CN101773811B - 一种微米尺度的中空胶囊的制备方法 - Google Patents

一种微米尺度的中空胶囊的制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种微米尺度的中空胶囊的制备方法，该方法基于层层自组装技术，包括以下步骤：1)将模板粒子加到反应器中，加入聚阳离子溶液，振荡吸附一定时间，离心分离，洗涤，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入聚阴离子溶液，振荡吸附，离心分离，洗涤，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，制得核壳式微球；4)将核壳式微球滴加到溶液中，振荡混合，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，洗涤，得到微米尺寸的空心胶囊。本发明的制备过程不使用有毒溶剂，微胶囊具有生物相容性好、尺寸均一、完整性较好、截留分子量大等优点。

Description

一种微米尺度的中空胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种微米尺度的中空胶囊的制备方法。
背景技术
层层自组装(LbL)技术是一种超薄膜的制备技术，它依靠组装分子之间的静电相互作用，在基质表面交替沉积聚电解质，自发形成具有特殊结构和功能的超薄膜。层层自组装概念是由科学家Iler在1966年提出。1990年以来，Decher等人把此技术用在平板上构筑纳米自组装聚电解质多层复合膜(PEM)。1998年，等人采用可被除去的胶体颗粒作为模板核芯，通过LbL技术把聚电解质沉积到该胶体上，然后将模板去除，制备了一类全新结构的聚合物微胶囊。该法制备微胶囊工艺简单、条件温和。与乳液聚合、界面聚合、相分离凝聚法相比，LBL技术的显著优势在于这种聚电解质胶囊壁厚可在纳米—微米尺度上调控，从而影响其对包覆物质的渗透性，可作为良好的药物缓释载体、生物催化体系等。
纤维素硫酸钠(简写：NaCS)-聚二甲基二烯丙基氯化铵(简写：PDMDAAC)胶囊体系最早由前民主德国科学院高分子化学所Dautzenberg.H博士等在上世纪90年代报导。本实验室在此基础上对NaCS-PDMDAAC体系的生物胶囊包括制备方法优化、生物相容性、生物固定化等方面做了大量研究。该体系具有物理化学性质稳定、生物相容性好、截留性能好等优点。但之前制备的NaCS-PDMDAAC生物微胶囊是由聚电解质经界面反应一步生成，粒径比较大，制备的微胶囊基本上在1mm以上，而且多数大于2mm，这类微胶囊适用于微生物细胞和动植物细胞的固定化，由于粒径太大，不能用于药物缓释方面的应用。
目前采用层层自组装法制备纳米—微米级微胶囊是新兴的研究热点，可通过控制模板粒子、组装材料、制备条件来控制微胶囊的结构与性能。
发明内容
本发明的目的提供一种微米尺度的中空胶囊的制备方法，其方法基础为层层自组装技术。
微米尺度的中空胶囊的制备方法包括如下步骤：
1)将10～20mg粒径为9.0～10.0μm的CaCO3微粒，或粒径为3.8～4.5μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入0.8～1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附10～30min，振荡速度为80～200转/分钟，离心分离，离心速度为2500～4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阳离子；
2)再加入0.8～1.2ml含有0.5mol/LNaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附10～30min，振荡速度为80～200转/分钟，离心分离，离心速度为2500～4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阴离子；
3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8～10层，制得核壳式微球；
4)将CaCO3核壳式微球滴加到5～10ml的0.2mol/L～2mol/L EDTA-Na溶液中，或MF核壳式微球滴加到5～10ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为80～200转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，得到粒径为3.8～10.0μm的空心胶囊。
所述聚阳离子溶液是PDMDAAC溶液，其浓度为1g/L～2g/L，分子量为200000～350000Da。
所述的聚阴离子溶液是NaCS溶液，其浓度为0.5g/L～1g/L，分子量为30000～200000Da，取代度为0.36～0.51。
本发明将层层自组装法应用于微米尺度的NaCS-PDMDAAC中空胶囊的制备。以小于10μm的微球为模板粒子，以NaCS和PDMDAAC为胶囊壁材，采用层层自组装方式，得到微米尺度的NaCS-PDMDAAC聚电解质微胶囊。所得到的微胶囊生物相容性好、中间空心、微米尺度、大小均一，可作为生物催化和药物缓释载体。本发明的优点在于：1)制备微胶囊所用的壁材无毒无害，生物相容性好；2)制备的微胶囊尺寸可控制在10μm以下；3)胶囊中间为空心；4)工艺简单、制备条件温和、易于放大；5)生产原料无毒无害，环境污染小。
附图说明
图1是本发明以粒径为10.0μm的CaCO3微球为模板粒子，用层层自组装方法制备微米尺度的NaCS-PDMDAAC微胶囊SEM图。(a)：CaCO3微球；(b)：CaCO3/(PDMDAAC/NaCS)4核壳式微球；c：(PDMDAAC/NaCS)4空心胶囊。
具体实施方式
本发明的目的提供.一种微米尺度的中空胶囊的制备方法。以微米尺度的模板粒子为核芯，采用层层自组装法，交替吸附PDMDAAC和NaCS，得到表面吸附有聚电解质的核壳结构微球，再用一定的去除核芯溶液将核芯溶解去除，得到结构完好无损的与模板尺寸大小一致的中空胶囊。
微米尺度的中空胶囊的制备方法包括如下步骤：
1)将10～20mg粒径为9.0～10.0μm的CaCO3微粒，或粒径为3.8～4.5μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入0.8～1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附10～30min，振荡速度为80～200转/分钟，离心分离，离心速度为2500～4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阳离子；
2)再加入0.8～1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附10～30min，振荡速度为80～200转/分钟，离心分离，离心速度为2500～4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阴离子；
3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8～10层，制得核壳式微球；
4)将CaCO3核壳式微球滴加到5～10ml的0.2mol/L～2mol/L EDTA-Na溶液中，或MF核壳式微球滴加到5～10ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为80～200转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，得到粒径为3.8～10.0μm的空心胶囊。
以下通过实例对本发明作进一步的描述：
实施例1
1)将10mg粒径为9.0μm的CaCO3微粒的模板粒子加入到反应器中，加入0.8ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附10min，振荡速度为200转/分钟，离心分离，离心速度为2500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入0.8ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附10min，振荡速度为200转/分钟，离心分离，离心速度为4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8层，制得核壳式微球；4)将CaCO3核壳式微球滴加到5ml的2mol/L EDTA-Na溶液中，振荡混合，振荡速度为200转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液多次洗涤，得到粒径为9.0μm的空心胶囊。
实施例2
1)20mg粒径为10.0μm的CaCO3微粒的模板粒子加入到反应器中，加入1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附30min，振荡速度为80转/分钟，离心分离，离心速度为2500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤4次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附30min，振荡速度为80转/分钟，离心分离，离心速度为2500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤4次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附10层，制得核壳式微球；4)将CaCO3核壳式微球滴加到10ml的0.2mol/L EDTA-Na溶液中，振荡混合，振荡速度为80转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤4次，得到粒径为10.0μm的空心胶囊。
实施例3
1)将10mg粒径为3.8μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入0.8ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附10min，振荡速度为80转/分钟，离心分离，离心速度为4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入0.8ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附10min，振荡速度为80转/分钟，离心分离，离心速度为4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8层，制得核壳式微球；4)将MF核壳式微球滴加到5ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为80转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，得到粒径为3.8μm的空心胶囊。
实施例4
1)将20mg粒径为4.5μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附30min，振荡速度为200转/分钟，离心分离，离心速度为2500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗4次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附30min，振荡速度为200转/分钟，离心分离，离心速度为2500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8～10层，制得核壳式微球；4)将MF核壳式微球滴加到10ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为200转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤4次，得到粒径为4.5μm的空心胶囊。
实施例5
1)将15mg粒径为9.0μm的CaCO3微粒的模板粒子加入到反应器中，加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附15min，振荡速度为100转/分钟，离心分离，离心速度为3000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤3次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附15min，振荡速度为100转/分钟，离心分离，离心速度为3000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤3次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8层，制得核壳式微球；4)将CaCO3核壳式微球滴加到8ml的1mol/L EDTA-Na溶液中，振荡混合，振荡速度为100转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤3次，得到粒径为9.0μm的空心胶囊。
实施例6
1)将15mg粒径为10.0μm的CaCO3微粒的模板粒子加入到反应器中，加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附20min，振荡速度为150转/分钟，离心分离，离心速度为3000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附20min，振荡速度为150转/分钟，离心分离，离心速度为3000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附10层，制得核壳式微球；4)将CaCO3核壳式微球滴加到10ml的0.2mol/L～2mol/L EDTA-Na溶液中，振荡混合，振荡速度为150转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，得到粒径为10.0μm的空心胶囊。
实施例7
1)将15mg粒径为3.8μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入1ml含有0.5mol/LNaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附15min，振荡速度为180转/分钟，离心分离，离心速度为3500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤3次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附15min，振荡速度为180转/分钟，离心分离，离心速度为3500转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤3次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8层，制得核壳式微球；4)将MF核壳式微球滴加到8ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为180转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液多次洗涤，得到粒径为3.8μm的空心胶囊。
实施例8
1)将15mg粒径为4.5μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附20min，振荡速度为120转/分钟，离心分离，离心速度为3000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阳离子；2)再加入1ml含有0.5mol/L NaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附20min，振荡速度为120转/分钟，离心分离，离心速度为3000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，除去未吸附的聚阴离子；3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附10层，制得核壳式微球；4)将MF核壳式微球滴加到10ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为120转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2次，得到粒径为4.5μm的空心胶囊。

