7. 4)中，将此溶液以1腿ol /L磷酸盐缓冲溶液(pH二7.4)为流动相，以流速0.8mL/min泵入色谱柱，在紫外检 测器280 nm波长下检测至基线水平。反应完成后，取下装肝微粒体溶液的空管，以 60 mL含2 mol / L NaCl的50 ramol / L磷酸氢钠缓冲溶液(pH=7. 4)洗去吸附在柱内的 肝微粒体，再用60 mL 50 mmol / L磷酸氢钠缓冲溶液(pH=7. 4)冲洗柱子。最后用60 mL 含质量分数为0. 02%叠氮钠的50 mmol / L磷酸氢钠缓冲溶液(pH = 7. 4)冲洗色谱柱，
防止细菌生长。这样就得到了固定化细胞色素P450酶反应器的整体介质，固载量 60mg/g。
其中，肝微粒体的提取方法取部分肝组织剪成碎块，用含KCI(O. 15 mol/L) 的磷酸缓冲液(O. lmol/L， pH7.4)反复冲洗除掉组织中的血液成份，最后按1: 4(W /V)加入上述KC1-磷酸缓冲溶液，用内切式组织匀浆机制成肝匀浆。将制备好的肝匀 浆在超速离心机上离心(9000 r min—1 )15 rain。取上清液再离心(100000 r min—')60 inin，弃去上清液，得粉红色沉淀(即肝微粒体)，将其悬浮于含30甘油(v / v)的KCI-磷酸缓冲溶液中放入-12(TC冰箱中储存备用。以上所有操作均在冰浴中进行。
采用所得固定化细胞色素P450酶反应器与C18分析柱串连，进行模拟体内药物 代谢分析。取一定量的对乙酰氨基酚(APAP)和尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA) 溶于Tris-HCL缓冲液中进样分析，经过酶反应器的代谢作用，代谢产物随即通过C18 分析柱。代谢产物的分离图谱如图2所示，经质谱的同步检测，有产物对乙酰氨基酚 3-D-葡萄糖苷酸(APAPG)的生成，并且其与母体化合物APAP得到了基线分离，整 个分析时间小于40分钟。分析过程使用梯度洗脱条件A相为0.5%甲酸水溶液 B 相为纯乙腈溶液。洗脱条件为A: 60% ， B: 40% ， 3min; A : 10%， B : 90 % ， 10min。
进样多次后，保留时间和柱压几乎不变。酶的活性在四周内基本保持不变。
实施例8:弱阴离子交换整体型多孔介质的合成
还比如，可将本发明多孔整体介质修饰为阴离子交换整体介质，可用于生物大分 子的分离纯化-
将乙二胺/四氢呋喃的溶液在恒温75。C-85。C条件下，以0.05-0. 15 mL/min的流 速循环通过整体介质20小时以上。反应完全后，依次用过量的甲醇、去离子水冲洗 介质，即得到弱阴离子交换整体介质。然后，再将其应用于生物大分子的分离纯化。
采用实施例2中甲基丙烯酸縮水甘油酯整体分离介质作为弱阴离子交换介质的基 质。分别将乙二胺/四氢呋喃(体积比为1: 1)溶液在恒温85r条件下，以O. lmL/min 的流速循环通过介质24h。反应完全后，依次用过量的甲醇、水冲洗色谱柱，即得到 弱阴离子交换整体柱介质，固载量50mg/g。以水为流动相，对于50mmX4.6rmni.d. 柱，流速为1 mL/min时，压降为0. 6 Mpa;流速为2 mL/min时，压降为1. 2 Mpa;流 速为5 mL/min时，5 cm柱压降为3. 0 Mpa。
采用所得弱阴离子交换整体介质，对包含肌红蛋白(pl 7.0)、核糖核酸酶(pl
8.2)、透明质酸酶(pl 9.5)、细胞色素C(pI 10.6)和赖氨酸(pl ll.O)的标准蛋白混 合物在该柱上的保留行为进行考察。使用梯度A相为1 mol/LNaCl， B相为25ramol/L 磷酸盐缓冲液(PH=7.0)，逐渐增加A相在B相中的浓度。如图3所示，图中，l号 峰为肌红蛋白，2号峰为透明质酸酶，3号峰为核糖核酸酶，4号峰为细胞色素C， 5 号峰为赖氨酸。结果表明，采用上述弱阴离子交换整体介质在30 rain内五个蛋白就 得到了基线分离。
在六个月期间进样四百多次后，其保留时间和柱压几乎不变。
实施例9:弱阳离子交换整体型多孔介质的合成
还比如，可将本发明多孔整体介质修饰为阳离子交换整体介质，可用于生物大分 子的分离纯化
分别将乙二胺/四氢呋喃(体积比为1: 1)溶液在恒温8(TC条件下，以O. lmL/min 的流速循环通过色谱柱24h。反应完全后，依次二氧六环/20%氢氧化钠(3: 2， v/v)、 二氧六环/水(3: 2， v/v)、甲醇冲洗介质用过量的甲醇、水冲洗色谱柱。然后恒温 7(TC条件下，用14%—氯乙酸溶液以0. 1 mL/min循环流过色谱柱24h。反应完全后， 用水冲洗色谱柱，即得到弱阳离子交换整体柱，固载量45 mg/g。
权利要求
1、一种具有纳米线骨架结构的多孔整体介质，其特征在于所述多孔整体介质由纳米线网络骨架和微米级贯穿孔组成，所述网络骨架尺寸介于50～500 nm，所述微米级贯穿孔孔径介于1μm～100μm；所述多孔整体介质的孔隙率介于60％-95％。
2、 根据权利要求1所述的多孔整体介质，其特征在于所述多孔整体介质的比 表面积为100 — 300m7g。
