尺寸形状独立可控的聚电解质微胶囊的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种尺寸形状独立可控的聚电解质微胶囊的制备方法。
【背景技术】
[0002] 微胶囊是通过成膜物质将囊内空间与囊外空间隔离开以形成特定几何结构的物 质。微胶囊的形状以球形结构为主，也可为卵圆形、正方形或长方形、多角形及各种不规则 形状。传统微胶囊尺寸大小通常在微米至毫米级，壁厚在亚微米至几百微米。微胶囊在食 品、药物、化妆品、生物工程和组织工程中都有十分重要的应用。
[0003]目前，微胶囊的制备方法经过多年的发展，已经由传统的反应生成囊壁的化学方 法而过渡到以微粒为模板，利用层层自组装技术在模板微粒上组装聚合物超薄膜，去除模 板后制备的微胶囊，该方法具有结构和性能可控、易赋予各种独特功能等特点。层层自组装 的驱动力主要有静电力、氢键、疏水力等。其中，通过静电相互作用形成的微胶囊，其制备过 程一般都是在水中进行。上述的模版多为无机物，例如=CaCO3、金、硅及其它无机材料，其缺 点在于对模版尺寸形状难以进行较好的独立可调控操作，因此，直接影响了所加工形成的 聚电解质微胶囊理化和生物特性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种尺寸形状独立 可控的聚电解质微胶囊的制备方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是利用有机固体材料的热可塑性将其制成纳 米级至微米级的有机模板，以聚电解质为胶囊组分，以有机溶剂为溶剂，该有机溶剂满足： 聚电解质溶于该有机溶剂，有机模板不溶于该有机溶剂；利用层层自组装方法制备聚电解 质微胶囊，最后用有机模板溶解剂溶解移除有机模板形成中空微胶囊，获得形状尺寸是可 调控的聚电解质微胶囊。
[0006] 进一步设置是所述的有机模板的材料为聚苯乙烯、聚乳酸、聚己内酯或聚乳 酸-羟基乙酸。
[0007] 进一步设置是所述的胶囊组分中以聚乙烯亚胺为胶囊基础层组分、以聚丙乙烯和 聚乙烯吡咯烷酮为胶囊砌块组分。
[0008] 进一步设置是所述的有机溶剂为乙醇、甲醇，异丙醇、乙醚。
[0009] 进一步设置是有机模板溶解剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯，1，6二氧六环，二氯甲 烧，丙酮。
[0010] 进一步设置是所述的有机模板的体积为6. 5*104nm3-4. 2*106ym3。
[0011] 进一步设置是所述的有机模板的形状为球形、椭球形、圆桶形、子弹形、梭子形或 飞盘形。
[0012] 优选的设置是包括以下步骤： (1)将ImL2. 6wt%的所述的有机模板的体积为6. 5*104nm3-4. 2*106ym3聚苯乙烯微 球与9mLlmg/mL的聚乙稀醇混合并干燥形成厚度为20-200um的膜，该膜在温度大于聚苯 乙烯微球玻璃化转变温度下拉伸至目标形状并冷却至室温定型； (2) 将经过拉伸的聚乙烯醇膜溶于v/v%为70/30水/异丙醇中，将拉伸处理后的聚苯 乙烯微球离心分离，获得尺寸、形状独立可控的聚苯乙烯有机模板； (3) 将上述制备的ImL2.6wt%聚苯乙稀有机模板分散于4mL乙醇中获得悬浮液，以 聚乙烯亚胺为基础层，以层层自组装方法交替组装聚苯乙烯磺酸、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备聚电解质微胶囊。
[0013] 本发明的创新机理和有益效果是： (1)采用有机颗粒微体为，利用有机材料的可塑性和以加工成型的优点，可以预制成纳 米级至微米级的各种形状的有机模板。然而，本申请成功合成尺寸形状独立可控的聚电解 质微胶囊的关键是还必须解决以下问题：以有机颗粒微体为有机模板，在层层自组装时，会 出现纳米至微米级的有机模板易团聚现象，直接导致自组装无法进行；而本申请以乙醇等 有机溶剂为溶剂，在实践中发现非常好地解决了纳米至微米级的有机模板易团聚现象，并 取得良好结果。
[0014] (2)本发明实现了在纳米级至微米级的各种形状可控的聚电解质微胶囊的制备， 具有以下优势：它符合传统的微胶囊缓释、保护药物活性以及减少药物毒副作用的要求； 其次，它能够在纳米水平对微胶囊的大小、形状、硬度、结构、组成、形态以及囊壁厚度进行 调控。层层自组装聚电解质微胶囊的设计具有较大灵活性，通过选择一般的微球模板或多 孔微球模板，便可获得中空或多孔结构的聚电解质微胶囊。
[0015] 本发明的尺寸形状独立可控的聚电解质微胶囊，该微胶囊解决了传统聚电解质微 胶囊形状尺寸不可单独调控的问题，在细胞生物学、分子生物学和医学等领域都具有很好 的应用前景。
