一种彩色乳胶微球的制备方法、彩色乳胶微球及其用途

技术领域

本说明书涉及生物检测领域，特别涉及一种彩色乳胶微球的制备方法、彩色乳胶微球及其用途。

背景技术

免疫层析技术是建立在层析技术和抗原-抗体特异性免疫反应基础上的免疫检测技术。免疫层析技术主要利用免疫层析试纸条作为载体、通过固相标记物来定性、半定性或定量检测样本中的待测物质，具有操作简便、检测快速、特异性强、稳定性好、携带方便等特点，已广泛应用于临床诊断、药物检测、食品安全、环境检测等领域。目前已用于免疫层析标志物的纳米材料包括彩色乳胶微球、荧光乳胶微球、胶体金、镧系元素、量子点、磁珠等。与常用的胶体金相比，乳胶微球具有稳定性高、线性范围宽、灵敏度高的优点。

目前受制于彩色乳胶微球制备方法的局限性，使得彩色乳胶微球的应用受到一定程度的限制。例如，共聚法的乳胶微球形成过程中，染料或者仅掺杂在高分子链中不参与反应，或者通过改性而带有可反应的不饱和双键或者官能团从而使其参与到高分子聚合过程中，染料的存在可能导致乳胶微球的单分散性变差，粒径不均一。又例如，单纯的溶胀法适用于制备粒径较大的乳胶微球，对于粒径低于500nm的乳胶微球不适用。又例如，活性染料键合法制备的彩色乳胶微球存在活性染料负载率低的问题，染料分子键合在微球表面造成微球表面官能团复杂对微球后期应用带来问题，另外染料分子容易收到外界影响，稳定性较差，不能满足需要。因此，有必要提供一种性能稳定、粒径均一、染料负载率高的彩色乳胶微球及其制备方法。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种彩色乳胶微球的制备方法。所述制备方法包括：混合单分散聚苯乙烯微球与含有染料的溶胀体系，通过溶胀染色使所述染料进入所述单分散聚苯乙烯微球，制得含染色聚苯乙烯微球的第一分散体系；混合所述第一分散体系与含有基础单体和功能单体的聚合体系，通过溶胀聚合使所述基础单体和所述功能单体在所述染色聚苯乙烯微球表面形成壳层，制得含彩色乳胶微球的第二分散体系，其中所述壳层表面修饰有功能基团；分离所述彩色乳胶微球。

在一些实施例中，所述溶胀体系通过以下方式制得：将溶胀剂加入所述染料中制得油相O1；将第一乳化剂加入水中制得水相W1；对所述油相O1和所述水相W1进行混合乳化，制得所述溶胀体系。

在一些实施例中，所述第一乳化剂为阴离子型乳化剂。在一些实施例中，较优的，所述第一乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠和十二烷基联苯醚二磺酸钠中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述溶胀剂为四氢呋喃、四氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷、乙醇、正己烷和丙酮中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述染料为油溶性染料。在一些实施例中，较优的，所述染料为偶氮类染料、蒽醌类染料、酞菁类染料、靛系染料、硝基染料、多甲川染料、芳基甲烷类染料、活性染料和硫化染料中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，制备所述第一分散体系的水、所述第一乳化剂、所述溶胀剂、所述染料和所述单分散聚苯乙烯微球的用量为：水100重量份，所述第一乳化剂0.1～0.5重量份，所述溶胀剂5～20重量份，所述染料0.25～1重量份；所述单分散聚苯乙烯微球0.5～1.5重量份。

在一些实施例中，所述聚合体系通过以下方式制得：将引发剂加入所述功能单体和所述基础单体的混合物中制得油相O2；将第二乳化剂加入水中制得水相W2；对所述油相O2和所述水相W2进行混合乳化，制得所述聚合体系。

在一些实施例中，所述第二乳化剂为阴离子型乳化剂。在一些实施例中，较优地，所述第二乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠和十二烷基联苯醚二磺酸钠中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和2,2-偶氮二异丁腈中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述功能单体为含羧基的不饱和单体、含氨基的不饱和单体、含羟基的不饱和单体、含氯甲基的不饱和单体、含磺酸基的不饱和单体或含酰胺基的不饱和单体中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述基础单体为疏水性单体。在一些实施例中，较优地，所述基础单体为苯乙烯。

