CN102051001B - 一种核壳结构复合凝胶微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种核壳结构复合凝胶微球及其制备方法，涉及一种核壳结构的复合物。复合凝胶微球由内核聚合物和壳层水凝胶组成，内核聚合物50％～90％、壳层水凝胶10％～50％。将反应容器密封抽真空，通氮气，将可交联的水溶性表面活性剂溶于水中，制成溶液A，再加入反应器中；将油溶性引发剂溶于内核单体中，配成溶液B；将溶液B加入反应器中，搅拌后升温继续反应；将壳层单体和交联剂溶于水中，配制成溶液C；将溶液C加入反应体系中反应，抽滤水洗，得核壳结构复合凝胶微球。采用改性的乳液聚合方法合成核壳结构复合材料，核为力学强度较好的聚苯乙烯高分子微球，壳为水凝胶形成的表层。在保留水凝胶很好的生物相容性同时，提高其力学强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种核壳结构的复合物，尤其是一种壳层为生物相容性好的水凝胶的核壳复合材料微球及其制备方法。
背景技术
水凝胶是一种能够在水中溶胀，吸收并保持大量水分而又不溶解于水的亲水性的网状高分子溶胀体，表面光滑，生物相容性好，在生物和医学工程领域得到了广泛的研究和应用。水凝胶表面与周围水溶液之间的表面张力低，可以减少对体液中蛋白质的吸附作用，所以，水凝胶作为医疗器材具有很好的生物相容性。另外，水凝胶具有良好的水蒸气透过率和合适的气体透过率，而且，水凝胶不会与伤口粘连，敷贴及取出极为方便。目前，用于合成水凝胶的高分子材料主要有丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙烯醇、甲基丙烯酸羟乙酯、聚氧乙烯、聚丙烯酸等。Nicholas等(Nicholas A Peppas，Shelia L W right.Drug diffusion and binding in ionizableinterpenetrating network s from poly(vinyl alcohol)and poly(acrylic acid).European Journal ofPharmaceutics and Biopharmaceutics，1998；46：15)将聚乙烯醇(PVA)水溶液同预复合组分的单体溶液混合，引发单体聚合后制备得到的PVA/PAA互穿网络结构复合水凝胶，具有强度高、亲水性好、抗凝血、易成型及对药物的控释性，是一种性能良好的药物缓释载体材料。Yoshii等(F Yoshii.Electron beam crosslinked PEO and PEO/PVA hydrogels for wound dressing.RadiationPhysics and Chemistry，1999，55(2)：133)用聚氧化乙烯(PEO)和PVA经过电子束交联制得了一种水凝胶烧伤敷料，通过动物实验发现这种敷料不仅可以加快伤口愈合速度，而且容易更换，创面没有任何敷料屑残留。
但是水凝胶的主要缺点是力学性能太差，一般只能和其他材料配合使用，或者通过化学改性来提高力学性能。壳核结构的凝胶是在乳胶粒子核外面包裹了凝胶层而构成的。它可以同时具有核和壳层的性质，因此通过在内核引入具有较高力学强度的高分子材料可以有效的提高凝胶的力学强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核壳结构复合凝胶微球及其制备方法。
本发明的技术方案是以力学强度较好的高分子微球为核，生物相容性好的水凝胶为壳，以乳液聚合的方法合成一种核壳结构凝胶微球。
本发明所述核壳结构复合凝胶微球由内核聚合物和壳层水凝胶组成，按质量百分比，内核聚合物为50％～90％、壳层水凝胶为10％～50％。
所述内核聚合物由不溶于水的苯乙烯内核单体聚合而成。
所述壳层聚合物由生物相容性好的水溶性单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合而成。
本发明所述核壳结构复合凝胶微球的制备方法包括以下步骤：
1)将反应容器密封，抽真空，通氮气置换后，将可交联的水溶性表面活性剂溶于水中，制成溶液A，再加入反应器中；
2)将油溶性引发剂溶于内核单体中，配制成溶液B；
3)将溶液B加入反应器中，搅拌后升温继续反应；
4)将壳层单体和交联剂溶于水中，配制成溶液C；
5)将溶液C加入步骤3)的反应体系中反应，然后抽滤，水洗，得到核壳结构复合凝胶微球。
在步骤1)中，所述可交联的水溶性表面活性剂溶液A的浓度可为5～15mg/ml。
