CN100548466C - 一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法。将碳酸锰胶体微粒分散在聚电解质的水溶液中；逐渐滴加该聚电解质的不良溶剂，使聚电解质从溶液中逐渐沉淀出来并沉积到胶体微粒的表面；并将表面沉积有聚电解质的微粒用其不良溶剂洗涤；将洗涤后的微粒分散在不溶解该聚电解质的交联剂溶液中，反应一段时间后，用水多次离心洗涤；最后通过盐酸分解碳酸锰微粒，得到中空微胶囊。本发明制备方法简便快捷，材料来源广泛，生产效率高，得到的微胶囊由于经过了化学交联，具有对有机溶剂、酸、碱、盐和温度变化等稳定的特点，有良好的应用前景。

Description

一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法
技术领域
本发明涉及一种制备中空微胶囊的方法。尤其是利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法。
背景技术
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。微胶囊的制备方法有很多。根据囊壁形成的原理，微胶囊的传统制备技术大体可分为三类：利用反应生成囊壁的化学方法、利用相分离形成囊壁的物理化学方法和利用机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组成，也可是无机化合物。
近年来，又发展了许多新的微胶囊的制备方法，如模板组装、模板聚合、表面接枝聚合、分散聚合等。其中，以胶体微粒为模板，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，其制备过程可在水中进行，能够避免对环境的污染。所得微胶囊的尺寸由模板预先控制，而其壁厚可控制在纳米尺度内。微胶囊的渗透性以及包埋物质的释放性能可以通过环境条件如温度、离子种类和离子强度、pH值、溶液性质、光、电、声等进行控制。因此在药物控制释放、酶的包埋与催化反应、组织工程等领域显示了十分重要的应用前景。但是，该制备方法存在步骤多、耗时长、浪费原料的缺点，这些缺点限制了其推广和应用，尤其是难以适应大规模快速制备的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种简便快速的利用表面可控沉积和化学交联来制备微胶囊的方法。
本发明的利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法，包括以下步骤：
1)将NH4HCO3和MnSO4分别配成0.16M和0.016M的水溶液，向MnSO4水溶液中加入无水乙醇，无水乙醇的用量为MnSO4水溶液体积的10％，搅拌使其混合均匀；在磁力搅拌下迅速向其中加入NH4HCO3水溶液，NH4HCO3水溶液与MnSO4水溶液的体积比为1∶1，持续搅拌，然后静置反应，收集所得微粒，洗涤，得到MnCO3微粒；
2)将浓度为1～2mg/mL的聚电解质水溶液与步骤1)所得的MnCO3微粒混和，在振荡下向其中逐步滴加可与水互溶的该聚电解质的不良溶剂，滴加体积为聚电解质水溶液体积的1～2.5倍；然后用该不良溶剂反复洗涤去除未吸附的聚电解质，得到表面沉积有聚电解质的MnCO3胶体微粒；
3)将步骤2)所得表面吸附有聚电解质的MnCO3微粒分散到不溶解该聚电解质的交联剂溶液中，振荡下反应1～6小时，洗涤；
4)将步骤3)所得的微粒分散到0.1M的盐酸溶液中，去除MnCO3微粒，得到中空微胶囊。
本发明中，所说的聚电解质是聚烯丙基铵盐酸盐(PAH)、聚赖氨酸(PLL)或牛血清白蛋白(BSA)，所说的聚电解质的不良溶剂是乙醇或二甲基亚砜(DMSO)，所说的不溶解聚电解质的交联剂溶液是戊二醛的乙醇或二甲基亚砜溶液，或是3，3’-二硫双丙酸-双(氮-羟基琥珀酰亚胺酯)(DSP)的乙醇或二甲基亚砜溶液。
本发明的原理是：在胶体微粒与聚电解质溶液混合中，逐渐滴加该聚电解质的不良溶剂，聚电解质则会逐渐沉淀出来，形成微小的纳米微粒并沉积到胶体微粒表面形成均匀的薄膜。通过化学交联使薄膜的结构得以稳定，在去除胶体微粒后也不会再溶解，从而得到在水中能够稳定存在的中空微胶囊。通过调节步骤2)加入的不良溶剂的量，可以控制所得微胶囊的囊壁厚度。
本发明的有益效果在于：
本发明工艺过程简单，制备速度快，可控性好，材料来源广泛，适于微胶囊的快速大量制备；得到的微胶囊由于经过了化学交联，具有对有机溶剂、酸、碱、盐和温度变化等稳定的特点。
附图说明
图1是MnCO3微粒的扫描电镜照片。
图2是BSA微胶囊干燥后的扫描电镜照片。
图3是BSA微胶囊干燥后的原子力显微镜照片。
图4是BSA微胶囊的激光共聚焦显微镜照片。微胶囊分散在水中，并加入少量罗丹明进行标记。
图5是表面沉积有异硫氰酸荧光素标记牛血清白蛋白(FITC-BSA)并交联后的MnCO3微粒的激光共聚焦显微镜照片。
图6是FITC-BSA微胶囊的激光共聚焦显微镜照片。
图7是DSP交联的BSA微胶囊干燥后的原子力显微镜照片。
图8a)是滴加乙醇与BSA溶液体积1∶1时得到的微胶囊的扫描电镜照片，b)是滴加乙醇与BSA溶液体积2.5∶1时得到的微胶囊的扫描电镜照片。
图9a)是交联时间为1小时的BSA微胶囊的扫描电镜照片，b)是交联时间为6小时的BSA微胶囊的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明，但这些实例并不用来限制本发明。
实施例1
1)将NH4HCO3和MnSO4分别配成0.16M和0.016M的水溶液；取200ml MnSO4溶液，加入20ml无水乙醇，用磁力搅拌使其混合均匀；在磁力搅拌下迅速向其中加入200ml NH4HCO3溶液，持续搅拌15s，然后让其静置反应，直至生成的所有微粒完全沉淀；将所得微粒离心收集，水洗3次，得到直径约为7.5微米的MnCO3微粒，其扫描电镜照片见图1；
2)取步骤1)所得MnCO3微粒的水分散液2ml(5×107个/ml)，置于15mL的离心管中，用水离心洗涤3次；然后加入2ml浓度为1mg/ml的BSA溶液，超声10s使分散均匀，然后将离心管置于振荡器上，以12微升/秒的速度缓慢滴加乙醇，共滴加4ml乙醇；然后将微粒用乙醇离心洗涤3次，去除未在微粒表面吸附的BSA，得到表面沉积有BSA的MnCO3胶体微粒；
3)将步骤2)所得的表面沉淀有BSA的微粒分散到4ml浓度为1％的戊二醛(GA)乙醇溶液中，在缓慢振荡下反应3小时，然后用水离心洗涤5次；
4)将步骤3)所得的微粒分散到大量的0.1M的盐酸溶液中，反应30分钟，去除MnCO3微粒，然后用大量水洗涤直至中性；干燥后的BSA微胶囊的扫描电镜照片见图2，原子力显微镜照片见图3；水中分散的微胶囊的激光共聚焦显微镜照片见图4。
实施例2
步骤同实例1，但在步骤2)中使用FITC-BSA(异硫氰酸荧光素标记的牛血清白蛋白)代替普通的BSA。表面吸附有FITC-BSA的MnCO3微粒的激光共聚焦显微镜照片见图5；去核后得到的中空微胶囊的激光共聚焦显微镜照片见图6。
实施例3
步骤同实例1，但在步骤2)中使用2mg/ml的PAH的水溶液代替BSA溶液。
实施例4
步骤同实例1，但在步骤2)中使用2mg/ml的PLL的水溶液代替BSA溶液。
实施例5
步骤同实例1，但在步骤2)中使用2mg/ml的BSA的水溶液，滴加的乙醇量为3ml；在步骤3)中用使用0.75mg/ml的DSP的DMSO溶液交联反应3小时；干燥后的微胶囊的原子力显微镜照片见图7。
实施例6
步骤同实例1，但在步骤2)中滴加的乙醇量为2ml；干燥后的微胶囊的扫描电镜照片见图8a。
实施例7
步骤同实例1，但在步骤2)中滴加的乙醇量为5ml；干燥后的微胶囊的扫描电镜照片见图8b。
实施例8
步骤同实例1，但在步骤3)中交联反应时间为1小时；干燥后的微胶囊的扫描电镜照片见图9a。
实施例9
步骤同实例1，但在步骤3)中交联反应时间为6小时；干燥后的微胶囊的扫描电镜照片见图9b。