在一些实施例中，制备所述聚合体系的水、所述第二乳化剂、所述引发剂和所述基础单体的用量为：水10～20重量份，所述第二乳化剂0.01～0.1重量份，所述引发剂0.05～0.2重量份，所述基础单体1～2重量份。

在一些实施例中，所述混合乳化通过超声乳化法、均质乳化法、快速膜乳化法和机械搅拌法中的任意一种进行。

在一些实施例中，所述溶胀染色通过以下方式进行：使所述单分散聚苯乙烯微球与所述溶胀体系混合形成的混合物在低于30℃的温度下进行至少4小时的溶胀反应，制得所述第一分散体系。

在一些实施例中，所述溶胀聚合通过以下方式进行：使所述第一分散体系和所述聚合体系混合形成的混合物在低于30℃的温度下进行至少4小时的溶胀反应，得到反应中间体系；将所述反应中间体系置于反应容器内，鼓泡通氮气置换空气，在70℃～90℃温度条件下进行至少8小时的聚合反应，制得所述第二分散体系。

在一些实施例中，所述单分散聚苯乙烯微球通过无皂乳液聚合法制得；所述单分散聚苯乙烯微球的制备方法包括：将苯乙烯单体与溶有离子调节剂的水溶液混合形成的混合物置于反应容器内，鼓泡通氮气置换空气，在70℃～90℃温度条件下，加入溶有引发剂的水溶液进行至少8小时的聚合反应，制得所述单分散聚苯乙烯微球。

本说明书一个或多个实施例提供一种彩色乳胶微球。所述彩色乳胶微球由前文所述的制备方法制备而成，所述彩色乳胶微球的粒径在200nm～500nm之间，所述彩色乳胶微球的PDI小于0.02。

本说明书一个或多个实施例提供如前文所述的制备方法制备的彩色乳胶微球或如前文所述的彩色乳胶微球在免疫检测中的用途。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是本说明书一些实施例所示的单分散聚苯乙烯微球的电镜图；

图2是本说明书一些实施例所示的单分散聚苯乙烯微球的动态光散射粒径分布图；

图3是本说明书一些实施例所示的蓝色乳胶微球的电镜图；

图4是本说明书一些实施例所示的蓝色乳胶微球的动态光散射粒径分布图；

图5是本说明书一些实施例所示的彩色乳胶微球在2019-nCoV新型冠状病毒抗原免疫层析检测试剂盒中的应用实例。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元素，但这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素区分开来。例如，第一产物可以被称为第二产物，并且类似地，在不脱离本说明书的示例性实施例的范围的情况下，第二产物可以被称为第一产物。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

聚合物乳胶微球具有尺寸小、比表面积大、扩散性和移动性高、均匀性和多样性好的特点。彩色乳胶微球在具备上述特点的同时还带有明显的色彩，使其在医学免疫、油漆工业、纺织印染工业等诸多领域具有广泛应用。受到制备工艺的影响，彩色乳胶微球的性能可能无法完全满足应用需求，例如通过溶胀扩散技术制备的彩色乳胶微球易出现掉色问题，共聚法制备的彩色乳胶微球单分散性较差等。本说明书一些实施例提供了一种制备彩色乳胶微球的方法，还提供了由该制备彩色乳胶微球的方法制得的彩色乳胶微球，还提供彩色乳胶微球在免疫检测中的用途。在本说明书中，制备彩色乳胶微球的方法可以包括基于单分散性聚苯乙烯微球和含染料的溶胀体系进行溶胀染色，获得染色聚苯乙烯微球；基于染色聚苯乙烯微球和含基础单体和功能单体的聚合体系进行溶胀聚合，获得表面包覆壳层并修饰功能基团的彩色乳胶微球。通过本说明书的方法制备的彩色乳胶微球具备以下特点：染料负载率，灵敏度高；染料不易析出，性能稳定；单分散性良好，粒径均一；表面光滑，有利于在微球表面嫁接具有特定亲和配位能力的生物活性物质。