3、 根据权利要求1所述的多孔整体介质，其特征在于所述多孔整体介质按如 下过程制备1) 制备超浓乳液将单体、交联剂以及乳化剂搅拌混合形成单体溶液，然后，将含有引发剂以及电 解质添加剂的去离子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴滴入到单体溶液中，控制滴 加速度防止相分离，持续一段时间即可制得超浓乳液；2) 脱氧气、充入氮气将所得超浓乳液脱除氧气，并充入氮气密封保存；3) 聚合将经过步骤2)处理的超浓乳液装入干燥的模具中，在30 — 70'C下进行聚合反应， 经过洗涤、干燥，得到所述多孔整体介质。
4、 权利要求1所述多孔整体介质的制备方法，包括如下步骤1) 制备超浓乳液将单体、交联剂以及乳化剂搅拌混合形成单体溶液，然后，将含有引发剂以及电 解质添加剂的去离子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴滴入到单体溶液中，控制滴 加速度防止相分离，持续一段时间即可制得超浓乳液；2) 脱氧气、充入氮气将所得超浓乳液脱除氧气，并充入氮气密封保存；3) 聚合将经过步骤2)处理的超浓乳液装入干燥的模具中，在30 — 7(TC下进行聚合反应， 经过洗涤、干燥，得到所述多孔整体介质。
5、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤l)中，单体溶液和去离 子水溶液分散相的体积比为2 7: 9 20。
6、 根据权利要求5所述的，其特征在于所述单体溶液中，单体的质量百分含 量为2% 50%，交联剂的质量百分含量为2% 40%，乳化剂的质量百分含量为0. 1 % 20%;所述去离子水溶液中，引发剂的质量百分含量为O. lc/。 5.0%，电解质添 加剂的质量百分含量为0. 1% 10. 0%。
7、 根据权利要求4—6任一所述的制备方法，其特征在于所述单体为丙烯酸酯 类单体或苯乙烯类单体；优选的，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲 基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯；所述苯乙烯类单体为苯乙烯或氯甲基苯乙烯。
8、 根据权利要求4一6任一所述的制备方法，其特征在于所述交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、亚甲基双丙烯酰胺、二丙烯酰哌嗪、二乙烯基苯。
9、 根据权利要求4一6任一所述的制备方法，其特征在于所述乳化剂选自聚氧 乙烯(23)十二醇、司盘80、司盘85、司盘40、司盘20、吐温60、吐温40、十二烷 基硫酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯一聚氧化丙烯一聚氧化乙烯嵌段共聚物中 的一种或者几种的混合物。
10、 根据权利要求4一6任一所述的制备方法，其特征在于所述引发剂为热分 解型引发剂或氧化-还原引发体系；优选的，所述热分解型引发剂为过硫酸钾、过硫 酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰；所述氧化-还原引发体系中，氧化剂为过硫 酸盐、氢过氧化物、过氧化氢，还原剂为亚硫酸氢钠、葡萄糖、亚硫酸钠、叔铵。
11、 根据权利要求4一6任一所述的制备方法，其特征在于所述电解质添加剂 为NaCl、 K2S04、 CaCl2、 CaCl2 2H20、 CaCl2 6H20。
12、 根据权利要求4一6任一所述的制备方法，其特征在于步骤2)将所得超浓 乳液脱除氧气是采用离心脱气，离心速度为200 3000转/每分钟，离心时间为2 15 分钟；步骤2)充入氮气密封保存的时间为5 30分钟。
13、 根据权利要求4一6任一所述的制备方法，其特征在于步骤3)聚合反应时 间在12小时以上；洗涤用溶剂为去离子水、乙醇、甲醇、四氢呋喃、异丙醇中的一 种或几种；干燥温度为30 70 。C，干燥时间为4小时以上。
14、 权利要求1所述多孔整体介质作为生物反应器的基质的应用。
15、 权利要求1所述多孔整体介质作为生物大分子分离纯化介质的基质的应用。
全文摘要
本发明公开了一种多孔整体介质及其制备方法与应用。本发明所提供的具有纳米线骨架结构的多孔整体介质，其中，多孔整体介质由纳米线网络骨架和微米级贯穿孔组成，所述网络骨架尺寸介于50～500nm，所述微米级贯穿孔孔径介于1μm～100μm；所述多孔整体介质的孔隙率介于60％-95％。本发明得到的多孔整体介质具有非常规则的纳米线网络骨架及排列有序的内部孔隙，并且具有高孔隙率、较大的比表面积以及可控的孔径尺寸等优良性质，这些优良性质使得材料具备低阻力、高效、高通量等特点，而取材带来的优良的生物相容性、pH适应范围宽等特性更是为其扩大了应用范围。
文档编号C08J9/00GK101348577SQ20071011915
公开日2009年1月21日 申请日期2007年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者姚春荷, 杨更亮, 贾宏瑛, 辛培勇 申请人:中国科学院化学研究所