Claims (4)

1.一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法，包括以下步骤：
1)将NH4HCO3和MnSO4分别配成0.16摩尔/升和0.016摩尔/升的水溶液，向MnSO4水溶液中加入无水乙醇，无水乙醇的用量为MnSO4水溶液体积的10％，搅拌使其混合均匀；在磁力搅拌下迅速向其中加入NH4HCO3水溶液，NH4HCO3水溶液与MnSO4水溶液的体积比为1∶1，持续搅拌，然后静置反应，收集所得微粒，洗涤，得到MnCO3微粒；
2)将浓度为1～2mg/mL的聚电解质水溶液与步骤1)所得的MnCO3微粒混和，在振荡下向其中逐步滴加可与水互溶的该聚电解质的不良溶剂，滴加体积为聚电解质水溶液体积的1～2.5倍；然后用该不良溶剂反复洗涤去除未吸附的聚电解质，得到表面沉积有聚电解质的MnCO3胶体微粒；
3)将步骤2)所得表面吸附有聚电解质的MnCO3微粒分散到不溶解该聚电解质的交联剂溶液中，振荡下反应1～6小时，洗涤；
4)将步骤3)所得的微粒分散到0.1摩尔/升的盐酸溶液中，去除MnCO3微粒，得到中空微胶囊。
2.根据权利要求1所述的一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法，所说的聚电解质是聚烯丙基铵盐酸盐、聚赖氨酸或牛血清白蛋白。
3.根据权利要求1所述的一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法，所说的聚电解质的不良溶剂是乙醇或二甲基亚砜。
4.根据权利要求1所述的一种利用表面可控沉积和交联制备微胶囊的方法，所说的不溶解聚电解质的交联剂溶液是戊二醛的乙醇或二甲基亚砜溶液，或是3，3’-二硫双丙酸-双(氮-羟基琥珀酰亚胺酯)的乙醇或二甲基亚砜溶液。
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