專利名稱：一種含膦腈空心微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子微球及其制備方法，特別是一種含膦腈空心微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，各種具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊形貌的納米材料引起了廣泛的關(guān)注，空心微球結(jié)構(gòu)材料即為其中之一?？招奈⑶蚴怯珊?殼復(fù)合結(jié)構(gòu)材料演變而來(lái)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)異質(zhì)核/殼復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)、尺寸及成分達(dá)到對(duì)其性質(zhì)的可控調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及催化性質(zhì)的大范圍裁剪。由于這類結(jié)構(gòu)的材料具有低密度、高比表面的特性，且其空心部分可容納大量的客體分子或大尺寸的客體，可以產(chǎn)生一些奇特的基于微觀“包裹”效應(yīng)的性質(zhì)，使得空心微球材料在醫(yī)藥、生化和化工等許多技術(shù)領(lǐng)域都有重要的作用。而近年來(lái)，含有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)的空心微球材料的制備以及簡(jiǎn)單易行的制備方法的研究是該領(lǐng)域中較為熱門(mén)的方向之一。
制備空心微球最常用的是模板法，如利用PS、SiO2的膠體顆粒，微乳液滴，聚合物膠束，表面活性劑囊泡等作為模板制得微球后，通過(guò)去除模板即得到空心微球Dong AG，Micropor.Mesopor.Mater.6469-81(2003)。具體制備流程是制得相應(yīng)核模板后，通過(guò)控制前驅(qū)體在核模板表面的沉淀或反應(yīng)，形成表面包覆的核/殼結(jié)構(gòu)，再用加熱或化學(xué)反應(yīng)的方法去除核模板，即得到空心球結(jié)構(gòu)，球的大小由模板顆粒的尺寸決定。用這種方法制備納米或微米尺度的空心球存在的最大問(wèn)題是需要制備特定的模板顆粒，并且在反應(yīng)的最后需要利用特殊的手段將模板去除，引入了很多不便的操作。
除了傳統(tǒng)的模板法外，利用自組裝的方法制備空心微球或囊泡也是較為常見(jiàn)的手段Zhang LJ，Macromol.Rapid Commun.27888-893(2006)。通過(guò)這種方法制備微球不需要加入任何的模板，進(jìn)而不需要面對(duì)去除模板難的問(wèn)題，但是此方法需要合成具有特定結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物，如具有親水親油基團(tuán)嵌段聚合物，這往往很困難，因此如何制備合適的前驅(qū)物，很大的限制了此類方法的應(yīng)用。
除此之外，近幾年來(lái)還發(fā)展了很多新的技術(shù)，如利用噴霧反應(yīng)法制備空心微球其先以水、乙醇或其他溶劑將目標(biāo)前驅(qū)體配成溶液，再通過(guò)噴霧裝置將溶液霧化，霧化液經(jīng)過(guò)噴嘴形成液滴進(jìn)入反應(yīng)器中，液滴表面的溶劑迅速蒸發(fā)，溶質(zhì)發(fā)生熱分解或燃燒等化學(xué)反應(yīng)，沉淀下來(lái)形成一個(gè)空心球殼，從而得到了空心球的結(jié)構(gòu)。該法制備過(guò)程連續(xù)、所形成的產(chǎn)物純度高、粒徑分布均勻、比表面積大，組成、顆粒尺寸和形態(tài)均可控。但這種方法需要的設(shè)備和反應(yīng)條件要求比較高，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。
具備生物相容性和生物可降解性的空心微球在生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用前景，尤其在藥物緩釋體系中的應(yīng)用引起了很多科研人員的注意。但是目前報(bào)道的具有生物相容性和生物可降解性的空心微球的制備方法都相對(duì)復(fù)雜，限制了其進(jìn)一步的研究。
膦腈類化合物具備獨(dú)特的性能，如化學(xué)活性易調(diào)節(jié)以及較好的生物相容性和生物可降解性，因此有著很好的潛力被用作控釋給藥系統(tǒng)的載體材料。目前為止，有關(guān)聚膦腈高分子空心微球、囊泡的制備，作為藥物載體的應(yīng)用以其藥物釋放行為、靶向作用的研究已有報(bào)道Allcock HR，Biomaromol.7914-918(2006)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有一定生物相容性和生物可降解性的含膦腈空心微球，并且克服現(xiàn)有的空心微球制備方法的缺點(diǎn)和不足，提供一種簡(jiǎn)單易行的環(huán)保的制備方法。
本發(fā)明一種含膦腈空心微球的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式所示，為一種體型交聯(lián)結(jié)構(gòu) 其中含膦腈空心微球直徑為0.3～2.0微米，內(nèi)部空心直徑為100-800納米。本發(fā)明一種含膦腈空心微球的制備方法如下