根据本说明书的一方面，提供了一种彩色乳胶微球的制备方法。所述制备方法可以包括溶胀染色步骤、溶胀聚合步骤和分离步骤。

在溶胀染色步骤中，可以混合单分散聚苯乙烯微球与含有染料的溶胀体系，通过溶胀染色使染料进入单分散聚苯乙烯微球，制得含染色聚苯乙烯微球的第一分散体系。

溶胀体系用于使单分散聚苯乙烯微球在溶胀染色过程中胀大并吸收染料。在一些实施例中，彩色乳胶微球的制备方法进一步包括制备溶胀体系的步骤。制备溶胀体系的方法包括：将溶胀剂加入染料中制得油相O1；将第一乳化剂加入水中制得水相W1；对油相O1和水相W1进行混合乳化，制得溶胀体系。在一些实施例中，溶胀体系为水包油型乳状液。本说明书实施例的彩色乳胶微球的制备方法中，溶胀体系使染料和溶胀剂以小液滴形式分散于水相中，含染料和/或溶胀剂的液滴分散且均匀地接触聚苯乙烯微球表面，在控制聚苯乙烯微球的球形形态的情况下，使其溶胀并吸收染料，以获得球形完整均一、着色均匀充分的染色聚苯乙烯微球。

在一些实施例中，油相O1和水相W1可通过超声乳化法、均质乳化法、快速膜乳化法和机械搅拌法中的任意一种方法进行混合乳化。示例性的，油相O1和水相W1可置于均质乳化机中进行混合乳化。

在一些实施例中，溶胀体系的组分种类和/或溶胀染色的反应条件可影响彩色乳胶微球的性能，例如在介质中的尺寸均匀性和单分散性、染料负载率等。为实现本说明书实施例的目的，可使用任意的能够使聚苯乙烯微球溶胀的有机溶剂作为溶胀剂。在一些实施例中，溶胀剂可以为四氢呋喃、四氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷、乙醇、正己烷和丙酮中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，以重量份计，制备第一分散体系的溶胀剂的用量为5份～20份，例如5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。较优的，溶胀剂的用量为10份～15份。

在一些实施例中，染料可以选自任意的符合染色要求的油溶性染料。油溶性染料的非限制性实例包括但不限于偶氮类染料、蒽醌类染料、二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料、硝基染料、亚硝基染料、噻唑染料、甲川染料、多甲川染料、酞菁类染料、靛系染料、芳基甲烷类染料、活性染料、硫化染料等。在一些优选的实施例中，染料为偶氮类染料、蒽醌类染料、酞菁类染料、靛系染料、硝基染料、多甲川染料、芳基甲烷类染料、活性染料和硫化染料中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，以重量份计，制备第一分散体系的染料的用量为0.2份～1份，例如0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份。较优的，染料的用量为0.25份～0.5份。

在一些实施例中，第一乳化剂选自阴离子型乳化剂。阴离子型乳化剂的非限制性实例包括但不限于烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、芳烷基磺酸盐、饱和/或不饱和脂肪酸类、脂肪酸皂类等。在一些优选的实施例中，第一乳化剂可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠和十二烷基联苯醚二磺酸钠中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，以重量份计，制备第一分散体系的第一乳化剂的用量为0.1份～0.5份，例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。较优的，第一乳化剂的用量为0.2份～0.3份。在一些实施例中，以重量份计，水相W1中溶解第一乳化剂的水的用量为100重量份，溶解第一乳化剂的水优选为去离子水。

为实现本说明书实施例的目的，溶胀染色步骤可使用适合的反应条件以确保聚苯乙烯微球溶胀染色的反应率。在一些实施例中，单分散聚苯乙烯微球与溶胀体系混合形成的混合物在低于30℃的温度下进行至少4小时的溶胀反应，制得第一分散体系。较优的，溶胀染色的温度为10℃～30℃；溶胀染色的时间为4小时～12小时。更优的，溶胀染色的温度为15℃～25℃；溶胀染色的时间为6小时～8小时。