[0016] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步介绍。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不 能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明 作出一些非本质的改进和调整。
[0018] 实施例1 一、材料：聚苯乙烯微球、聚丙乙烯（PAA)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP0N)、聚乙烯亚胺 (PEI)、四氢呋喃（THF)、乙醇、异丙醇。
[0019] 二、具体步骤为： (1)将ImL2. 6wt%的聚苯乙稀微球与9mLlmg/mL的聚乙稀醇混合并干燥形成膜，在 120°C拉伸至目标形状并冷却至室温定型；此处聚苯乙烯微球为体积或直径单一分散颗粒， 适用微球体积范围为6. 5*104nm3_4. 2*106ym3 (球形颗粒直径为50nm-100um)。此处拉伸目 标形状为球形、椭球形、圆桶形、子弹形、梭子形或飞盘形，其制备方法列于表1中。
[0020] 表1.不同形状的聚苯乙烯模板制备方法。
[0021] (2)将上述经过拉伸的膜溶于v/v%为70/30水/异丙醇中，离心分离聚苯乙烯微 球，获得上述（1)中尺寸、形状独立可控的聚苯乙烯有机模板；此处离心力和离心时间以达 到分离效果为目的，依据微球体积做出相应调整。
[0022] (3)将上述（2)中制备的聚苯乙烯微球分散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯亚胺， IOmin后离心分离，重新分散在5mL乙醇中，离心分离，重复此操作3次；a)将聚苯乙烯微 球重新分散于4mL乙醇中，加入ImL聚丙烯酸，IOmin后离心分离；重新分散在5mL乙醇中， 离心分离，重复此操作3次；b)将聚苯乙烯微球分重新散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯， IOmin后离心分离；重新分散在5mL乙醇中后离心分离，重复此操作3次；重复a，b)操作 4次，获得涂层聚苯乙烯微球。此处聚丙烯酸可替换为聚苯乙烯磺酸，聚乙烯吡咯烷酮可替 换为聚烯丙胺或聚乙烯亚胺；此处分散溶剂乙醇可以替换为甲醇，异丙醇、乙醚；离心力和 离心时间以达到分离效果为目的，依据微球体积做出相应调整。
[0023] (4)将上述（3)中制备的涂层聚苯乙烯微球分散于2mL四氢呋喃2分钟以除去聚 苯乙烯微球模板，离心分离；去除上清液，沉淀用200uLTHF轻轻冲洗2次后，分散于500uL 水中，得到尺寸、形状独立调控的胶囊颗粒；此处四氢呋喃可替换为甲苯、二甲苯，1，6二氧 六环，二氯甲烧，丙酮；离心力和离心时间以达到分离效果为目的，依据微球体积做出相应 调整。
[0024] 实施例2 一、材料：聚乳酸微球、聚丙乙烯（PAA)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP0N)、聚乙烯亚胺（PEI)、 四氢呋喃（THF)、乙醇、异丙醇。
[0025] 二、具体步骤为： (1)将ImL1.5wt%的聚乳酸微球与9mLlmg/mL的聚乙稀醇混合并干燥形成膜，在 90 °C拉伸至目标形状并冷却至室温定型；此处聚苯乙烯微球为体积或直径单一分散颗粒， 适用微球体积范围为6. 5X104nm3-4. 2X106ym3 (球形颗粒直径为50nm-100um)。此处拉伸目 标形状为球形、椭球形、圆桶形、子弹形、梭子形或飞盘形，其制备方法列于表2中。
[0026] 表2.不同形状的聚乳酸模板制备方法。
[0027] (2)将上述经过拉伸的膜溶于v/v%为70/30水/异丙醇中，离心分离聚乳酸微球， 获得上述（1)中尺寸、形状独立可控的聚乳酸微球有机模板；此处离心力和离心时间以达 到分离效果为目的，依据微球体积做出相应调整。
[0028] (3)将上述（2)中制备的聚乳酸微球分散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯亚胺， IOmin后离心分离，重新分散在5mL乙醇中，离心分离，重复此操作3次；a)将聚乳酸微球重 新分散于4mL乙醇中，加入ImL聚丙烯酸，IOmin后离心分离；重新分散在5mL乙醇中，离心 分离，重复此操作3次；b)将聚乳酸微球分重新散于4mL乙醇中，加入ImL聚乙烯，IOmin后 离心分离；重新分散