CN102327761B

CN102327761B - 一种聚合物复合微珠及其制备方法

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Publication number: CN102327761B
Application number: CN 201110211076
Authority: CN
Inventors: 俞昊; 朱树琦; 马骁; 朱美芳; 傅武兴; 郑阳; 杨玢
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102327761A

Abstract

本发明涉及一种聚合物复合微珠及其制备方法，该微珠包括内核和外壳，为核壳结构；内核由两个半球形的聚合物液滴组成，外壳由与核不相容的聚合物液滴组成；其中内核直径为50微米到1毫米，内核数量为1-3个，外壳直径为100微米到1.5毫米。其制备方法包括：将壳层聚合物溶液和两种核层聚合物溶液同时导入微管中，形成微球，然后在所述的微管中引入水，最后将壳层固化即得。本发明的复合微珠可通过多级微管反应器制备得到，其直径和结构可由微管反应器的结构以及制备参数控制；本发明的复合微珠可应用于药物载体和释放、细胞移植与培养、微反应器以及显示设备等领域；本发明的制备方法操作简单，步骤少，成本低，对设备的要求不高。

Description

一种聚合物复合微珠及其制备方法

技术领域

本发明属于聚合物微珠及其制备领域，特别涉及一种种聚合物复合微珠及其制备方法。

背景技术

聚合物微珠在药物载体和释放、细胞培养、聚合反应、涂料、化妆品等高端和民用领域。制备聚合物微珠通常会采用热力学或者机械的方法，如乳化法和相分离法。这些方法简单易行，但是其缺点也是显而易见的。这些方法对液滴的粒径无法精确控制，具有较大的粒径分布，而聚合物液滴由于粘度高于溶剂，造成在制备过程中的粒径分布更宽；乳化和相分离等方法通常只能得到单相的聚合物液滴，而无法得到内部结构更为复杂的微珠结构。因此对于一些尺寸要求更高、结构更为复杂的聚合物微珠，则需要采用一些新的方法来实现。

近年来，通过微流体反应器的方法制备复合微珠受到了重视。这种方法可以通过控制微流体反应器的结构和加工参数，非常简便的得到具有尺寸均一、结构复杂的聚合物复合微珠。微流体反应器具有可设计性，得到的结构也具有可调控性，可以满足多种高端领域的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物复合微珠及其制备方法，该复合微珠的直径和结构可由微管反应器的结构以及制备参数控制，该制备方法操作简单，步骤少，成本低，对设备的要求不高

本发明的一种聚合物复合微珠，该微珠包括内核和外壳，为核壳结构，内核由两个半球形的聚合物液滴组成，外壳由与核不相容的聚合物液滴组成。

所述的内核直径为50微米到1毫米，内核数量为1-3个；外壳直径为100微米到1.5毫米。

所述的两个半球形的聚合物液滴各采用不同的聚合物，所述聚合物均选自海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚烯乙醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡啶、水溶性蛋白质中的一种；该两个半球形的聚合物液滴均使用溶剂水、乙醇、甲醇、乙酸、丙酮等低级醇、酮、酸的一种或几种复配；上述的溶剂将聚合物溶解后得到核层聚合物溶液。

所述的两个半球形的聚合物液滴中可添加不同的药物、染料或者无机粉体。

所述的与核不相容的聚合物液滴采用的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、反应性超支化大分子(端基为环氧键、碳碳双键、氨基或羟基等反应性基团)、聚苯乙烯、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯共聚物中一种或几种；该液滴使用溶剂为苯、甲苯、白油、硅油、植物油、二氯甲烷、三氯甲烷、苯酚、二氯乙烷、液体石蜡、液态烷烃中的一种或者多种复配；上述的溶剂将聚合物溶解后得到壳层聚合物溶液。

上述的溶剂为不挥发性溶剂时，添加异氰酸酯、二酰氯的一种或几种(添加量为外壳所采用聚合物和溶剂质量之和的5-20％)，优选为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。

所述的两个半球形的聚合物液滴的质量浓度各为1-5％，所述的与核不相容的聚合物液滴的质量浓度为1-5％。

本发明的聚合物复合微珠的基本结构如图1所示。

本发明的一种聚合物复合微珠的制备方法，包括：

将壳层聚合物溶液和两种核层聚合物溶液同时导入微管中，形成微球，然后在所述的微管中引入水，最后将壳层固化即得；其中壳层溶液推进速率为核层溶液体积流速的2-10倍，水的引入速度是壳层溶液的体积流速的1-100倍。

所述的壳层固化采用挥发、加热、萃取、碱洗、交联剂交联中的一种或几种。

所述的引入的水中添加质量百分比为1-10％的表面活性剂，使微珠在水中稳定。

通过控制各级微管管径，以及各组分溶液的流速，可以调节微珠内外层的大小，以及内核的数量。

本发明通过设计微流体反应器和调控聚合物溶液之间的相互作用，得到具有多级复合结构的聚合物复合微珠，有望应用于药物载体和释放、细胞移植与培养、微反应器以及显示设备等领域。

本发明的复合微珠的主要特征是：微珠外层部分由一种与内层不相容的聚合物组成；微珠内层部分由两个半球形的聚合物液滴组成，两半球之间的界面通过反应、电荷作用或特异性作用粘结在一起；外层包覆一个或多个内层微球。

