阅读说明：本技术 处理玻璃微珠的方法及其应用 (Method for treating glass beads and application thereof ) 是由 黄志刚 王秀柱 王丽 王伟权 刘金梁 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本文提供了一种处理玻璃微珠的方法,包括让所述玻璃微珠依次与重铬酸钾和甲基硅油接触。本文还提供了经该方法处理的玻璃微珠及其填充微柱的用途。本文提供的玻璃微珠处理方法操作简单,成本低廉,经处理的玻璃微珠透光性好,疏水力强,解决了玻璃微珠柱凝集卡生产过程中产生微小气泡的问题。(Provided herein is a method of treating glass microspheres comprising contacting the glass microspheres with potassium dichromate and methyl silicone oil in that order. Also provided herein are glass microspheres treated by the method and uses thereof to pack microcolumns. The glass bead processing method provided by the invention is simple to operate and low in cost, the processed glass beads are good in light transmittance and strong in hydrophobic force, and the problem of generation of micro bubbles in the production process of the glass bead column agglutination card is solved.)

处理玻璃微珠的方法及其应用

技术领域

本文涉及处理玻璃微珠的方法，尤其是增强玻璃微珠的疏水性以防止在装填微柱过程中产生气泡的方法。

背景技术

玻璃微珠作为一种硅酸盐材料，具有大小均匀，圆整度高，透光性高、耐化学腐蚀、耐冲击等特点。玻璃微珠在生物医药领域有众多应用，其中包括在柱凝集法(CAT)检测中用于制备微柱或制备具有多个微柱的柱凝集卡。玻璃微珠可用于灌装微柱，在其中作为分离介质。但是，例如在柱凝集卡的生产过程中，由于在狭小空间内投放大量细小的玻璃微珠，会出现空气随投放一同浸入液体试剂中而产生微小气泡的现象。一定量的微小气泡存留于填充柱内，可能对产品的功能产生严重质量影响。

通常，增加玻璃表面的疏水性可改善其对空气以及其他杂质的吸附。目前制备超疏水玻璃的处理方法主要有以下几种。

1.模板法以多空氧化铝、聚苯乙烯等作为模板，在氢键、离子键的分子作用力的作用下进行特殊排列生成具有特殊结构的疏水膜。该方法不适用于微小体积和特殊形状的玻璃表面。

2.溶胶-凝胶法以高活性的化合物作为前驱体，在溶液中经过水解、缩聚反应形成透明溶胶后，涂敷于玻璃表面形成疏水膜。该方法，虽具有透光率高的特点，但同样不适用于微小体积和特殊形状的玻璃表面。

3.气相沉积法使物质在气体状态下发生一定的物理变化或者化学反应，在不断冷却的条件下反应生成物逐渐凝聚在玻璃表面，从而形成表面膜。该方法虽广泛使用于各种玻璃领域，制备的超疏水玻璃透光性等性能良好，但需要大型高成本设备。

