三维立体褶皱聚乳酸微球及其制备方法与用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物功能材料制备领域，尤其是三维立体褶皱聚乳酸微球及其制备方 法与用途。
【背景技术】
[0002] 然界中存在着这样的神奇界面，如海底珊瑚，上皮组织，植物的叶子等，其表面具 有独特的非平面褶皱特性。通过模拟自然界的非平面褶皱可以增强材料的表面功能并推进 现今的平面二维应用。研究表明，三维立体褶皱由于其表面褶皱的增强功能和高效的能量 摄入，可以广泛应用于如细胞迀移的调节，智能胶，可调谐器件，纳米有序模板，胶体和蛋白 质自组装，和各向异性和/或可调的表面润湿性等领域。然而，传统制备方法依然局限于二 维褶皱的制备，对于复杂的三维褶皱加工鲜有报道。目前，提出了三维方法褶皱的制作主要 是基于硬模板与传统光刻和随后的表面处理（如紫外臭氧辐射（UV0)，反应离子刻蚀和电 化学聚合）。但是传统方法制备的三维褶皱材料通常需要耗费大量的时间和精力，并极大地 依赖聚（二甲基硅氧烷）（PDMS)薄膜作为基地材料。一般而言，材料表面产生褶皱的前提 是较软的材料基础上的一个薄的一个相对较硬的材料上施加一个临界应力诱导由膜的双 层系统界面应力的不匹配。界面应力不匹配之后，再通过表面处理，如机械能和热能驱动的 表层变形固化形成褶皱。然而，目前大多数的褶皱材料主要是基于平面或阶梯面处理，可能 不适用于三维立体褶皱立体制作。因此，寻求新的简便方法在非平面表面制作可调控的三 维立体褶皱微观结构十分迫切。
[0003] 聚乳酸（PLA)是一种生物可降解，生物相容性良好的生物材料，已被广泛用于三 维细胞支架，伤口敷料，抗菌、防污剂等领域。近年来，乳液软模板法，如多重乳液，皮克林 乳液，单乳液，皮克林双乳液等，已经在二维材料制备基础上得以广泛应用。其中，W1/0/W2 双乳液是一种拥有两个界面的微观结构，已被广泛应用于制备中空材料，多孔各向异性微/ 纳米颗粒等。通过调控在界面上的表面活性剂和微粒可以制备出多功能的PLA材料。虽然 双乳液模板法是基于PLA的功能材料设计的一个功能强大的模板法，但是他们仍然局限于 二维PLA材料的构建。
[0004] 为了在双乳液基础上将目前常见的聚乳酸二维材料转变为三维立体褶皱材料，类 似于双层系统的二维表面褶皱上的界面应变力不匹配必须被引入到双乳液界面中。一般来 说，在软模板界面上，应变力不匹配可以通过增强的力差（即机械不稳定）来实现，并基于 这样的二维结构转变为三维立体褶皱。气体形成双乳液关联法，起源于碳酸氢铵的分解， 一直被视为一个多功能的工具制备具有内部交联孔室的多孔微球。文章Gasfoamedopen porousbiodegradablepolymericmicrospheres(气体生成法制备多孔可降解聚合物微 球）·Biomaterials2006, 27, 152-159,与Biodegradablepolymericmicrocarrierswith controllableporousstructurefortissueengineering(多孔可生物降解的聚合物载 体在组织工程中的应用）.Macromol.Biosci. 2009, 9, 1211-1218.证实了气体形成双乳液 关联法可以通过控制碳酸氢铵分解形成多孔微球生物支架。此外，利用气体形成双乳液关 联法制作不同孔径的改性聚乳酸微球。在溶剂蒸发过程中，碳酸氢铵的自发分解产生二氧 化碳（C02)和氨气（NH3)，不仅导致界面上"凸起"的产生，而且有利于多孔结构的最终形成。 与此同时，内部气泡的生成有利于在乳液界面产生应变力不匹配，并帮助实现二维材料想 三维立体褶皱材料的转变。但是由于气体的形成方法和限制挤压产生的固有的局限性，其 内部气化核心有限，尽管内部交联的多孔聚乳酸微球已经成功制备出，他们依然局限于二 维材料。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种三维立体褶皱聚乳酸微球的制备方 法，通过碳酸氢铵产生的气体在乳液界面引入应变力不匹配，并在乳液内部加入纳米颗粒 引入多重气化核心，成功实现三维立体褶皱聚乳酸微球的制备，得到的聚乳酸微球用于油 水分离和细胞的吸附。