单分散聚苯乙烯微球用于在制备彩色乳胶微球的过程中作为种子微球。为实现本说明书实施例的目的，可使用适合的制备方式以确保聚苯乙烯微球的单分散性和尺寸均匀性。在一些实施例中，单分散聚苯乙烯微球通过无皂乳液聚合法制得，以重量份计，制备第一分散体系的单分散聚苯乙烯微球的用量为0.5份～1.5份，例如0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份。较优的，单分散聚苯乙烯微球的用量为1份～1.5份。

在一些较优的实施例中，彩色乳胶微球的制备方法还包括通过无皂乳液聚合法制得单分散聚苯乙烯微球。制备单分散聚苯乙烯微球的方法进一步包括：将苯乙烯单体与溶有离子调节剂的水溶液混合形成的混合物置于反应容器内，鼓泡通氮气置换空气，在70℃～90℃温度条件下，加入溶有引发剂的水溶液进行至少8小时的聚合反应，制得单分散聚苯乙烯微球。

在一些实施例中，离子调节剂可用于调节反应体系的离子含量。离子调节剂可以为任意的能够调节反应体系离子含量的试剂。在一些优选的实施例中，离子调节剂为碳酸氢钠。在一些实施例中，引发剂可用于引发单体的聚合反应，例如自由基聚合和/或共聚合。可作为引发剂的非限制性实例包括但不限于有机过氧化物引发剂(如过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯等)、无机过氧化物引发剂(如过硫酸钾、过硫酸钠等)、偶氮类引发剂(如2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮二异丁腈等)、氧化还原引发剂(如叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠等)等。在一些优选的实施例中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、2,2-偶氮二异丁腈中一种或多种的组合。

在一些实施例中，溶有离子调节剂的水溶液可由碳酸氢钠和去离子水配制而成，溶有离子调节剂的水溶液中碳酸氢钠的重量百分比为0.05％～0.1％。在一些实施例中，在制备单分散聚苯乙烯微球的步骤中，溶有离子调节剂的水溶液、苯乙烯单体和引发剂的重量比为100：(1～15)：(0.05～0.2)。

为实现本说明书实施例的目的，制备单分散聚苯乙烯微球的步骤可使用适合的反应条件以确保制得的聚苯乙烯微球的性能，例如粒径可控性、纯度等。在一些实施例中，苯乙烯单体与溶有离子调节剂的水溶液通过机械搅拌进行混合。较优的，搅拌速度可为200rpm～500rpm。在一些实施例中，在聚合反应前，鼓泡通氮气15分钟～60分钟，以排除反应体系(包括苯乙烯单体与溶有离子调节剂的水溶液混合形成的混合物及反应容器)内的空气。较优的，鼓泡通氮气的时间可为30分钟。在一些实施例中，聚合反应的时间可为8小时～24小时。较优的，聚合反应的时间可为12小时。

图1是本说明书一些实施例所示的单分散聚苯乙烯微球的电镜图，图2是本说明书一些实施例所示的单分散聚苯乙烯微球的动态光散射粒径分布图，该单分散聚苯乙烯微球通过本说明书一些实施例所示的无皂乳液聚合法制得。由图1和图2可以看到，通过本说明书实施例所示的方法制备的单分散聚苯乙烯微球的平均粒径在200nm～500nm之间，多分散指数(Polydispersity Index，PDI)小于0.02，粒径均一，单分散性良好。

在溶胀聚合步骤中，可以混合第一分散体系与含有基础单体和功能单体的聚合体系，通过溶胀聚合使基础单体和功能单体在染色聚苯乙烯微球表面形成壳层，制得含彩色乳胶微球的第二分散体系，其中壳层表面修饰有功能基团。

在一些实施例中，溶胀聚合过程中形成的彩色乳胶微球为双层结构，内层以聚苯乙烯微球为核，外层为基础单体和功能单体聚合形成的壳层，壳层修饰有功能基团，球形完整，粒径均一，表面光滑，有利于结合具有特定亲和配位能力的生物活性物质，如抗体和/或抗原。内核包裹的染料由壳层封闭，以确保彩色乳胶微球具备较高的染料负载率，且染料不易析出，性能稳定。

