一种偏心结构聚合物微球及其制备方法与流程

文档序号：13438960阅读：293来源：国知局

本发明涉及高分子材料加工领域，具体而言，涉及一种偏心结构聚合物微球及其制备方法。

背景技术：

电喷技术是指聚合物熔体或者溶液在高压静电场的作用下形成微球的过程。由于制得的微球具有较高的单分散性、高的载药率及高的重复性，此外电喷技术成本低，并且易于操作和改进，被广泛应用于制备纳米药物载体、载双生长因子的微囊、多腔室载体、红细胞尺寸的微球载体等生物医学领域及其他研究领域。

然而，目前现有制备微球的方法有着制备过程相对复杂，可操作性和可控制性相对较差，这已经影响到最终微球的结构和使用性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种偏心结构聚合物微球的制备方法，其在偏心结构聚合物微球的制备过程中，省略了表面活性剂的使用和前期稳定乳液的制备过程，使可操作性和可控制性提高，为后期微乳滴的相分离提供了条件。

本发明的另一目的在于提供一种偏心结构聚合物微球，其具有良好的生物相容性、药物控释能力、装载亲疏水物质的能力以及可降解性。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。

本发明提出一种偏心结构聚合物微球的制备方法，其包括以下步骤：

将外相溶液和内相溶液分别推入微流控装置相应的进样管中，制得油包水型电喷雾溶液；其中，内相溶液的推速控制在0.2-1ml/h，外相溶液的推速控制在0.4-2ml/h，并且，当内相溶液的推速为0.2-0.6ml/h时，外相溶液的推速控制在0.6-1ml/h，当内相溶液的流速增加到0.6-1ml/h时，外相溶液的推速保持在1-2ml/h；

在微流控装置的喷嘴处施加高压静电，使油包水型电喷液发生喷射雾化、劈裂、固化或溶剂挥发后，进行静置相分离。

本发明还提出一种偏心结构聚合物微球，其是根据上述的偏心结构聚合物微球的制备方法制得。

本发明实施例提供的偏心结构聚合物微球及其制备方法的有益效果是：通过将微流控技术与电喷雾技术进行有机结合后，配与适当的内相溶液和外相溶液制备得到了单分散的、大小和形貌可控的偏心结构聚合物微球；与传统的乳液电喷相比，省略了表面活性剂的使用和前期稳定乳液的制备过程，使可操作性和可控制性提高，且为后期微乳液的相分离提供了条件；另外，通过对内相溶液和外相溶液的推速进行限定和控制，实现了微球微观结构的相对调控。因此，本发明实施例提供的具有偏心结构的聚合物微球由于其独特的结构和可控的制备方法，使其具有良好的生物相容性、药物控释能力和装载亲疏水物质的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的偏心结构聚合物微球的制备方法示意图；

图2为本发明实施例提供玻璃毛细管微流控装置内部示意图；

图3为本发明实施例提供微流控电喷装置制备偏心结构聚合物微球示意图；

图4为本发明试验例进行荧光分析测试所得的荧光图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

请参照图1，下面对本发明实施例的偏心结构聚合物微球及其制备方法进行具体说明。

s1、将油溶性聚合物溶于有机溶剂，水溶性物质溶于去离子水，分别形成具有一定粘度的外相溶液和内相溶液。

进一步地，本发明实施例提供的油溶性聚合物包括聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物或聚己内酯，有机溶剂包括碳酸二甲酯或乙酸乙酯；水溶性物质包括聚乙二醇、海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇、葡聚糖、壳聚糖或甘油。需要说明的是，本发明实施例提供的上述的油溶性聚合物和水溶性物质，除分别作为外相溶液和内相溶液的溶质，为制备得到单分散的、大小和形貌可控的偏心结构聚合物微球提供了物质条件以外，还因为其具有良好的生物相容性与可降解性，使得其具备对人体和环境安全无害的优点。

具体地，本发明实施例外相溶液的配置过程为：将上述油溶性聚合物中的其中一种按照一定的比例溶解于对应的其中一种有机溶剂中进行磁力搅拌6-12h，得到质量体积比为10-30％的外相溶液；本发明实施例提供的内相溶液的配置过程为：将上述水溶性物质的其中一种按照一定的比例溶解于去离子水中，进行磁力搅拌2-12h，得到质量体积比为5-30％的内相溶液。需要说明的是，本发明实施例优选地，磁力搅拌的时间控制在12h；另外，之所以对于外相溶液和内相溶液的浓度大小进行限定和控制，其主要是因为外相溶液和内相溶液的浓度过大或过小均不利于其偏心结构聚合物微球的形成。

s2、将外相溶液和内相溶液分别推入微流控装置相应的进样管中，制得油包水型电喷雾溶液。其中，内相溶液的推速控制在0.2-1ml/h，外相溶液的推速控制在0.4-2ml/h。

