什么是乳胶珠？
胶体尺寸范围内的球形聚合物颗粒，乳胶珠是由无定形聚合物（通常是聚苯乙烯）形成的。
对于直径＜100nm的颗粒，颗粒中聚合物链的平均分子量为约1×10 6 g，而对于较大的颗粒下降至约2.4× 10 5 g。聚苯乙烯链是直链烃链，其苯环与第二个碳原子相连。
芳香环控制链条盘绕和纠缠并控制空间的方式。当查看粒子表面模型时，所有可见的是随机堆叠的苯环，偶尔链末端
伸出。
因此，表面具有非常疏水的特性，并为具有疏水区域的分子种类提供了强大的物理吸附。表面活性剂和蛋白质分子通过简单的被动吸附而牢固粘附。
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该图显示了聚苯乙烯微球表面的一部分。该视图俯视硫酸盐基团上方的表面。请注意，苯环如何主导该领域，并呈现出明显疏水的表面，非常适合吸附蛋白质等材料。
聚合物链的末端通常由带电基团组成，可提供我们的UltraClean乳胶微球的胶体稳定性，并防止它们聚集。带电的末端占颗粒表面积的5％至10％，使大约90％的自由空间可用于放置其他分子种类，例如乳胶凝集测试中使用的抗体。
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聚苯乙烯性能
| 属性 |
报告价值
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| 密度 |
在20°C下为1.055 g / cm3 |
| 变形能力 |
刚性，压缩模量3,000 mPa |
| 介电常数 |
在1 KHz平坦至1 GHz时为2.49–2.55 |
| 玻璃化温度 |
100-110°C（Tg） |
| 折光率 |
590 nm下为1.59 |
| 易溶于 |
苯，氯仿，四氯化碳，环己烷，二甲基甲酰胺，二氯甲烷，吡啶，四氢呋喃，甲苯，二甲苯。 |
| 不溶于 |
丙酮，丁烷，乙醇，乙醚，甲醇，己烷，苯酚，丙醇，水。 |
| * CCC-疏水性： |
〜0.30 M单价离子，pH 7 |
CCC亲水性：
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> 1.0 M单价离子，pH 7
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*关键凝结浓度：在乳胶颗粒悬浮液中产生快速凝结所需的特定离子的浓度。
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为什么选择超净微球？
我们的UltraClean乳胶微球不需要表面活性剂即可防止聚集。清洁的表面消除了吸附和稳定性实验中的猜测。
表面活性剂的纯度不是很高的标准。通常，不同制造商的供应之间会有很大的差异，并且批次之间存在很大的差异。当涉及蛋白质附着时，这不可避免地导致行为变化。
另一个问题是使用表面活性剂的制造商通常不愿意告知最终用户使用了哪些表面活性剂以及乳胶分散液中剩余了多少。非离子表面活性剂经常发生，一些表面活性剂可以共价接枝到颗粒表面。在这种情况下，广泛的透析和离子交换树脂都无法去除材料。
建议通过使用不含表面活性剂的系统来消除这些问题。干净，特征明确的表面将使您能够优化检测方法。
胶体稳定性注意事项
乳胶微球以良好分散的形式提供在水悬浮液中。由于范德华力在粒子之间起作用，它们在没有任何特定原因（例如抗体-抗原相互作用）的情况下聚集。其效果是累加的，即由大量原子组成的胶体粒子，粒子彼此“吸引”的距离可以达到0.5 µm。
两个乳胶珠之间的吸引力
该图显示了当聚合物微球彼此靠近时，分离两个颗粒所需的功如何变大。较小的粒子相互吸引较少，而较大的粒子较多。吸引力与颗粒大小成比例。可用来帮助他们分离的热能仅为1kT，这是来自周围环境的能量。他们显然需要障碍，以使他们与众不同。我们的UltraClean颗粒利用了在合成过程中积聚在颗粒表面的电荷。其他制造商依赖于未指定的表面活性剂混合物。 |
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两个乳胶珠之间
的排斥力我们粒子中的静电排斥力足够强，以使粒子在类似于吸引物的距离上“感觉”到排斥力。推斥力是根据靠近表面的电荷的电位来计算的；该电位称为ζ电位。可以通过实验测量，也可以根据疏水性粒子的滴定电荷进行估算。 |
两个乳胶珠之间的总相互作用
总的相互作用是通过简单地将吸引力与排斥力相加来计算的。盐浓度为1 mM时，颗粒之间的接触会非常大。当盐浓度增加到100 mM时，势垒要低得多，但仍足以稳定。在盐浓度高达500 mM时，颗粒会聚集。在这种高盐度下，离子型表面活性剂无法保持稳定性，因此需要非离子型表面活性剂。对于亲水性胶乳（例如CML类别），由于“模糊”表面层由固定在表面的可溶性聚合物组成，因此存在聚集的障碍。该层实际上是浓缩的聚合物溶液。当两层被推到一起时，局部渗透压升高足够高以抵抗显着的压缩。 |