聚合体系用于在染色聚苯乙烯微球表面形成壳层并进行功能基团修饰。在一些实施例中，彩色乳胶微球的制备方法进一步包括：将引发剂加入功能单体和基础单体的混合物中制得油相O2；将第二乳化剂加入水中制得水相W2；对油相O2和水相W2进行混合乳化，制得聚合体系。在一些实施例中，聚合体系为水包油型乳状液。本说明书实施例的彩色乳胶微球的制备方法中，聚合体系使基础单体、功能单体和引发剂以小液滴形式分散于水相中，液滴均一地接触染色聚苯乙烯微球表面，在控制染色聚苯乙烯微球的球形形态的情况下形成规则、光滑的壳层，维持微球在介质中的尺寸均匀性和单分散性。

在一些实施例中，油相O2和水相W2可通过超声乳化法、均质乳化法、快速膜乳化法和机械搅拌法中的任意一种方法进行混合乳化。示例性的，油相O2和水相W2可置于均质乳化机中进行混合乳化。

在一些实施例中，聚合体系的组分种类和/或聚合反应的反应条件可影响彩色乳胶微球的性能，例如单分散性、稳定性等。

基础单体与功能单体能够在预定条件下(如加热或催化剂等)进行自由基聚合，使染色聚苯乙烯微球表面形成壳层。在一些实施例中，可依据其与聚苯乙烯微球的相容性来确定基础单体的种类，例如，基础单体可以为疏水性单体。疏水性的基础单体能够帮助功能单体在聚苯乙烯微球表面的结合。疏水性单体的非限制性实例包括但不限于：苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、卞基氯苯乙烯、卞基溴苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸十二酯、醋酸乙烯酯、二乙烯苯等，或者其组合。在一些较优的实施例中，基础单体可以为苯乙烯单体。

在一些实施例中，以重量份计，制备聚合体系的基础单体的用量为1份～2份。

功能单体能够进行自由基聚合以及对彩色乳胶微球进行表面化学修饰。在一些实施例中，功能单体具有双键和功能性官能团(或称功能基团)，例如含功能基团的不饱和单体。不饱和单体和功能基团的种类可依据彩色乳胶微球的用途来确定。为实现本说明书实施例的目的，不饱和单体可以是任意的能够进行自由基聚合的单体。不饱和单体的非限制性实例包括但不限于苯乙烯及其衍生物(如甲基苯乙烯、乙基苯乙烯等)、(甲基)丙烯酸及其衍生物(如(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺等)、乙烯基酯、(甲基)丙烯醛、马来酸衍生物和富马酸衍生物等，或其组合。在一些较优的实施例中，不饱和单体为苯乙烯单体。功能基团可以是任意的能够进行彩色乳胶微球表面化学修饰的基团。在一些较优的实施例中，功能单体可为含羧基的不饱和单体、含氨基的不饱和单体、含羟基的不饱和单体、含氯甲基的不饱和单体、含磺酸基的不饱和单体或含酰胺基的不饱和单体中的一种或多种的组合。

需要说明的是，功能单体的用量可根据彩色乳胶微球的具体表面化学修饰需求来确定，本实施例不做限制。

为实现本实施例的目的，可使用任意的能够引发聚合反应的试剂作为引发剂。在一些实施例中，引发剂可以为过硫酸钾、过硫酸铵、2,2-偶氮二异丁腈中一种或多种的组合。

可以理解的是，制备单分散聚苯乙烯微球的引发剂与制备聚合体系的引发剂可以相同或不同，本实施例不做限制。

在一些实施例中，以重量份计，制备聚合体系的引发剂的用量为0.05份～0.2份，例如0.05份、0.1份、0.15份或0.2份。较优的，引发剂的用量为0.1份～0.2份。

在一些实施例中，第二乳化剂选自阴离子型乳化剂。在一些较优的实施例中，第二乳化剂可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠和十二烷基联苯醚二磺酸钠中的一种或多种的组合。在一些实施例中，以重量份计，制备第二分散体系的第二乳化剂的用量为0.01份～0.1份，例如0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份或0.1份。较优的，第二乳化剂的用量为0.02份～0.05份。在一些实施例中，以重量份计，水相W2中溶解第二乳化剂的水的用量为10份～20份，溶解第二乳化剂的水优选为去离子水。

