尺寸形狀獨立可控的聚電解質(zhì)微膠囊的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種尺寸形狀獨立可控的聚電解質(zhì)微膠囊的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微膠囊是通過成膜物質(zhì)將囊內(nèi)空間與囊外空間隔離開以形成特定幾何結(jié)構(gòu)的物 質(zhì)。微膠囊的形狀以球形結(jié)構(gòu)為主，也可為卵圓形、正方形或長方形、多角形及各種不規(guī)則 形狀。傳統(tǒng)微膠囊尺寸大小通常在微米至毫米級，壁厚在亞微米至幾百微米。微膠囊在食 品、藥物、化妝品、生物工程和組織工程中都有十分重要的應(yīng)用。
[0003]目前，微膠囊的制備方法經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)由傳統(tǒng)的反應(yīng)生成囊壁的化學方 法而過渡到以微粒為模板，利用層層自組裝技術(shù)在模板微粒上組裝聚合物超薄膜，去除模 板后制備的微膠囊，該方法具有結(jié)構(gòu)和性能可控、易賦予各種獨特功能等特點。層層自組裝 的驅(qū)動力主要有靜電力、氫鍵、疏水力等。其中，通過靜電相互作用形成的微膠囊，其制備過 程一般都是在水中進行。上述的模版多為無機物，例如=CaCO3、金、硅及其它無機材料，其缺 點在于對模版尺寸形狀難以進行較好的獨立可調(diào)控操作，因此，直接影響了所加工形成的 聚電解質(zhì)微膠囊理化和生物特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種尺寸形狀獨立 可控的聚電解質(zhì)微膠囊的制備方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是利用有機固體材料的熱可塑性將其制成納 米級至微米級的有機模板，以聚電解質(zhì)為膠囊組分，以有機溶劑為溶劑，該有機溶劑滿足： 聚電解質(zhì)溶于該有機溶劑，有機模板不溶于該有機溶劑；利用層層自組裝方法制備聚電解 質(zhì)微膠囊，最后用有機模板溶解劑溶解移除有機模板形成中空微膠囊，獲得形狀尺寸是可 調(diào)控的聚電解質(zhì)微膠囊。
[0006] 進一步設(shè)置是所述的有機模板的材料為聚苯乙烯、聚乳酸、聚己內(nèi)酯或聚乳 酸-羥基乙酸。
[0007] 進一步設(shè)置是所述的膠囊組分中以聚乙烯亞胺為膠囊基礎(chǔ)層組分、以聚丙乙烯和 聚乙烯吡咯烷酮為膠囊砌塊組分。
[0008] 進一步設(shè)置是所述的有機溶劑為乙醇、甲醇，異丙醇、乙醚。
[0009] 進一步設(shè)置是有機模板溶解劑為四氫呋喃、甲苯、二甲苯，1，6二氧六環(huán)，二氯甲 燒，丙酮。
[0010] 進一步設(shè)置是所述的有機模板的體積為6. 5*104nm3-4. 2*106ym3。
[0011] 進一步設(shè)置是所述的有機模板的形狀為球形、橢球形、圓桶形、子彈形、梭子形或 飛盤形。
[0012] 優(yōu)選的設(shè)置是包括以下步驟： (1)將ImL2. 6wt%的所述的有機模板的體積為6. 5*104nm3-4. 2*106ym3聚苯乙烯微 球與9mLlmg/mL的聚乙稀醇混合并干燥形成厚度為20-200um的膜，該膜在溫度大于聚苯 乙烯微球玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下拉伸至目標形狀并冷卻至室溫定型； (2) 將經(jīng)過拉伸的聚乙烯醇膜溶于v/v%為70/30水/異丙醇中，將拉伸處理后的聚苯 乙烯微球離心分離，獲得尺寸、形狀獨立可控的聚苯乙烯有機模板； (3) 將上述制備的ImL2.6wt%聚苯乙稀有機模板分散于4mL乙醇中獲得懸浮液，以 聚乙烯亞胺為基礎(chǔ)層，以層層自組裝方法交替組裝聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酸和聚烯丙胺、聚 乙烯吡咯烷酮，除去聚苯乙烯小球模板制備聚電解質(zhì)微膠囊。
[0013] 本發(fā)明的創(chuàng)新機理和有益效果是： (1)采用有機顆粒微體為，利用有機材料的可塑性和以加工成型的優(yōu)點，可以預(yù)制成納 米級至微米級的各種形狀的有機模板。然而，本申請成功合成尺寸形狀獨立可控的聚電解 質(zhì)微膠囊的關(guān)鍵是還必須解決以下問題：以有機顆粒微體為有機模板，在層層自組裝時，會 出現(xiàn)納米至微米級的有機模板易團聚現(xiàn)象，直接導(dǎo)致自組裝無法進行；而本申請以乙醇等 有機溶劑為溶劑，在實踐中發(fā)現(xiàn)非常好地解決了納米至微米級的有機模板易團聚現(xiàn)象，并 取得良好結(jié)果。
[0014] (2)本發(fā)明實現(xiàn)了在納米級至微米級的各種形狀可控的聚電解質(zhì)微膠囊的制備， 具有以下優(yōu)勢：它符合傳統(tǒng)的微膠囊緩釋、保護藥物活性以及減少藥物毒副作用的要求； 其次，它能夠在納米水平對微膠囊的大小、形狀、硬度、結(jié)構(gòu)、組成、形態(tài)以及囊壁厚度進行 調(diào)控。層層自組裝聚電解質(zhì)微膠囊的設(shè)計具有較大靈活性，通過選擇一般的微球模板或多 孔微球模板，便可獲得中空或多孔結(jié)構(gòu)的聚電解質(zhì)微膠囊。