[0006] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007] -种三维立体褶皱聚乳酸微球的制备方法，包括如下步骤：
[0008] S1、制备二氧化硅包覆的核壳结构的Fe304@Si02纳米离子；
[0009] S2、制备三维立体褶皱聚乳酸微球：加入S1中制备的Fe304@Si02m米粒子的碳酸 氢铵去离子水溶液作为内相，聚乳酸的二氯甲烷溶液作为中间相，所述内相与中间相均化 形成水包油型（W/0)初乳；聚乙烯醇的去离子水溶液作为外相，所述外相与所述初乳均化 形成水包油包水型（wyo/wj双乳液，将所述的双乳液震荡，待所述双乳液中二氯甲烷挥发 后，将所得的产物真空干燥后得三维立体褶皱聚乳酸微球。
[0010] 进一步，S1所述的Fe304@Si02m米粒子的制备方法为包括如下步骤：
[0011] (1)将三氯化铁与醋酸钠混合在乙二醇中并于氮气保护下160°C搅拌lh，转入反 应釜中200°C反应10h，磁性分离、洗涤、干燥得四氧化三铁纳米粒子；
[0012] (2)将步骤（1)所述的四氧化三铁纳米粒子分散在含氨水的乙醇和水的混合液 中，并在搅拌下加入原硅酸四乙酯反应12h，将获得的Fe304@Si02纳米粒子分离、洗涤、干 燥。
[0013] 在上述方案中，S2中所述的碳酸氢铵去离子水溶液的浓度为0. 05g/mL;
[0014] S2中所述聚乙烯醇的去离子水溶液中聚乙烯醇的浓度为0. 001g/mL;
[0015] S2中所述聚乳酸、二氯甲烷的用量比为（15. 8~62. 5)mg: (0· 99~1. 01)mL。
[0016] 进一步，S2中所述内相与中间相体积比为5 :16 ;所述初乳与所述外相的体积比为 1 ：25〇
[0017] 进一步，S2中所述Fe304@Si0^米粒子的加入量与所述碳酸氢铵的去离子水溶液 的用量比为（10 ~90)mg: (0· 99 ~1. 01)mL。
[0018] 进一步，S2中所Fe304@Si02纳米粒子的加入量与所述碳酸氢铵的去离子水溶液的 用量比l〇mg:lmL。
[0019] 本发明还包括一种三维立体褶皱聚乳酸微球，其特征在于，所述聚乳酸微球的平 均直径为50μm，表面褶皱，具有多级孔结构。
[0020] 本发明还包括将所述的三维立体褶皱聚乳酸微球作为油水分离的用途。
[0021] 本发明还包括将所述的三维立体褶皱聚乳酸微球作为粘附细胞的用途。
[0022] 三维立体超褶皱聚乳酸微球的形成机理：
[0023] 本发明所述的三维立体褶皱聚乳酸微球的形成机理：（1)反应结束后将双乳液震 荡，内相中的碳酸氢铵溶液分解产生的气体，在乳液界面上"凸起"，由于外界表面活性的作 用，内部的气泡无法突破油相；因此，随着油相溶剂的挥发，这些"凸起"得以保存，并且在大 气压的作用下"凹进"。
[0024] (2)内部气体的生成在乳液的两个界面上引入应变力不匹配，随着溶剂的挥发，有 利于在生成的微粒表面形成褶皱。
[0025] Fe304@Si02纳米粒子在三维立体裙皱聚乳酸微球的制备过程中起到结构稳定剂、 表面褶皱剂和多重气化核心的作用：（1)结构稳定剂，与不加Fe304@Si02纳米粒子构建的内 部微粒主导的气体形成双乳液关联法相比，加入Fe304@Si02m米粒子获得三维立体褶皱的 聚乳酸微粒，而不加Fe304@Si02纳米粒子获得片状褶皱聚乳酸微粒，因此在三维立体超褶皱 的聚乳酸微粒形成过程中，Fe304@Si02纳米粒子作为Pickering粒子可以有效地稳固获得 的微粒的形貌，从而制备出理想的三维立体超褶皱聚乳酸微粒。
[0026] (2)表面褶皱剂：与不加Fe304@Si02纳米粒子获得的片状褶皱聚乳酸微粒相比，加 入Fe304@Si02m米粒子后获得的三维立体超褶皱聚乳酸微粒不仅体现出三维立体构型，而 且其表面的褶皱与片状聚乳酸微粒相比明显增加很多，因此在三维立体超褶皱的