При создании тест- систем для идентификации различных биологических объектов последние годы используют в качестве носителей биолигандов полимерные микросферы.

К числу биолигандов относятся главным образом органические соединения. Однако и неорганические лиганды, хотя их существенно меньше, играют в процессах метаболизма важную и незаменимую роль. Это неорганические анионы, такие, как галогенид-ионы (F-, С1-, I-), сульфат - и нитрат-ионы, а также гидроксил-, фосфат- и карбонат-ионы, образование и гидролиз которых вносят немалый вклад в энергетическую «копилку» живого организма. Это, наконец, нейтральные молекулы Н2О, О2, СО2, NH3. Без этих лигандов метаболизм, питание и сама жизнь организма невозможны.

Термин «микросферы» используется для описания сферических частиц с размером в диапазоне 50 нм-2 мм. Частицы с размером менее 1 мкм могут быть отнесены к «наносферам», что указывает на их малый размер. Также используются термины «микрочастицы» и «наночастицы», но без акцентирования на сферическую форму частиц.

Микросферы, получаемые из натуральных источников т.к. альбумин, желатин, декстран, хитозан – являются биосовместимыми и биодеградируемымии. Микросферы, получаемые из синтетических мономеров – т.к. стирол, 4-винилпиридин, 2-гидроксиэтил метакрилат, мети­ленбис – акриламид и так далее – не являются биодеградируемыми.

Существуют методы получения микросфер, способных растворяться или деградировать после завершения их функций, а также ре активироваться для повторного использования.

Свойства микросфер и наличие технологических устройств позволяет использовать их в области биосепарации, клеточной и молекулярной биологии, иммунологии, энзимологии и диагностике. Микросферы также используются для направленной доставке лекарств и экстракорпоральной терапии.

Полимерные микросферы должны удовлетворять следующим требованиям:

1. сохранять стабильность при хранении (не менее 6 месяцев);

2. иметь узкое распределение частиц по размерам;

3. иметь средний диаметр частиц в интервале 0,3-5,0 мкм и воспроизводимые свойства от партии к партии.

Промышленностью выпускается большое число полимерных суспензий различного назначения, но все они не удовлетворяют перечисленным выше требованиям. Их получают эмульсионной или суспензионной полимеризацией.

Полимеризацию мономеров проводят в присутствии ПАВ, концентрацию которого выбирают, исходя из требуемых свойств конечного продукта. Концентрация ПАВ всегда выше критической концентрации мицеллобразования.

Как правило, ПАВ – это поверхностно-активные вещества, а именно химические соединения, способные адсорбироваться на границе раздела фаз, одна из которых обычно вода, и снижать поверхностное натяжение.

Молекулы ПАВ состоят из углеводородного радикала (от 4 до 20 СН2-групп) и полярной группы (ОН, СООН, NH2, SO3H и др.).

Таким образом, ПАВ, выпавшие в воду, являются причиной широкого распределения частиц по размерам. Но этот факт, рассмотрен ниже.В качестве носителей биолигандов обычно используется полистирольные микросферы.

Их выбор определяется тем, что полистирольные микросферы не подвергаются разрушению под действием кислот, щелочей, водных растворов солей, характеризуются термостабильностью. Термическая и термоокислительная деструкции полистирола протекают при температуре выше 2000С и 2600С.

Полистирол безвреден, используется в пищевой и медицинской промышленности и легко окрашивается в любые цвета.

Полистирольные суспензии с узким распределнием частиц по размерам получают гетерофазной полимеризацией в отсутствие эмульгатора, эмульсионной и осадительной полимеризациями.

Эмульсионной полимеризацией получают полимерные микросферы с диаметрами не более 0,2 мкм, поэтому для решения поставленной в работе цели этот способ не подходит.

Метод гетгрофазной полимеризации в отсутствии ПАВ позволяет получить полимерные микросферы в заданном интервале диаметров с узким распределением по размерам. Однако эти полимерные суспензии неустойчивы в физиологическом растворе и при хранении.

Метод осадительной полимеризации трудоемок и плохо воспроизводим.

В связи с этим проблема получения полимерных микросфер, удовлетворящих выше перечисленными требованиями, оставалась не решенной.

Выбор для синтеза полистирольных суспензий с узким распределением частиц по размерам нерастворимых в воде ПАВ был сделан из предположений о том, что инициировании полимеризации в их присутствии образование частиц будет происходит по одному механизму – из микрокапель мономера. Для этого необходимо было выбрать ПАВ, образующие прямые эмульсии мономера типа «масло в воде». Образование прямых эмульсий мономера в присутствии нерастворимых в воде ПАВ возможно, если они в своем составе содержали объемные заменители, способные образовывать на поверхности капель прочный межфазный слой за счет формирования структурно-механического фактора устойчивости.