可以理解的是，制备第一分散体系的第一乳化剂和制备聚合体系的第二乳化剂可以相同或不同，本实施例不做限制。

为实现本说明书实施例的目的，溶胀聚合步骤可使用适合的反应条件以确保彩色乳胶微球的性能。在一些实施例中，使第一分散体系和聚合体系混合形成的混合物在低于30℃的温度下进行至少4小时的溶胀反应，得到反应中间体系；将反应中间体系置于反应容器内，鼓泡通氮气置换空气，在70℃～90℃温度条件下进行至少8小时的聚合反应，制得第二分散体系。在一些实施例中，在聚合反应前，鼓泡通氮气15分钟～60分钟，以排除反应体系(包括第一分散体系和聚合体系混合形成的混合物及反应容器)内的空气。较优的，鼓泡通氮气的时间可为30分钟。在一些实施例中，聚合反应的时间可为8小时～24小时。较优的，聚合反应的时间可为12小时。

在分离步骤中，可以从第二分散体系中分离彩色乳胶微球。在一些实施例中，可通过离心、洗涤分离彩色乳胶微球。示例性的，对第二分散体系进行离心，取下层沉降依次置于有机溶剂(例如无水乙醇)和水(例如去离子水)中清洗一次或多次，得到纯化的彩色乳胶微球。

图3是本说明书一些实施例所示的蓝色乳胶微球的电镜图，图4是本说明书一些实施例所示的蓝色乳胶微球的动态光散射粒径分布图，该蓝色乳胶微球通过本说明书一些实施例所示的彩色乳胶微球的制备方法制得。由图3和图4可以看到，通过本说明书实施例所示的制备方法制得的蓝色乳胶微球的平均粒径在200nm～500nm之间，PDI小于0.02，粒径均一，单分散性良好，球形规则且表面光滑。

本说明书一些实施例的制备方法通过溶胀染色、溶胀聚合和分离步骤制备的彩色乳胶微球具有双层结构，双层结构可提升染料负载率和性能稳定性，使染料不易析出。同时，制得的彩色乳胶微球的粒经均一，粒径可控性良好，且表面光滑便于后续应用和规模化生产，具备良好的适用性和应用前景。

根据本说明书的另一方面，提供了一种彩色乳胶微球，所述彩色乳胶微球通过本说明书一些实施例的制备彩色乳胶微球的方法制得。所述彩色乳胶微球的粒径在200nm～500nm之间，所述彩色乳胶微球的PDI小于0.02。本说明书实施例的彩色乳胶微球的染料负载率高，性能稳定，尺寸均一，球形规则且表面光滑；所述彩色乳胶微球的粒径可控性良好，可在预定范围内根据具体应用需要调整。

根据本说明书的另一方面，提供了通过本说明书一些实施例的制备彩色乳胶微球的方法制得的彩色涂胶微球，或者本说明一些实施例所述的彩色涂胶微球在生物医学检测中的用途。在一些实施例中，彩色乳胶微球可作为载体嫁接(如物理吸附或化学键合)生物活性物质，该生物活性物质与目标物质具有亲和配位关系，从而在检测过程中吸附分离目标物质。具有亲和配位关系的生物活性物质/目标物质对的非限制性实例包括但不限于：抗原/抗体、药物分子/受体蛋白质、配体/受体、DNA/RNA等。

在一些实施例中，彩色乳胶微球可作为载体应用于免疫检测中。示例性的，在侧向免疫层析检测技术中，在彩色乳胶微球表面固载抗原或抗体制成着色标记物，以条状纤维层析材料为固相，通过抗原-抗体的配合作用使彩色乳胶微球在固相上凝集显色，以检测出样品中对应抗体或抗原的存在和/或浓度。图5是本说明书一些实施例所示的彩色乳胶微球在2019-nCoV新型冠状病毒抗原免疫层析检测试剂盒中的应用实例。图5中由左至右依次为新冠抗原浓度为0pg/mL、50pg/mL、150pg/mL的检测液在所述2019-nCoV新型冠状病毒抗原免疫层析检测试剂盒中的检测结果，该试剂盒检测灵敏度(最低检出限)可达到50pg/mL。

可以理解的是，在另一些实施例中，彩色乳胶微球可作为载体应用于DNA诊断和/或药物检测中，本实施例不做限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂公司购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。