Claims (1)

1.一种微米尺度的中空胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将10～20mg粒径为9.0～10.0μm的CaCO3微粒，或粒径为3.8～4.5μm的MF微球的模板粒子加入到反应器中，加入0.8～1.2ml含有0.5mol/L NaCl的聚阳离子溶液，振荡吸附10～30min，振荡速度为80～200转/分钟，离心分离，离心速度为2500～4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阳离子；
2)再加入0.8～1.2ml含有0.5mol/LNaCl的聚阴离子溶液，振荡吸附10～30min，振荡速度为80～200转/分钟，离心分离，离心速度为2500～4000转/分钟，用0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，除去未吸附的聚阴离子；
3)重复步骤1)和步骤2)，交替吸附聚阳离子和聚阴离子，共吸附8～10层，制得核壳式微球；
4)将CaCO3核壳式微球滴加到5～10ml的0.2mol/L～2mol/L EDTA-Na溶液中，或MF核壳式微球滴加到5～10ml的0.1mol/L HCl溶液中，振荡混合，振荡速度为80～200转/分钟，溶液由白色逐渐变得澄清和溶液的颜色不再变化时，再经0.5mol/L的NaCl溶液洗涤2～4次，得到粒径为3.8～10.0μm的空心胶囊；
所述聚阳离子溶液是聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，其浓度为1g/L～2g/L，分子量为200000～350000Da；所述的聚阴离子溶液是纤维素硫酸钠溶液，其浓度为0.5g/L～1g/L，分子量为30000～200000Da，取代度为0.36～0.51。
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