一、 纳米微球的关键产业化技术
如何精l确控制和大规模化生产裸眼看不到的纳米微球并赋予这些材料的功能,以满足现代产业的需求是当今纳米材料科学家l重要的研究方向。纳米微球的关键技术问题和研究方向如下:
1) 纳米微球粒径大小及粒径分布精l确控制关键技术:
纳米微球的应用非常广泛,不同的应用需要不同性能的微球,很多高l端应用都对微球的粒径大小和均一性都有极高的要求,如液晶间隔物微球和导电金球都要求能精l确控制粒径大小l(平均粒径精度控制在50纳米以下),粒径分布满足变异系数小于3%,. 因此不同材料组成的纳米微球的精l确粒径大小和分布本领域首要解决的关键技术问题.
因此下游显示屏厂家肯定不会为了省1%的成本而采用性能次之的产品,从而导致可能损失,因此性能或质量次之的间隔物微球产品即使价格再便宜也很难被市场接受,这就导致全世界范围内只有日本两家公司长期垄断这一关键间隔物微球材料。
同样,在生物制药领域,色谱或层析微球材料是生物制药下游分离纯化不可或缺的材料。由于色谱或层析微球材料会影响药品纯度和质量,而药品纯度和质量关系到人们的身体健康和生命安全,因此在生物制药厂家在选择色谱层析微球材料时会优先考虑的是其性能和质量,而不是其价格,另外色谱层析微球材料一旦被选定,就不易被替换,因此容易形成垄断的局面。另外,在体外诊断领域,磁性微球是化学发光的关键材料,乳胶颗粒是免l疫比浊的关键材料,荧光编码微球是液相生物芯片的关键材料。这些材料对体外诊断分辨率,重复性等都有重要影响,IVD厂家往往也是选择性能优的微球产品,导致这些关键材料也处于高度垄断。
微球在体外诊断领域:功能化微球如磁性微球,多色荧光编码微球和乳胶微球可广泛地应用于免l疫分析。磁性微球(磁珠)在免l疫检测、核酸提取、细胞分离等多方面有广泛应用。目前国产化磁珠已可以用于核酸提取等要求较低的应用,但用于化学发光的高l端磁珠完全垄断于国外,高l端磁珠的主要生产厂家有美国Thermofisher,德国Merck,日本JSR等公司提供。荧光编码微球又称液相芯片或悬浮阵列技术,是由美国Luminex公司开发出的多通道免l疫检测技术。该技术可实现多样品或多标靶的高通量检测广泛地用于临床诊断。其中液相生物芯片的核心技术就是荧光编码微球技术。
从外形上看,纳微科技开发的微球就像面粉一样,在电子显微镜下才能看出它是一个个形状、大小一致的小球,而且每个球上还有无数个互相交错的纳米孔道,每克微球的表面积可以达到一个标准足球场那么大,也因此它才具有很强的吸附能力。由于制备技术难度大、我国产业链还不够完善等原因,长期以来,中国用于生物制药分离纯化层析介质微球基本依赖进口,不仅价格昂贵而且供货周期长。
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