有益效果

(1)本发明的复合微珠可通过多级微管反应器制备得到，其直径和结构可由微管反应器的结构以及制备参数控制；

(2)本发明的复合微珠可应用于药物载体和释放、细胞移植与培养、微反应器以及显示设备等领域；

(3)本发明的制备方法操作简单，步骤少，成本低，对设备的要求不高。

附图说明

图1为聚合物复合微珠的结构示意图；

图2为制备聚合物复合微珠的微流体装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

下面实施例中溶液的浓度如无具体指明，均为质量浓度。

实施例1

以2％聚苯乙烯磺酸钠水溶液和2％壳聚糖的乙酸/水溶液分别作为核层A和B，以5％聚乳酸/二氯甲烷作为壳层，核层和壳层速度比为1∶2，水和壳层速度比为30∶1，微管直径300微米，得到的微珠直径200微米，核层80微米，每个微珠内部包含3个核，壳层通过溶剂挥发凝固。

实施例2

以2％羟甲基纤维素钠水溶液和2％聚丙烯酰胺水溶液分别作为核层A和B，以3％聚乙烯/白油溶液作为壳层，核层和壳层速度比为1∶5，水和壳层速度比为1∶1，微管直径2毫米，得到的微珠直径1.5毫米，核层1毫米，每个微珠内部包含1个核，壳层通过溶剂萃取凝固。两核层分别添加不同的药物，得到药物缓释微珠。

实施例3

以5％聚乙烯基吡咯烷酮乙醇溶液和4％聚乙烯醇水溶液分别作为核层A和B，以硅油作为壳层，壳层中添加甲苯二异氰酸酯作为成膜剂。核层和壳层速度比为1∶10，水和壳层速度比为100∶1，微管直径500微米，得到的微珠直径400微米，核层150微米，每个微珠内部包含1个核。核层两组分，一组分添加四氧化三铁粉末另一组分添加二氧化钛粉末或水溶性染料，得到磁性响应显色微球。

实施例4

以3％海藻酸钠水溶液和2％聚乙烯亚胺水溶液分别作为核层A和B，以2％聚对苯二甲酸乙二酯/苯酚/二氯乙烷作为壳层，壳层通过碱洗和挥发固化。核层和壳层速度比为1∶5，水和壳层速度比为5∶1，微管直径150微米，得到的微珠直径100微米，核层50微米，每个微珠内部包含1个核。

实施例5

以5％聚乙二醇/甲醇溶液和4％丝素蛋白水溶液分别作为核层A和B，以3％聚丙烯/液体石蜡作为壳层，核层和壳层速度比为1∶3，水和壳层速度比为3∶1，壳层通过萃取固化。微管直径700微米，得到的微珠直径600微米，核层250微米，每个微珠内部包含2个核。

实施例6

以2％聚丙烯酸钠水溶液和4％聚乙烯吡啶水溶液分别作为核层A和B，以5％聚苯乙烯/苯溶液作为壳层，核层和壳层速度比为1∶2，水和壳层速度比为50∶1，壳层通过溶剂挥发固化。微管直径500微米，得到的微珠直径400微米，核层200微米，每个微珠内部包含2个核。

实施例7

以4％聚乙二醇丙酮溶液和4％丝素蛋白水溶液分别作为核层A和B，以3％聚羟基丁酸酯/三氯甲烷溶液作为壳层，核层和壳层速度比为1∶2，水和壳层速度比为20∶1，壳层通过溶剂挥发固化。微管直径500微米，得到的微珠直径400微米，核层250微米，每个微珠内部包含1个核。

实施例8

以4％海藻酸钠溶液和4％壳聚糖乙酸水溶液分别作为核层A和B，以3％末端带氨基的超支化聚酰胺酯/三氯甲烷溶液作为壳层，水中添加5％戊二醛作为交联剂。核层和壳层速度比为1∶2，添加交联剂的水和壳层速度比为50∶1。外壳先发生交联，然后通过溶剂挥发固化。微管直径300微米，得到的微珠直径250微米，核层150微米，每个微珠内部包含1个核。

Claims

1.一种聚合物复合微珠，其特征在于：该微珠包括内核和外壳，为核壳结构；内核由两个半球形的聚合物液滴组成，外壳由与核不相容的聚合物液滴组成；其中，与核不相容的聚合物液滴采用的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、反应性超支化大分子、聚苯乙烯、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯共聚物中一种或几种；该液滴使用的溶剂为苯、甲苯、白油、硅油、植物油、二氯甲烷、三氯甲烷、苯酚、二氯乙烷、液体石蜡、液态烷烃中的一种或者多种复配；溶剂为不挥发性溶剂时，添加异氰酸酯、二酰氯的一种或几种，添加量为外壳所采用聚合物和溶剂质量之和的5-20%；两个半球形的聚合物液滴的质量浓度各为1-5%，所述的与核不相容的聚合物液滴的质量浓度为1-5%。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物复合微珠，其特征在于：所述的内核直径为50微米到1毫米，内核数量为1-3个；所述的外壳直径为100微米到1.5毫米。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物复合微珠，其特征在于：所述的两个半球形的聚合物液滴各采用不同的聚合物，该聚合物均选自海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚烯乙醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡啶、水溶性蛋白质中的一种；该两个半球形的聚合物液滴的溶剂为水、乙醇、甲醇、乙酸、丙酮中一种或几种复配。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物复合微珠，其特征在于：所述的两个半球形的聚合物液滴中添加不同的药物、染料或者无机粉体。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物复合微珠，其特征在于：所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。

6.一种如权利要求1所述的聚合物复合微珠的制备方法，包括：

7.根据权利要6所述的一种聚合物复合微珠的制备方法，其特征在于：所述的壳层固化采用挥发、加热、萃取、碱洗、交联剂交联中的一种或几种；所述的水中加入质量百分比为1-10%的表面活性剂。