实施例1、制备表面羧基化的蓝色乳胶微球

单分散聚苯乙烯微球的制备

将装有机械搅拌的三口圆底烧瓶置于油浴锅内，向烧瓶内加入0.2g碳酸氢钠和270mL去离子水，搅拌至碳酸氢钠溶解完全。向烧瓶内加入30g苯乙烯单体，鼓泡通氮气30分钟以消除整个反应体系内的空气。油浴锅升温至70℃～90℃，向烧瓶内加入5mL溶有0.2g过硫酸钾的去离子水溶液，保持温度，在氮气氛围下聚合反应12小时。烧瓶内溶液冷却后，使用高速离心机1400rpm离心取下层沉降，分别使用无水乙醇和去离子水洗涤下层沉降，无水乙醇洗涤和去离子水洗涤各三次，制得单分散聚苯乙烯微球。制得的单分散聚苯乙烯微球使用200mL去离子水分散保存并测试其固含量，该单分散聚苯乙烯微球的外貌及粒径分布见图1和图2。

染色聚苯乙烯微球的制备

烧瓶中依次加入水相W1和油相O2，使用均质乳化机12000rpm乳化3分钟，得到溶胀体系。其中，水相W1为100mL溶有0.25g十二烷基硫酸钠的去离子水溶液，油相O1为10mL溶有0.25g苏丹蓝Ⅱ的二氯甲烷溶液。

溶胀体系内加入1g单分散聚苯乙烯微球，在25℃温度条件下溶胀染色8小时，制得含染色聚苯乙烯微球的第一分散体系。

表面羧基化的蓝色乳胶微球的制备

烧瓶中依次加入水相W2和油相O2，使用超声波清洗机乳化15min后加入到第一分散体系中，在25℃温度条件下继续溶胀8小时，得到反应中间体系。其中，水相W2为40mL溶有20mg十二烷基磺酸钠的去离子水溶液；油相O2为1mL苯乙烯、200μL二乙烯基苯以及400μL丙烯酸的单体混合物中加入0.1g2,2-偶氮二异丁腈混合形成的。

将反应中间体系转移到反应容器中，鼓泡通氮气30分钟消除反应中间体系及反应容器内的空气。反应容器置于油浴锅内升温至75℃，聚合反应12小时，得到含蓝色乳胶微球的第二分散体系。

待第二分散体系冷却后，使用高速离心机14000rpm离心取下层沉降，无水乙醇洗涤下层沉降至上清透明，再使用去离子水洗涤三次，制得表面羧基化的蓝色乳胶微球。制得的表面羧基化的蓝色乳胶微球用50mL去离子水分散保存，该蓝色乳胶微球的外貌及粒径分布见图3和图4。

实施例2、制备表面羧基化的红色乳胶微球

单分散聚苯乙烯微球的制备

将装有机械搅拌的三口圆底烧瓶置于油浴锅内，向烧瓶内加入0.2g碳酸氢钠和270mL去离子水，搅拌至碳酸氢钠溶解完全。向烧瓶内加入30g苯乙烯单体，鼓泡通氮气30分钟以消除整个反应体系内的空气。油浴锅升温至70℃～90℃，向烧瓶内加入5mL溶有0.2g过硫酸钾的去离子水溶液，保持温度，在氮气氛围下聚合反应12小时。烧瓶内溶液冷却后，使用高速离心机1400rpm离心取下层沉降，分别使用无水乙醇和去离子水洗涤下层沉降，无水乙醇洗涤和去离子水洗涤各三次，制得单分散聚苯乙烯微球。制得的单分散聚苯乙烯微球使用200mL去离子水分散保存并测试其固含量。

染色聚苯乙烯微球的制备

烧瓶中依次加入水相W1和油相O2，使用均质乳化机12000rpm乳化3分钟，得到溶胀体系。其中，水相W1为100mL溶有0.25g十二烷基硫酸钠的去离子水溶液，油相O1为10mL溶有0.2g油红O和0.02g苏丹蓝Ⅱ的二氯甲烷溶液。