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与静电排斥的完全相互作用
除了这种强力但短距离的作用外，静电排斥也始于该“模糊”层的最外边缘。静电源的这种偏移的最终结果是增强了排斥力。这种类型的稳定是电子空间稳定，并且非常坚固。 这种相互作用通常在自然界中发现，利用它的生物系统使用蛋白质表面层。牛奶中的脂肪滴是红细胞的例子。 |
“模糊”层的尺寸是pH和盐浓度的函数。随着pH值的增加，层中的羧基越来越离解，因此层膨胀。随着盐浓度的增加，电荷逐渐彼此屏蔽，层收缩。但是在非常高的盐浓度下，聚合物层的溶解度降低，它将完全崩溃。现在可以发生颗粒的聚集，并且我们已经达到临界凝结浓度。通常，对于亲水性胶乳，这将超过1M氯化钠，从而使这些颗粒更易于在生理强度缓冲液中使用。
沉淀反应
根据斯托克斯定律，单个聚合物微球沉积。这使沉降速率与颗粒和液体之间的密度差，颗粒大小，重力和液体的粘度有关。
问题在于，这些中的任何一个都可以改变，以及颗粒的浓度也可以改变。使用聚合物微球体后，很快就可以很容易地将1微米的颗粒离心分离，但是使用0.1微米的颗粒则要困难得多。因此，除了认识到粒子也始终处于运动状态之外，我们还必须牢记上述每个因素。
让我们依次看一下这些：
- 聚苯乙烯的密度为1.055 g / ml，在正常实验室温度下接近水。温度变化不会太大改变，因为聚苯乙烯的膨胀系数很小。水的确发生了显着变化-如果我们在4°C下离心，则颗粒将以实验室温度下95％的速率沉降。另外，密度也是盐浓度的函数。因此，在生理浓度的PBS下，沉降速度最多可降低30％。
- 粘度比密度对温度更敏感，在4°C时，沉降速率将进一步降低到25°C时的54％。
- 随着颗粒变小，沉降速度变慢。例如，当我们将粒径从1 µm减小到0.1 µm十倍时，沉淀会减慢到较大颗粒值的1％。这意味着，例如，除了离心5分钟外，我们还需要离心8.5小时左右！
- 尺寸的另一个问题是粒子不是静态的。由于局部密度波动，它们以随机方式扩散。这种布朗运动很容易用光学显微镜观察到。我们为什么要为此担心呢？这种随机运动与沉降相反。
- 当我们通过增加速度来增加离心力中的g力时，该力随速度的平方而增加。下面的曲线显示了简单的硫酸盐聚苯乙烯微球的典型速率。
乳胶珠沉淀的典型g力为〜1cm / min
CML微球比硫酸盐颗粒具有更大的流体动力学尺寸，并且该尺寸也是盐浓度和pH的函数。因此，在不严格指定系统的情况下，很难预测沉降速率。 蛋白质的附着也会改变速率，这可能会增加或降低速率，具体取决于初始粒子系统。然而，随着胶体稳定性的改变，被涂覆的颗粒通常更容易快速而充分地重新分散。 |
选择颗粒
微球类型的选择取决于测试类型和要使用的蛋白质附着细节。例如，如果要使用共价偶联，则应选择SuperActive颗粒，并且颗粒大小由测试机制控制。
尺寸问题
简单可见测试：要考虑的因素是良好的可见性，受扩散速率影响的快速响应以及可用的表面积。0.3 µm至0.5 µm的尺寸有利于可视性，并且扩散迅速。而且，蛋白质吸附的面积相对较大。但是，除非使用高密度颗粒，否则难以通过离心洗涤。易于清洗，尤其是在共价偶联体系中，应去除多余的物质，这意味着经常使用超过1µm的粒径。
剥离或膜测试：这些要求通过网络具有高扩散迁移率的颗粒。因此，大约0.25 µm的尺寸是不错的选择。
光学检测测试：比浊测试通常要求颗粒的上限直径接近0.15 µm。如果尺寸小于此值，则市场上销售的聚集体会增加光散射。光的散射与体积的平方成正比。一个双胞胎的散射量是一个单胞胎的四倍。结果是，可以以合理的固体浓度（即介于0.1％和1％之间）使用小颗粒。
其他的自动检测系统是围绕来自更大颗粒的光散射而设计的。它们使用1.5 µm至5 µm的颗粒，并且可以围绕单个颗粒的散射进行设计。对于如此大的尺寸，每毫升的颗粒数在固体含量为1％时非常少。固体含量为1％的5 µm颗粒 每毫升有6x10 8个颗粒（而500 nm的颗粒为6x1011和50 nm的粒子（6x10 14）。
附件问题
蛋白质附着的方法是另一个重要的考虑因素。抗体的方向和构象可以决定哪种方法最合适。
如果物理（被动）吸附令人满意，则最常用的颗粒是硫酸盐微球。对于这种类型的表面，约5-10％的是分离良好的一价硫酸盐基团。表面的剩余90-95％由聚苯乙烯的堆叠苯环组成。这是一个非常亲水的表面，可以为蛋白质分子的疏水部分提供足够的吸附位。
通常使用碳二亚胺通过两步法进行共价偶联，得到活性酯中间体。通过羧酸基团和伯胺基团与颗粒的连接。如果蛋白质上的胺要与表面连接，则选择羧基改性的胶乳。或者，可以将蛋白质上的羧基用作连接的位点，然后选择具有脂肪胺表面的颗粒。
通过简单的一步温育可轻松进行共价偶联。此处利用了蛋白质上的伯氨基，可以选择两种类型的SuperActive颗粒。醛/硫酸盐和氯甲基颗粒都容易反应以产生有效的共价键。醛/硫酸盐颗粒比氯甲基颗粒更亲水，这可能有助于稳定性。氯甲基表面可能更容易用甘氨酸等小分子阻断多余的位点。
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