將六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜溶解于有機(jī)溶劑中，再向反應(yīng)體系中加入縛酸劑，其中六氯環(huán)三膦腈的濃度為0.0001～0.1克/毫升，六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜的摩爾比為1∶3，六氯環(huán)三膦腈和縛酸劑摩爾比為1∶6；在機(jī)械攪拌、磁力攪拌或超聲作用下，于室溫或者回流狀態(tài)下，反應(yīng)1小時(shí)到10小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后離心分離，用有機(jī)溶劑洗滌三次，再用去離子水洗滌三次后將產(chǎn)物置于pH值1.0～13.0的水溶液中，在20-95℃條件下，攪拌60-90小時(shí)進(jìn)行可控水解后經(jīng)離心分離干燥后即得到含膦腈空心微球。
本發(fā)明使用的有機(jī)溶劑為四氫呋喃，丙酮，二氧六環(huán)，乙醇，甲苯或其混合物。
本發(fā)明使用的縛酸劑為三乙胺，吡啶，無(wú)水碳酸鉀或無(wú)水碳酸鈉。
本發(fā)明一種含膦腈空心微球，其化學(xué)結(jié)構(gòu)完全不同于已報(bào)道的基于聚磷腈高分子的微球；其首先利用六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜在縛酸劑的作用下進(jìn)行交聯(lián)縮合反應(yīng)，進(jìn)而得到內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、表面結(jié)構(gòu)致密的實(shí)心微球；再將該實(shí)心微球至于水溶液中，通過(guò)控制溫度、pH值或反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)內(nèi)部松散結(jié)構(gòu)的可控水解，進(jìn)而得到具有不同空心直徑的空心微球。
本發(fā)明一種含膦腈空心微球，其內(nèi)部空心直徑最大可以達(dá)到800納米，相比其他聚合物空心微球而言具有較大的空腔結(jié)構(gòu)；而其化學(xué)結(jié)構(gòu)屬于膦腈類化合物，因此具有較好的生物相容性和生物可降解性；因此該空心微球在醫(yī)藥、生化等許多技術(shù)領(lǐng)域上都有潛力發(fā)揮重要的作用。本發(fā)明一種含膦腈空心微球的制備方法是利用了膦腈化合物獨(dú)特的生物可降解性，通過(guò)對(duì)微球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可控水解進(jìn)而得到空心微球。這種方法完全不同于已報(bào)道的所有空心微球的制備方法，其優(yōu)勢(shì)在于一方面不需要加入任何特殊的模板材料就可以通過(guò)自身的降解來(lái)得到空心結(jié)構(gòu)，避免了模板法后去去除模板難的問(wèn)題；另一方面不需要合成任何具有特殊結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物進(jìn)而避免了利用自組裝法制備空心微球的問(wèn)題；此外通過(guò)這種方法制備微球?qū)?shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件的要求很容易實(shí)現(xiàn)。


圖1是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，圖2是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的透射電鏡照片，圖3是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的傅立葉變換紅外譜圖，
圖4是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的氮?dú)鈿夥障碌臒嶂厍€(TGA)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在500毫升燒瓶中，將0.5克(1.44毫摩爾)六氯環(huán)三膦腈和1.08克(4.32毫摩爾)4，4’-二羥基二苯砜溶解于250毫升丙酮中，再將0.87克(8.64毫摩爾)縛酸劑三乙胺加入到上述反應(yīng)體系中；在100w超聲作用下，于室溫下反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后通過(guò)離心分離得到白色粉末；用丙酮洗滌三次，再用去離子水洗滌三次后將其置于pH值7.0的水溶液中，在80℃條件下，攪拌72小時(shí)進(jìn)行可控水解后經(jīng)離心分離干燥后即得到含膦腈空心微球0.82克。
圖1是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，圖2是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的透射電鏡照片，由圖1和圖2可見(jiàn)該含膦腈空心微球直徑為0.8～1.0微米，內(nèi)部空心直徑為300-400納米。
圖3是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球的傅立葉變換紅外譜圖，1150cm-1譜帶是P＝N鍵的共振吸收，1190cm-1譜帶是P-O-Ar鍵的共振吸收，1190-1和1290-1譜帶是砜基的共振吸收，可見(jiàn)其結(jié)構(gòu)為六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜的交聯(lián)縮合結(jié)構(gòu)。
