纳微多孔结构聚合物整体分离材料的研制

                          姚春荷 杨更亮* 齐莉 乔娟
               中国科学院化学研究所，中关村北一街2号，100190

    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，已广泛应用于生物色谱的基质以及生物大分子的分离纯化中[1]。虽然该技术在国际上已取得一些进展，但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，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[2]；另外，材料不均匀的内部结构导致孔径分布不能精确控制，表面功能基团分布的不均一致使该材料基质传质阻力较大，分离柱效偏低，而且活性基团易被包埋，导致后期修饰时固载量会受到一定影响[3]。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。
    本文对纳微多孔结构聚合物整体分离材料的研制进行了研究，利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，从而制备出了一种三维纳米线网络骨架结构可控的聚合物整体多孔分离介质（附图），并通过控制骨架结构、孔的大小及孔隙率，实现高的分离效率和高的通透性能。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150～600 nm，孔隙率介于60﹪～95﹪。另外，该介质具有排列有序的内部孔隙结构，孔与孔之间互相连通，比表面积大，具备优异的通透性能，同时具有优良的机械稳定性和稳定的热性能。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、耐用性能良好等特性更是为其扩大了应用范围，该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将会表现出极大的应用潜能。
致谢：感谢国家自然科学基金委 ( No.20675084)，中国科学院“百人计划”对项目研究的大力支持。
                  

参考文献
[1] T. C. Logan, D. S. Clark, T. B. Stachowiak, F. Svec and J. M. J. Frechet, Anal. Chem., 2007, 79, 6592-6598.
[2] F. Svec and J. M. J. Fréchet, Science, 1996, 273, 205 - 211.
[3] K. Hosoya, N. Hira, K. Yamamoto, M. Nishimura and N. Tanaka, Anal. Chem., 2006, 78, 5729-5735