[發(fā)明專利]一種基于主客體相互作用制備層－層組裝微膠囊的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710068262.1
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN101053813A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高長有;王志鵬;封志強
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J13/10
• 分類號: B01J13/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合物中空微膠囊的制備方法，具體說是利用主客體相互作用制備層—層組裝微膠囊的方法。

背景技術(shù)

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)，其內(nèi)部可以是填充的，也可以是中空的。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。根據(jù)囊壁形成的原理，微膠囊的傳統(tǒng)制備方法大體可分為三類：利用反應生成囊壁的化學方法、利用相分離形成囊壁的物理化學方法和利用機械或其它物理作用形成囊壁的物理方法。囊壁通常由天然或合成的高分子材料組成，也可是無機化合物。

近年來，又發(fā)展了許多新的微膠囊的制備方法，如模板組裝、模板聚合、表面接枝聚合、分散聚合等。其中，基于弱相互作用的層—層自組裝方法制備的微膠囊具有結(jié)構(gòu)和性能可控、易賦予各種獨特功能等特點。這些弱相互作用包括靜電力、氫鍵、疏水力等。此外，通過共價鍵相互作用制備的聚合物中空微膠囊也因其機械強度大而廣受關(guān)注。通過模板制備方法獲得的微膠囊，其尺寸由模板預先控制，而其壁厚可控制在納米尺度內(nèi)。微膠囊的滲透性以及包埋物質(zhì)的釋放性能可以通過環(huán)境條件如溫度、離子種類和離子強度、pH值、溶液性質(zhì)、光、電、聲等進行控制。因此在藥物控制釋放、酶的包埋與催化反應、組織工程等領(lǐng)域顯示了十分重要的應用前景。

上述的基于弱相互作用力形成的中空微膠囊因為其作用力單一，而使得微膠囊的穩(wěn)定性受到了很大的影響，而且微膠囊響應性的多樣化也受到限制。

主客體相互作用力是不同于上述單一弱相互作用力的一種特殊的相互作用力，它是基于主體和客體分子在空間體積上的相互匹配而形成的一種特殊的相互作用力。它包含了弱相互作用力中的多種作用力，如靜電力、氫鍵、疏水相互作用力，因此它的強度比單一的弱相互作用力大。并且作為一種特異性的分子識別作用，主客體相互作用中主體分子對不同客體分子的結(jié)合能力有著明顯的差別，這樣可以容易地實現(xiàn)主客體作用力大小的調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于主客體相互作用制備層—層組裝微膠囊的方法，以便于能夠賦予微膠囊更多的功能，使得在改變pH、離子強度、自由主體分子濃度等條件時，主客體微膠囊的尺寸會產(chǎn)生相應的變化。

本發(fā)明的基于主客體相互作用制備層—層組裝微膠囊的方法，是采用將兩種分別接枝有主體和客體分子的聚合物在膠體粒子表面的層—層組裝反應，獲得具有多層結(jié)構(gòu)的聚合物超薄膜；然后將膠體粒子去除，得到囊壁為主客體相互作用的多層膜結(jié)構(gòu)的微膠囊。具體包括以下步驟：

1)將膠體粒子放入濃度為1—10mg/mL的聚烯丙基胺接枝β—環(huán)糊精的水溶液中，超聲振蕩至少5分鐘形成懸浮液，然后離心分離，用水洗滌膠體粒子，所說的膠體粒子為碳酸鹽或二氧化硅；

2)將步驟1)所得粒子放入濃度為1—10mg/mL的聚烯丙基胺接枝二茂鐵的甲醇溶液中，超聲振蕩至少5分鐘形成懸浮液，然后離心分離，用乙醇洗滌膠體粒子；

3)重復步驟1)和2)，直到所需層數(shù)，然后放入溶液中去除膠體粒子，對于碳酸鹽粒子采用濃度為0.02—0.1mol/L的乙二胺四乙酸溶液，對于二氧化硅粒子采用濃度為0.05—0.5mol/L的氫氟酸，得到囊壁為主客體相互作用的多層膜結(jié)構(gòu)的中空微膠囊。

本發(fā)明中，所說的碳酸鹽可以是碳酸鈣或碳酸錳。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是建立在β-環(huán)糊精與二茂鐵的主客體相互作用基礎(chǔ)上，形成的層狀組裝中空微膠囊。其囊壁存在主客體相互作用的吸引力和同種電荷的靜電排斥力，這樣通過改變pH、離子強度、自由主體分子濃度等微膠囊所處的化學環(huán)境條件可以控制這兩種力的相對大小，從而容易實現(xiàn)微膠囊尺寸的可控變化。采用本發(fā)明方法制備微膠囊，在納米材料、藥物釋放、生物傳感器等方面有非常廣闊的潛在應用價值。

1)通過pH值的變化可以調(diào)節(jié)微膠囊的尺寸。在低pH值條件下，微膠囊的尺寸會發(fā)生膨脹。這是由于囊壁中聚烯丙基胺的氨基質(zhì)子化，從而帶上大量的正電荷。由于靜電排斥力的加大，在主客體相互作用力沒有改變的情況下，微膠囊的尺寸會增大。與此相反，在堿性條件下，微膠囊的尺寸會減小。這是因為聚烯丙基胺的氨基發(fā)生了去質(zhì)子化，聚合物鏈上的靜電排斥力減弱。當在酸、堿條件下重復變化時，微膠囊的尺寸也隨之發(fā)生重復的變化。