因此，目前还未见适用于玻璃微珠表面疏水处理的低成本方法。

发明内容

一方面，本文提供了处理玻璃微珠的方法，包括让所述玻璃微珠依次与重铬酸钾和甲基硅油接触。

在一些实施方案中，所述方法包括包括让所述玻璃微珠依次与如下溶液接触：

1)含重铬酸钾的硫酸溶液；以及

2)含甲基硅油的石油醚溶液。

在一些实施方案中，所述方法包括在所述玻璃微珠与所述重铬酸钾接触后，以水和无水乙醇依次对所述玻璃微珠进行清洗，然后让所述玻璃微珠与所述甲基硅油接触。

在一些实施方案中，所述方法包括在所述玻璃微珠与所述甲基硅油接触后，依次用无水乙醇和水对所述玻璃微珠进行清洗。

在一些实施方案中，所述含重铬酸钾的硫酸溶液按如下方式配制：取100-200g重铬酸钾加入1500mL水中，加热完全溶解后，加入500mL浓硫酸。

在一些实施方案中，所述含甲基硅油的石油醚溶液按如下方式配制：取0.5-1mL甲基硅油，加入2L石油醚中。

在一些实施方案中，所述玻璃微珠的粒径为70-110μm。

另一方面，本文提供了经上述方法处理的玻璃微珠。

另一方面，本文提供了包括上述玻璃微珠的柱凝集卡。

另一方面，本文提供了所述玻璃微珠或所述柱凝集卡在免疫检测中的应用。

在另一方面，所述免疫检测为血型检测。

本文提供的玻璃微珠处理方法操作简单，成本低廉，经处理的玻璃微珠透光性好，疏水力强，解决了玻璃微珠柱凝集卡生产过程中产生微小气泡的问题。

具体实施方式

除非另有说明，本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员所通常理解的含义。

“玻璃”为常见的非晶无机材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物(例如Na₂O、CaO等)。在一些实施方案中，本文采用的玻璃为硅酸盐玻璃，例如钠钙玻璃、石英玻璃等。“玻璃微珠(或称为玻璃微球)”大体为球形，粒径可以在1μm-1mm之间，例如，20μm-500μm，或者50μm-200μm。当然，本文提供的方法也可以处理超出此粒径范围的玻璃微珠。

“甲基硅油”，又名甲基硅油，聚二甲基硅氧烷，是在常温下为无色透明粘稠液体。其具有良好的防潮性、透光性和化学稳定性，广泛用于多个工业领域，例如电气绝缘、脱模、消泡、阻尼、防震、滚压、防尘、防水、化妆品等。本文使用的甲基硅油通常不限于具体的分子量范围，但可以选自分子量在6000-28000之间的，对应粘度在100-1000mm²/S。优选甲基硅油粘度在500±25mm²/S。

“石油醚”为实验室常用的有机溶剂，其主要成分包括戊烷和己烷等。

“血型检测”指对血细胞上抗原和/或血浆中相应抗体的检测。常见的血型检测包括红细胞的ABO和Rh检测以及血小板抗体和相关抗体的检测。

本文提供的玻璃微珠处理方法包括先后以重铬酸钾的硫酸溶液和甲基硅油的石油醚溶液浸泡玻璃微珠。

另外，该方法还可以包括以水、乙醇对玻璃微珠进行清洗。

另外，该方法还可以包括对经处理的玻璃微珠进行烘干。

我们发现，通过提高玻璃微珠表面疏水性，可延长玻璃微珠柱凝集卡生产过程中玻璃微珠浸润过程的时间，大大减少其应用于玻璃微珠柱凝集生产中产生气泡的数量。

采用本文方法处理的玻璃微球可用于采用柱凝集法进行检测的多种应用中。例如，可用于各种血型检测卡，包括正定型和反定型微柱的填充。将玻璃微珠填充进微柱后，玻璃微珠之间的间隙起到分子筛的作用，用于阻挡凝集的红细胞。在血型卡离心时，凝集的红细胞大部分位于玻璃微珠柱上方，未凝集的红细胞则会在离心力作用下通过玻璃微珠之间的孔隙到达微柱的底部。因此，通过分离凝集与非凝集红细胞，实现区分阳性和阴性实验结果的目的。

以下通过具体实施例进一步详细说明本发明。

实施例1制备超疏水玻璃微珠

本实施例采用如下过程制备超疏水玻璃微珠：

1.取200g重铬酸钾，加入1500mL纯化水(RO膜水机过滤)中，加热至完全溶解后，加入500mL浓硫酸(质量分数98％)，搅拌至混匀，得到重铬酸钾溶液。

2.取1mL甲基硅油(天津风船化学试剂科技有限公司，分析纯二甲基硅油，运动粘度在500±25mm²/S)，加入2L石油醚中，搅拌至混匀，得到甲基硅油石油醚溶液。

3.取2L玻璃微珠(无锡迈驰生物医药科技有限公司，粒径70-110微米)，加入6L纯化水中，搅拌5分钟，排出废液(即在玻璃微珠下沉后，倒出上清液)。

4.加入2L重铬酸钾溶液，浸泡8小时后，排出重铬酸钾溶液。

5.加入6L纯化水，搅拌5分钟，排出废液，重复此步骤8次。

6.加入2L无水乙醇，搅拌5分钟，排出废液。

7.加入2L甲基硅油石油醚溶液，搅拌10分钟，排出废液。

8.加入2L无水乙醇，搅拌5分钟，排出废液。

9.加入2L无水乙醇，搅拌5分钟，排出废液。

10.加入6L纯化水，搅拌5分钟，重复此步骤3次。

11.105℃24小时，烘干玻璃微珠。

实施例2制备超疏水玻璃微珠

本实施例采用如下过程制备超疏水玻璃微珠：

1.取100g重铬酸钾，加入1500mL纯化水(RO膜水机过滤)中，加热至完全溶解后，加入500mL浓硫酸(质量分数98％)，搅拌至混匀，得到重铬酸钾溶液。

2.取0.5mL甲基硅油(天津风船化学试剂科技有限公司，分析纯二甲基硅油，运动粘度在500±25mm²/S)，加入2L石油醚中，搅拌至混匀，得到甲基硅油石油醚溶液。