所述可交联的水溶性表面活性剂可选自马来酸长链脂肪醇聚乙二醇双酯等，所述马来酸长链脂肪醇聚乙二醇双酯可选自马来酸18醇聚乙二醇400双酯、马来酸18醇聚乙二醇600双酯、马来酸18醇聚乙二醇1000双酯等中的至少一种(制备方法可参见中国专利CN101698692A：一种腰部交联双亲性纳米胶束及其制备方法)。
在步骤2)中，所述内核单体相对于溶液A的浓度可为0.02～0.06g/ml；所述油溶性引发剂相对于内核单体的质量分数可为0.3％～1％；所述油溶性引发剂可选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈等。
在步骤3)中，所述升温的温度可升至70～85℃，所述继续反应的时间可为0.5～2h。
在步骤4)中，所述壳层单体的浓度可为0.02～0.2g/ml；所述交联剂相对于壳层单体的质量分数可为0.1％～3％；所述交联剂可选自N，N-亚甲基双丙烯酰胺等。
在步骤5)中，所述反应的时间可为23～25h；所述水洗的次数可为3～5次。
本发明采用改性的乳液聚合方法合成核壳结构复合材料，其中核为力学强度较好的聚苯乙烯高分子微球，壳为水凝胶形成的表层。从而在保留水凝胶很好的生物相容性同时，提高了其力学强度。
附图说明
图1为制备的核壳结构复合凝胶微球的红外谱图。在图1中，横坐标为红外光的波数Wave number(cm-1)，纵坐标为红外光的吸收率。
图2为实施例1制备的核壳结构复合凝胶微球的TEM图。在图2中，标尺为50nm。
图3为实施例2制备的核壳结构复合凝胶微球的TEM图。在图3中，标尺为50nm。
图4为实施例3制备的核壳结构复合凝胶微球的TEM图。在图4中，标尺为100nm。
图5为实施例4制备的核壳结构复合凝胶微球的TEM图。在图5中，标尺为50nm。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
步骤1、将反应容器密封，抽真空，通氮气置换后，取0.75g的马来酸18醇聚乙二醇600双酯溶于50ml水后，配制成溶液A，加入反应器中。
步骤2、将0.027g的偶氮二异丁腈溶于2.7g的苯乙烯中，配制成溶液B。
步骤3、将溶液B加入反应器中，搅拌1h后，将反应器升温至80℃，继续反应1.5h。
步骤4、将0.3g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及0.003gN，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于5ml水中，配制成溶液C。
步骤5、将溶液C缓慢滴加到反应体系中，24h后终止反应。抽滤，水洗3次。得到核壳结构复合凝胶微球。
产物的化学结构经红外分析，结果如图1，从图1中可以看到，在3000cm-1左右有明显的吸收峰，它是苯环的一个典型的吸收峰，在指纹区757cm-1和698cm-1处两个较强的吸收峰是单取代苯的特征峰。在1700～2000cm-1的锯齿状的倍频吸收峰是进一步确证单取代苯的存在。1500cm-1左右的尖锐吸收峰是酰胺基的一个特征吸收峰，波数为1097cm-1附近有磺酸基的特征吸收峰，这些都说明聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及聚苯乙烯双层核壳结构复合材料的成功制备。
产物的结构经JEM-2100高分辨透射电镜分析，结果如图2所示，内核为聚苯乙烯微球，外壳为聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水凝胶。
实施例2
步骤1、将反应容器密封，抽真空，通氮气置换后，取0.5g的马来酸18醇聚乙二醇600双酯溶于50ml水中，配制成溶液A，加入反应器中。
步骤2、将0.018g的过氧化苯甲酰溶于3g的苯乙烯中，配制成溶液B。
步骤3、将溶液B加入反应器中，搅拌0.5h后，将反应器升温至70℃，继续反应2h。
步骤4、将1g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及0.03gN，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于5ml水中，配制成溶液C。
步骤5、0.5h后将水溶液C缓慢滴加到反应容器，25h后终止反应。抽滤，水洗4次。得到核壳结构复合凝胶微球。
产物的结构经JEM-2100高分辨透射电镜分析，结果如图3所示，内核为聚苯乙烯微球，外壳为聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水凝胶，且加入的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸增加，壳层的水凝胶厚度增大。
实施例3
步骤1、将反应容器密封，抽真空，通氮气置换后，取0.25g的马来酸18醇聚乙二醇400双酯溶于50ml水中，配制成溶液A，加入反应器中。