溶胀体系内加入1g单分散聚苯乙烯微球，在25℃温度条件下溶胀染色8小时，制得含染色聚苯乙烯微球的第一分散体系。

表面羧基化的红色乳胶微球的制备

烧瓶中依次加入水相W2和油相O2，使用超声波清洗机乳化15min后加入到第一分散体系中，在25℃温度条件下继续溶胀8小时，得到反应中间体系。其中，水相W2为40mL溶有20mg十二烷基磺酸钠的去离子水溶液；油相O2为1mL苯乙烯、200μL二乙烯基苯以及400μL丙烯酸的单体混合物中加入0.1g2,2-偶氮二异丁腈混合形成的。

将反应中间体系转移到反应容器中，鼓泡通氮气30分钟消除反应中间体系及反应容器内的空气。反应容器置于油浴锅内升温至75℃，聚合反应12小时，得到含红色乳胶微球的第二分散体系。

待第二分散体系冷却后，使用高速离心机14000rpm离心取下层沉降，无水乙醇洗涤下层沉降至上清透明，再使用去离子水洗涤三次，制得表面羧基化的红色乳胶微球。制得的表面羧基化的红色乳胶微球用50mL去离子水分散保存。

实施例3、制备表面羧基化的绿色乳胶微球

单分散聚苯乙烯微球的制备

将装有机械搅拌的三口圆底烧瓶置于油浴锅内，向烧瓶内加入0.2g碳酸氢钠和270mL去离子水，搅拌至碳酸氢钠溶解完全。向烧瓶内加入30g苯乙烯单体，鼓泡通氮气30分钟以消除整个反应体系内的空气。油浴锅升温至70℃～90℃，向烧瓶内加入5mL溶有0.2g过硫酸钾的去离子水溶液，保持温度，在氮气氛围下聚合反应12小时。烧瓶内溶液冷却后，使用高速离心机1400rpm离心取下层沉降，分别使用无水乙醇和去离子水洗涤下层沉降，无水乙醇洗涤和去离子水洗涤各三次，制得单分散聚苯乙烯微球。制得的单分散聚苯乙烯微球使用200mL去离子水分散保存并测试其固含量。

染色聚苯乙烯微球的制备

烧瓶中依次加入水相W1和油相O2，使用均质乳化机12000rpm乳化3分钟，得到溶胀体系。其中，水相W1为100mL溶有0.25g十二烷基硫酸钠的去离子水溶液，油相O1为10mL溶有0.3g溶剂绿28的二氯甲烷溶液。

溶胀体系内加入1g单分散聚苯乙烯微球，在25℃温度条件下溶胀染色8小时，制得含染色聚苯乙烯微球的第一分散体系。

表面羧基化的绿色乳胶微球的制备

烧瓶中依次加入水相W2和油相O2，使用超声波清洗机乳化15min后加入到第一分散体系中，在25℃温度条件下继续溶胀8小时，得到反应中间体系。其中，水相W2为40mL溶有20mg十二烷基磺酸钠的去离子水溶液；油相O2为1mL苯乙烯、200μL二乙烯基苯以及400μL丙烯酸的单体混合物中加入0.1g2,2-偶氮二异丁腈混合形成的。

将反应中间体系转移到反应容器中，鼓泡通氮气30分钟消除反应中间体系及反应容器内的空气。反应容器置于油浴锅内升温至75℃，聚合反应12小时，得到含绿色乳胶微球的第二分散体系。

待第二分散体系冷却后，使用高速离心机14000rpm离心取下层沉降，无水乙醇洗涤下层沉降至上清透明，再使用去离子水洗涤三次，制得表面羧基化的绿色乳胶微球。制得的表面羧基化的绿色乳胶微球用50mL去离子水分散保存。

本说明书所披露的彩色乳胶微球的制备方法、彩色乳胶微球及其用途，可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过本说明书实施例的制备方法制备的彩色乳胶微球，粒径均一，球形表面光滑，在免疫检测的应用中有利于后期抗原或抗体的偶联；(2)通过本说明书实施例的制备方法制备的彩色乳胶微球染料负载率高，从而可以提升检测灵敏度；(3)本说明书实施例的制备方法制备的彩色乳胶微球具有双层结构，外部包覆的壳层使染料不易析出，以提高性能稳定性。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。