3.取2L玻璃微珠(无锡迈驰生物医药科技有限公司，粒径70-110微米)，加入6L纯化水中，搅拌5分钟，排出废液。

4.加入2L重铬酸钾溶液，浸泡8小时后，排出重铬酸钾溶液。

5.加入6L纯化水，搅拌5分钟，排出废液，此步骤重复8次。

6.加入2L无水乙醇，搅拌5分钟，排出废液。

7.加入2L甲基硅油石油醚溶液，搅拌10分钟，排出废液。

8.加入2L无水乙醇，搅拌5分钟，排出废液。

9.加入2L无水乙醇，搅拌5分钟，排出废液。

10.加入6L纯化水，搅拌5分钟，此步骤重复3次。

11.105℃24小时，烘干玻璃微珠。

实施例3气泡数量检测

对未经处理的普通玻璃微珠以及实施例1和2经疏水处理的玻璃微珠分别进行灌装生产测试。采用定制的血型卡进行生产灌装。制作血型卡的材质为聚丙烯(PP)，每张血型卡上设置6个微柱，微柱截面为椭圆形，长轴3.5mm，短轴2.0mm，微柱长度17.0mm。每种玻璃微珠分别灌装500片血型卡，每片6个微柱。每个微柱灌装量为液体23μL，玻璃微珠30μL。所用的液体为血型卡反定型工作液，配方为：咪唑9.600g，氯化钠23.320g，水杨酸钠0.840g，叠氮钠1.940g，乙二胺四乙酸9.920g，牛血清白蛋白20.00g，37％盐酸3mL；溶解于1000mL纯水。

灌装时发现，普通玻璃微珠会在液体表面停留5-10秒后才会全部沉入液体试剂中。实施例1和2制备的超疏水玻璃微珠由于其具有的疏水性，浸润速度慢，在灌装过程中玻璃微珠会因液体表面张力作用，停在液体表面而不能下沉。4小时后，出现少量玻璃微珠开始沉入液体试剂中。48小时后，目视检测无可见停留于液体表面的超疏水玻璃微珠，全部沉入液体试剂中。

分别在灌装后的第3天、第7天、第15天、第30天、第60天、第90天进行目视气泡观察。柱内灌装液体试剂和玻璃微珠后，以液面以下任意位置有气泡，均算作一个气泡；同柱内有多个气泡，按实际数量记录。

气泡数量详细数据列在下表1中。普通玻璃微珠总检出气泡1756个，实施例1制备的超疏水玻璃微珠总检出气泡33个，实施例2制备的超疏水玻璃微珠总检出气泡30个。

表1玻璃微珠灌装后目视检出气泡数量(个)

	第3天	第7天	第15天	第30天	第60天	第90天
							普通玻璃微珠	242	248	296	307	331	332
实施例1超疏水珠	2	3	6	6	8	8
							实施例2超疏水珠	1	3	4	5	9	8

显然，本文的玻璃微珠处理方法制得的超疏水玻璃微珠，可以大大减少其应用于玻璃微珠柱生产中产生气泡的数量。

我们分析，气体被玻璃微珠带入液体内的具体情况是玻璃微珠是固体，本身在空气中被气体包裹；投入液体后，液体会排开玻璃微珠表面的气体。在此过程中，会有少量残存气体形成气膜继续包裹在每个玻璃微珠表面。包裹状态下，目视不可见，也不影响灌装柱质量。但随着时间的推移，气膜会因为持续的润湿效应离开玻璃微珠，聚集成可见气泡，进而影响灌装柱质量。经处理的玻璃微珠可能由于疏水性强而极少夹带气体或气膜进入液体，从而减少气泡的产生。

本文提供的玻璃微珠处理方法可以在玻璃微珠灌装前随时进行，操作简单，成本低廉。

经本发明方法处理的玻璃微珠透光性好、疏水力强、可触碰、耐摩擦，解决了玻璃微珠柱凝集卡生产过程中产生微小气泡的问题。