[0015] 本發(fā)明的尺寸形狀獨立可控的聚電解質(zhì)微膠囊，該微膠囊解決了傳統(tǒng)聚電解質(zhì)微 膠囊形狀尺寸不可單獨調(diào)控的問題，在細胞生物學、分子生物學和醫(yī)學等領(lǐng)域都具有很好 的應(yīng)用前景。
[0016] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步介紹。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不 能理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明 作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
[0018] 實施例1 一、材料：聚苯乙烯微球、聚丙乙烯（PAA)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP0N)、聚乙烯亞胺 (PEI)、四氫呋喃（THF)、乙醇、異丙醇。
[0019] 二、具體步驟為： (1)將ImL2. 6wt%的聚苯乙稀微球與9mLlmg/mL的聚乙稀醇混合并干燥形成膜，在 120°C拉伸至目標形狀并冷卻至室溫定型；此處聚苯乙烯微球為體積或直徑單一分散顆粒， 適用微球體積范圍為6. 5*104nm3_4. 2*106ym3 (球形顆粒直徑為50nm-100um)。此處拉伸目 標形狀為球形、橢球形、圓桶形、子彈形、梭子形或飛盤形，其制備方法列于表1中。
[0020] 表1.不同形狀的聚苯乙烯模板制備方法。

[0021] (2)將上述經(jīng)過拉伸的膜溶于v/v%為70/30水/異丙醇中，離心分離聚苯乙烯微 球，獲得上述（1)中尺寸、形狀獨立可控的聚苯乙烯有機模板；此處離心力和離心時間以達 到分離效果為目的，依據(jù)微球體積做出相應(yīng)調(diào)整。
[0022] (3)將上述（2)中制備的聚苯乙烯微球分散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯亞胺， IOmin后離心分離，重新分散在5mL乙醇中，離心分離，重復(fù)此操作3次；a)將聚苯乙烯微 球重新分散于4mL乙醇中，加入ImL聚丙烯酸，IOmin后離心分離；重新分散在5mL乙醇中， 離心分離，重復(fù)此操作3次；b)將聚苯乙烯微球分重新散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯， IOmin后離心分離；重新分散在5mL乙醇中后離心分離，重復(fù)此操作3次；重復(fù)a，b)操作 4次，獲得涂層聚苯乙烯微球。此處聚丙烯酸可替換為聚苯乙烯磺酸，聚乙烯吡咯烷酮可替 換為聚烯丙胺或聚乙烯亞胺；此處分散溶劑乙醇可以替換為甲醇，異丙醇、乙醚；離心力和 離心時間以達到分離效果為目的，依據(jù)微球體積做出相應(yīng)調(diào)整。
[0023] (4)將上述（3)中制備的涂層聚苯乙烯微球分散于2mL四氫呋喃2分鐘以除去聚 苯乙烯微球模板，離心分離；去除上清液，沉淀用200uLTHF輕輕沖洗2次后，分散于500uL 水中，得到尺寸、形狀獨立調(diào)控的膠囊顆粒；此處四氫呋喃可替換為甲苯、二甲苯，1，6二氧 六環(huán)，二氯甲燒，丙酮；離心力和離心時間以達到分離效果為目的，依據(jù)微球體積做出相應(yīng) 調(diào)整。
[0024] 實施例2 一、材料：聚乳酸微球、聚丙乙烯（PAA)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP0N)、聚乙烯亞胺（PEI)、 四氫呋喃（THF)、乙醇、異丙醇。
[0025] 二、具體步驟為： (1)將ImL1.5wt%的聚乳酸微球與9mLlmg/mL的聚乙稀醇混合并干燥形成膜，在 90 °C拉伸至目標形狀并冷卻至室溫定型；此處聚苯乙烯微球為體積或直徑單一分散顆粒， 適用微球體積范圍為6. 5X104nm3-4. 2X106ym3 (球形顆粒直徑為50nm-100um)。此處拉伸目 標形狀為球形、橢球形、圓桶形、子彈形、梭子形或飛盤形，其制備方法列于表2中。
[0026] 表2.不同形狀的聚乳酸模板制備方法。

[0027] (2)將上述經(jīng)過拉伸的膜溶于v/v%為70/30水/異丙醇中，離心分離聚乳酸微球， 獲得上述（1)中尺寸、形狀獨立可控的聚乳酸微球有機模板；此處離心力和離心時間以達 到分離效果為目的，依據(jù)微球體積做出相應(yīng)調(diào)整。
[0028] (3)將上述（2)中制備的聚乳酸微球分散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯亞胺， IOmin后離心分離，重新分散在5mL乙醇中，離心分離，重復(fù)此操作3次；a)將聚乳酸微球重 新分散于4mL乙醇中，加入ImL聚丙烯酸，IOmin后離心分離；重新分散在5mL乙醇中，離心 分離，重復(fù)此操作3次；b)將聚乳酸微球分重新散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯，IOmin后 離心分離；重新分散