步骤2、将0.003g的过氧化苯甲酰溶于1g的苯乙烯中，配制成溶液B。
步骤3、将溶液B加入反应器中，搅拌1.5h后，将反应器升温至80℃，继续反应2h。
步骤4、将1g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及0.02gN，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于5ml水中，配制成溶液C。
步骤5、将溶液C缓慢滴加到反应容器，23h后终止反应。抽滤，水洗5次。得到核壳结构复合凝胶微球。
产物的结构经JEM-2100高分辨透射电镜分析，结果如图4所示，内核为聚苯乙烯微球，外壳为聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水凝胶.
实施例4
步骤1、将反应容器密封，抽真空，通氮气置换后，取0.5g的马来酸18醇聚乙二醇600双酯溶于50ml水中，配制成溶液A，加入反应器中。
步骤2、将0.01g的偶氮二异丁腈溶于1g苯乙烯中，配制成溶液B。
步骤3、将溶液B加入反应器中，搅拌2h后，将反应器升温至85℃。继续反应0.5h。
步骤4、将0.1g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及0.005gN，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于5ml水中，配制成溶液C。
步骤5、0.5h后将水溶液C缓慢滴加到反应容器，24h后终止反应。抽滤，水洗4次，得到核壳结构复合凝胶微球。
产物的结构经JEM-2100高分辨透射电镜分析，结果如图5所示，内核为聚苯乙烯微球，外壳为聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水凝胶。
Claims (8)
1.一种核壳结构复合凝胶微球，其特征在于由内核聚合物和壳层水凝胶组成，按质量百分比，内核聚合物为50%～90%、壳层水凝胶为10%～50%；所述内核聚合物由不溶于水的苯乙烯内核单体聚合而成；所述壳层聚合物由生物相容性好的水溶性单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合而成。
2.如权利要求1所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将反应容器密封，抽真空，通氮气置换后，将可交联的水溶性表面活性剂溶于水中，制成溶液A，再加入反应器中；
2）将油溶性引发剂溶于内核单体中，配制成溶液B；
3）将溶液B加入反应器中，搅拌后升温继续反应；
4）将壳层单体和交联剂溶于水中，配制成溶液C；
5）将溶液C加入步骤3）的反应体系中反应，然后抽滤，水洗，得到核壳结构复合凝胶微球。
3.如权利要求2所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述可交联的水溶性表面活性剂溶液A的浓度为5～15mg/ml。
4.如权利要求2所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述可交联的水溶性表面活性剂选自马来酸18醇聚乙二醇400双酯、马来酸18醇聚乙二醇600双酯、马来酸18醇聚乙二醇1000双酯中的至少一种。
5.如权利要求2所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述内核单体相对于溶液A的浓度为0.02～0.06g/ml；所述油溶性引发剂相对于内核单体的质量分数为0.3%～1%；所述油溶性引发剂选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
6.如权利要求2所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于在步骤3）中，所述升温的温度是升至70～85℃，所述继续反应的时间为0.5～2h。
7.如权利要求2所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述壳层单体的浓度为0.02～0.2g/ml；所述交联剂相对于壳层单体的质量分数为0.1%～3%；所述交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
8.如权利要求2所述的一种核壳结构复合凝胶微球的制备方法，其特征在于在步骤5）中，所述反应的时间为23～25h；所述水洗的次数为3～5次。
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