一种聚乙烯醇/二氧化硅复合微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合微球材料的制备方法，特别是一种聚乙烯醇/ 二氧化硅复合微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]现代社会对材料的性能要求日趋多样化，这使得传统的单一材料已难以满足各种不同的需求。因此，各类复合材料，尤其是有机/无机复合材料，受到了人们的普遍重视。到目前为止，已有多种形式的有机/无机复合材料被开发出来，包括多孔支架、膜、纤维、涂层及微球等。其中，微球材料因具有颗粒度小、比表面积大、流动性好等独特的优点而被广泛应用于生物医学、催化、污水处理等多个领域。
[0003]通常情况下，微球材料的制备都是在乳液体系中来实现的。传统的乳液合成会通过加入表面活性剂来实现体系的乳化。表面活性剂的添加虽然可以使乳液体系均一、稳定，但同时也会造成表面活性剂或多或少的残留。在作为生物材料使用时，这些微球中残留的表面活性剂有可能会弓I起人体的免疫排斥反应，并由此导致治疗的失败。
[0004]聚乙烯醇(PVA)由于对人体无毒，无副作用，具有良好的亲水性、生物相容性、生物可降解性及载药特性，因而在眼科、伤口敷料和人工关节等方面得到了广泛的研究和应用。溶胶-凝胶法制备的Si02是目前非常重要的一种生物无机材料。研究表明，这种Si02材料具有极高的亲水性，植入人体后会在其表面迅速地产生无定形富Ca0-P205层。伴随着体液中0H和C0 32离子的不断掺杂，低结晶度的碳酸羟基磷灰石层在其表面逐渐形成。尽管PVA和Si02都具有优良的生物学性能，然而它们单独使用时又都存在一定的性能局限性。单纯的PVA材料缺乏生物活性，而Si02材料则存在脆性大、机械性能差和成型困难等缺陷，因此尚不能得到很好的应用。
[0005]到目前为止，国内外对于PVA/S1^合材料的研究还很少，而对于PVA/S1 2复合微球的研究报道则更少。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是要提供一种聚乙烯醇/ 二氧化硅复合微球的制备方法，解决PVA和Si02单独使用时都存在性能局限性的问题。
[0007]本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的:采用PVA和正硅酸四乙酯为主体原料，在酸性条件下使正硅酸四乙酯在PVA溶液中充分水解，形成均匀的PVA/Si02复合溶胶；将该溶胶在不含有表面活性剂的油包水型体系中进行分散、交联，最终获得形态规则、分散性好且微观结构均匀的PVA/Si02复合微球。
[0008]本发明的具体步骤包括:
[0009](1)将PVA原料溶解于80°C的去离子水中，配制成澄清透明的PVA水溶液；
[0010](2)在不断搅拌下向PVA水溶液中加入正硅酸四乙酯和酸性催化剂，在常温下混合均匀；
[0011](3)将上述溶液密封后转移至烘箱中放置数天，使正硅酸四乙酯充分水解，形成均匀的？￥4/5102复合溶胶；
[0012](4)将复合溶胶加入到不含表面活性剂的油相中进行分散，随后再向其中加入戊二醛溶液进行交联；
[0013](5)所得产物离心、洗涤、干燥，即得到PVA/Si02复合微球。
[0014]步骤(1)中所述PVA原料为PVA124、PVA1788或PVA1750，当采用PVA124为原料时，溶液浓度为0.02?0.lg/mL。
[0015]步骤(2)中所述催化剂为HN03、HC1、H2S04、醋酸、乙二酸的一种或几种，加入量按照溶液中氢离子浓度为0.05?0.25mol/L来计算。
[0016]步骤(3)中正娃酸四乙酯的水解的温度为40?80°C，水解时间为2?6天。
[0017]步骤(4)中所述油相为植物油或液体石蜡；所述的植物油为橄榄油、大豆油、玉米油、花生油的一种或几种。
[0018]步骤(4)中所述分散过程中的搅拌速度为200?lOOOrpm，分散时间为0.5?2h ;所述交联剂戊二醛的用量为0.1?0.4g/g PVA，所述交联时间为0.5?3h。
[0019]步骤(5)中所得？￥六/5102复合微球的粒径范围在1_500 μπι之间，且形状规则、分散性高；所得PVA/Si02复合微球中PVA与S1 2的质量比为1:1?20:1。
[0020]本发明相对于现有技术具有下述独特的优点:利用PVA本身的表面活性，在不引入其它表面活性剂的条件下，将PVA与Si02进行分子水平的复合，然后再将其加入到油相中制成微球。该微球材料有望作为一种药物载体、注射型骨组织修复材料或重金属离子的吸附材料来使用。
[0021](1)本方法所采用的油包水型体系中不添加任何表面活性剂，利用PVA本身良好的乳化作用即可获得球形规整、分散性好的PVA/Si02复合微球。与含有表面活性剂的传统乳液体系相比，本方法不存在微球产物中表面活性剂的残留问题，温和环保，且得到的产物纯度高。
[0022](2)复合微球中的Si02成分不是预先制备、干燥的纳米颗粒，而是在PVA体系中通过原位水解生成，再经脱水后得到的干凝胶。这种一步合成的方式简化了工艺流程和操作步骤，从而大大降低能耗，有利于工业化生产。
[0023](3)本方法制备的PVA/Si02复合微球中PVA与S1 2两种组分可以达到均匀复合，不存在团聚或相分离等现象。
[0024](4)本方法制备的PVA/Si02复合微球可以兼具载药特性、骨修复特性以及吸附特性。首先，由于其优良的生物相容性、骨诱导性以及较大的比表面积而有望在药物缓释、骨缺损修复等生物医学领域中获得应用。另外，复合微球具有较好的亲水性和吸附性，因而又可用于处理污水中的重金属离子、染料、无机污染物等。
[0025](5)该法同样适用于制备二氧化硅与其它聚合物(如壳聚糖、明胶、胶原等)之间形成的复合微球。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例2制备的微球的扫描电镜照片。
[0027]图2为图1的微球放大的扫描电镜照片。
[0028]图3为本发明实施例2制备的微球的粒径分布图。
【具体实施方式】
[0029]采用PVA和正硅酸四乙酯为主体原料，在酸性条件下使正硅酸四乙酯在PVA溶液中充分水解，形成均匀的？￥六/5102复合溶胶；将该溶胶在不含有表面活性剂的油包水型体系中进行分散、交联，最终获得形态规则、分散性好且微观结构均匀的PVA/Si02复合微球。
[0030]本发明的具体步骤包括:
[0031 ] (1)将PVA原料溶解于80°C的去离子水中，配制成澄清透明的PVA水溶液；
[0032](2)在不断搅拌下向PVA水溶液中加入正硅酸四乙酯和酸性催化剂，在常温下混合均匀；
[0033](3)将上述溶液密封后转移至烘箱中放置数天，使正硅酸四乙酯充分水解，形成均匀的？￥4/5102复合溶胶；
[0034](4)将复合溶胶加入到不含表面活性剂的油相中进行分散，随后再向其中加入戊二醛溶液进行交联；
[0035](5)所得产物离心、洗涤、干燥，即得到PVA/Si02复合微球。
[0036]步骤(1)中所述PVA原料为PVA124、PVA1788或PVA1750，当