圖4是實(shí)施例1所得的含膦腈空心微球在氮?dú)夥罩械臒嶂厍€(TGA)，由圖知該微球氮?dú)鈿夥障碌姆纸鉁囟葹?21℃。
實(shí)施例2在500毫升燒瓶中，將0.5克(1.44毫摩爾)六氯環(huán)三膦腈和1.08克(4.32毫摩爾)4，4’-二羥基二苯砜溶解于250毫升丙酮中，再將0.87克(8.64毫摩爾)縛酸劑三乙胺加入到上述反應(yīng)體系中；在磁力攪拌作用下，于室溫下反應(yīng)5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后通過(guò)離心分離得到白色粉末；用丙酮洗滌三次，再用去離子水洗滌三次后將其置于pH值7.0的水溶液中，在80℃條件下，攪拌72小時(shí)進(jìn)行可控水解后經(jīng)離心分離干燥后經(jīng)離心即可得到含膦腈空心微球0.86克。電鏡照片顯示，微球?yàn)橹睆綖?.0～1.2微米，內(nèi)部空心直徑為250-350納米。波譜分析表明其結(jié)構(gòu)為六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜的交聯(lián)縮合結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3采用實(shí)施例1所述的設(shè)備及制備過(guò)程，只是反應(yīng)溫度在丙酮的回流溫度下進(jìn)行，得空心微球0.85克。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，微球?yàn)橹睆綖?.3～1.5微米，內(nèi)部空心直徑為400-450納米，波譜分析表明其結(jié)構(gòu)為六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜的交聯(lián)縮合結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4采用實(shí)施例2所述的設(shè)備及制備過(guò)程，只是反應(yīng)溶劑為丙酮和甲苯體積比2∶1的混合溶劑，得到空心微球0.74克。電鏡照片顯示，微球?yàn)橹睆綖?.7～0.8微米，內(nèi)部空心直徑為200-250納米，波譜分析表明其結(jié)構(gòu)為六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜的交聯(lián)縮合結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1，一種含膦腈空心微球，其特征在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式所示，為一種體型交聯(lián)結(jié)構(gòu) 其中膦腈空心微球直徑為0.3～2.0微米，內(nèi)部空心直徑為100-800納米。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含膦腈空心微球的制備方法，其特征在于制備方法如下將六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜溶解于有機(jī)溶劑中，再向反應(yīng)體系中加入縛酸劑，其中六氯環(huán)三膦腈的濃度為0.0001～0.1克/毫升，六氯環(huán)三膦腈和4，4’-二羥基二苯砜的摩爾比為1∶3，六氯環(huán)三膦腈和縛酸劑摩爾比為1∶6；在機(jī)械攪拌、磁力攪拌或超聲作用下，于室溫或者回流狀態(tài)下，反應(yīng)1小時(shí)到10小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后離心分離，用有機(jī)溶劑洗滌三次，再用去離子水洗滌三次后將產(chǎn)物置于pH值1.0～13.0的水溶液中，在20-95℃條件下，攪拌60-90小時(shí)進(jìn)行可控水解后經(jīng)離心分離干燥后即得到含膦腈空心微球。
3，根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含膦腈空心微球的制備方法，其特征是有機(jī)溶劑為四氫呋喃，丙酮，二氧六環(huán)，乙醇，甲苯或其混合物。
4，根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含膦腈的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化空心微球的制備方法，其特征是縛酸劑為三乙胺，吡啶，無(wú)水碳酸鉀或無(wú)水碳酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種化學(xué)結(jié)構(gòu)如下圖所示的含膦腈空心微球及其制備方法，其中膦腈空心微球直徑為0.3～2.0微米，內(nèi)部空心直徑為100～800納米。該含膦腈空心微球由六氯環(huán)三膦腈和4，4’－二羥基二苯砜在縛酸劑的作用下通過(guò)交聯(lián)縮合反應(yīng)后利用可控水解制得，為一種體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)；其制備方法新穎、簡(jiǎn)便、易行，可在工業(yè)應(yīng)用中大量制備。該膦腈空心微球可應(yīng)用于藥物的控制釋放，高效催化劑載體，新型光電學(xué)材料，阻燃材料等。
文檔編號(hào)A61K47/34GK101070389SQ20071004231
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者朱, 黃小彬, 唐小真 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)