进一步地，本发明实施例中，外相溶液和内相溶液的推速比可控制在为2：1、3：1、4：1或5：1。具体地推速控制时：当内相溶液的推速为0.2-0.6ml/h时，外相溶液的推速控制在0.6-1ml/h；当内相溶液的流速增加到0.6-1ml/h时，外相溶液的推速保持在1-2ml/h。需要说明的是，本发明实施例中通过对内相溶液和外相溶液的推速进行限定和控制，实现了对微球结构的相对调控。

进一步地，请结合参照图2和图3，本发明实施例提供的微流控装置由一根方管、两根圆管、一片载玻片和两个点胶针头构成，其中，方管的内径为1000μm，外径为1300μm；两根圆管的内径均为550μm，外径均为1000μm，并且两根圆管中的其中一根用拉针仪拉伸成一端为锥形口的毛细管，再用锻针仪处理锥形口，使锥形口的直径为80μm。

进一步地，内相溶液和外相溶液的推速是通过以下方式调控的：内相溶液和外相溶液分别盛装于注射器中，并用两根外径为2mm的聚四氟乙烯管分别连接于注射器的针尖端和微流控装置的进样端；连接完成后再将注射器与微流泵连接，从而精确调控外相溶液和内相溶液的推速。

进一步地，外相溶液和内相溶液经过聚四氟乙烯管，分别导入到微流控装置对应的进样口，互不相溶的外相溶液和内相溶液在圆管的锥形口处相遇，并在剪切力的作用下形成油包水型单乳液，油包水型单乳液流经出口管瞬时进入到电喷装置的喷嘴进行电喷。

s3、在微流控装置的喷嘴处施加高压静电，使油包水型电喷液发生喷射雾化、劈裂、固化或溶剂挥发后，进行静置相分离。

进一步地，在喷嘴处施加高压静电时，电压控制在18-24kv，温度控制在20-30℃，接收距离控制在15-20cm。需要说明的是，本发明实施例中之所以对电压、温度、接受距离进行控制，以及前述对于外相溶液与内相溶液的推速比进行调控，均是为了实现对最终微球形貌、大小和单分散性的控制。

进一步需要解释说明的是，油包水型单乳液形成聚合物微球的过程为：油包水型单乳液在喷嘴处被施予高压静电的电场力作用下被劈裂为较小的乳滴，乳滴到达接收装置玻板前有机溶剂部分挥发固化，未完全固化的乳滴在玻板上随着时间(2-12h)的推移，因相分离逐渐形成偏心结构的聚合物微球。

本发明还提供了一种偏心结构聚合物微球，其是利用上述的偏心结构聚合物微球的制备方法制得，该偏心结构聚合物微球单分散性好、大小和形貌可控、具有偏心结构，并且还具有良好的生物相容性、药物控释能力和装载亲疏水物质的能力。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种偏心结构聚合物微球的制备方法，其制备过程如下：

首先，将2ml甘油溶于0.5ml去离子水，磁力搅拌12h使其均匀混合，制得内相溶液。将2g聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于10ml碳酸二甲酯，磁力搅拌12h使其均匀混合，制得外相溶液。

然后，内相和外相分别以0.2ml/h、0.6ml/h的推速经聚四氟乙烯管分别推入到微流控装置相应的进样口，在剪切力的作用下形成油包水型电喷液。便可在微流控装置的出口管处观察到大小均一、间距相等的乳滴。其中，乳滴的大小和间距可通过对内、外两相推速的调节来调控。

最后，在微流控出口处即电喷装置的喷嘴处，施加高压静电场，油包水型乳滴被雾化、劈裂、固化，并且最终经过静置相分离形成偏心结构聚合物微球。其中，电压为18kv、温度为25℃、接收距离为15cm。

本实施例还提供一种偏心结构聚合物微球，其直径为3μm左右，其是通过本实施例提供的偏心结构聚合物微球的制备方法制备所得。具体地，其是由油包水型单乳电喷而得。电喷形成的微乳滴具有核-壳结构，随着时间的推移微乳滴内部的相分离完成，最终形成具有偏心结构的微球。

实施例2

本实施例提供一种偏心结构聚合物微球的制备方法，其与实施例1提供的偏心结构聚合物微球的制备方法大致相同，不同之处在于，本实施例采用1g聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于10ml碳酸二甲酯，磁力搅拌12h进行均匀混合，来制得外相溶液。

进一步，与实施例1还有所不同的是，本实施例的内相溶液和外相溶液的推速分别为0.2ml/h、0.8ml/h。需要说明的是，本实施例的其余参数及制备方法过程与实施例1均相同。