CN103691376B

CN103691376B - 以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法

Info

Publication number: CN103691376B
Application number: CN201310720673.XA
Authority: CN
Inventors: 韩晓军; 杨帆; 马生华
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: CN103691376A

Abstract

以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，属于微纳米技术领域。所述方法为：制备水包油微乳液；制备带正电的聚电解质修饰的PS（聚苯乙烯）羧基小球或Fe₃O₄磁性纳米粒子的混悬液；以水包油微乳液为模板制备微胶囊。本发明利用聚电解质间的静电作用对水包油为模板的微乳液进行层层组装制得了微胶囊，这种方法操作简单，条件温和，可以自由控制微胶囊囊壁的厚度，制得的微胶囊的囊壁稳定，对有机溶剂、酸、碱、高温等稳定。当应用甲苯、氯仿等作为模板时可以用乙醇并配合蒸发的方法轻松除去，并且通过简单的操作即可将其他水溶性药物装载入微胶囊中；而当应用植物油或其他天然无毒油相时则无需除去直接用于脂溶性药物装载。

Description

以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法

技术领域

本发明属于微纳米技术领域，涉及一种微胶囊的制备方法，具体涉及一种以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法。

背景技术

微胶囊是由固体壁壳包裹的微米尺寸的微型容器。目前制备微胶囊的方法主要有乳液聚合、界面聚合和相分离凝聚等方法，和这些方法相比，层层组装技术制备微胶囊的显著优越性在于能够在纳米尺度上对胶囊囊壁的组成、结构、厚度、表面状态、结构形态进行准确的控制。常用的微胶囊模板一般为固体模板，包括CaCO₃、SiO₂、MF（三聚氰胺甲醛）粒子等皆为常用的微胶囊的模板，应用这些模板制备微胶囊后一般需要引入一些其他溶剂来将这些模板去除，而这些溶剂常常具有强腐蚀性且不易彻底分离除去等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，采用液体模板，即水包油微乳液，在微胶囊制备后期只需利用乙醇伴随加热的方法即可制备得到中空微胶囊，并且要载入的药品只需通过浸泡的方式即可载入微胶囊中，避免了比较强的有机溶剂的参与，这样就增加了制得的微胶囊的安全性，并且使其在生化、制药、药物控释、化妆品和催化等领域具有潜在的应用价值。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

（1）以100μl~15ml蒸馏水为水相，1μl~5ml甲苯、植物油、液体石蜡或氯仿为油相，加入0.1~30mg表面活性剂，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基磺酸钠（SDS）的混合物或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，先涡旋1~5min，然后超声5~40min，得到水包油微乳液；

（2）利用静电作用带正电的聚电解质对PS（聚苯乙烯）羧基小球或羧基修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子进行修饰，具体步骤如下：向带正电的聚电解质（浓度为0.1~3mg/ml）中加入1~30μl的PS羧基小球或羧基修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子摇晃，10min~5h后得到经过带正电的聚电解质修饰的PS羧基小球或羧基修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子的混悬液。

（3）将步骤（1）制得的水包油微乳液进行离心处理，去除清液，向其中加入步骤（2）制得的混悬液1ml~15ml，10min~5h后，对其进行离心处理，去除清液，并向其中加入蒸馏水清洗；

（4）然后向其中加入100μl~3ml带负电荷的聚电解质（0.1~3mg/ml）反应10min~5h，离心对其进行清洗1~3次，向其中加入100μl~3ml带正电的聚电解质（0.1~3mg/ml）反应10min~5h，所述带负电荷的聚电解质为PSS（聚苯乙烯磺酸钠）或PAA（聚丙烯酸），带正电的聚电解质为PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）、壳聚糖或PAH（聚烯丙胺盐酸盐）；

（5）重复步骤（4），根据需要组装3~15层得到微胶囊；

（6）向制得的微胶囊中加入1~5ml乙醇，60~70℃加热30min~2h，得到去除了油相的微胶囊。

本发明利用聚电解质间的静电作用对水包油为模板的微乳液进行层层组装制得了微胶囊，这种方法操作简单，条件温和，可以自由控制微胶囊囊壁的厚度，制得的微胶囊的囊壁稳定，对有机溶剂、酸、碱、高温等稳定。当应用甲苯、氯仿等作为模板时可以用乙醇并配合蒸发的方法轻松除去，并且通过简单的操作即可将其他水溶性的溶液装载入微胶囊中；而当应用植物油或其他天然无毒油相时则无需除去直接用于载药即可；因此本发明普遍适用于加载水溶性物质和油溶性物质从而可广泛应用于化学、医药、化妆品、生物等领域。

附图说明

图1为本发明制备微胶囊的流程图；

图2为载入罗丹明B的微胶囊；

图3为以液体石蜡为模板的微胶囊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式按照如下步骤制备微胶囊：

（1）水包油微乳液的制备：先将待反应容器彻底清洗干净，向其中加入100μl~15ml蒸馏水、0.1~30mg十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、0.01~3.0mg十二烷基磺酸钠(SDS)和1μl~5ml甲苯，先涡旋1~5min，使其成为简单的乳液，然后超声5~40min，如图1中步骤①所示。

（2）PS羧基小球/PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）混悬液的制备：向PDDA浓度为0.1~3mg/ml的水溶液中加入1~30μl的PS（聚苯乙烯）羧基小球，摇晃，10min~5h后得到经过PDDA修饰的PS羧基小球的混悬液。

（3）以水包油微乳液为模板制备微胶囊：将制得的水包油微乳液进行离心处理（3000~8000rpm，1~8min），用注射器去除下层清液，如图1步骤②所示，向其中加入PDDA修饰的PS羧基小球混悬液1ml~15ml，10min~5h后，对其进行离心（3000~8000rpm，1~8min），用注射器去除下层清液，并向其中加入蒸馏水清洗（向其中加入适量蒸馏水摇匀、离心，重复此操作1~3次），然后向其中加入与PDDA带相反电荷的聚电解质PSS（聚苯乙烯磺酸钠）（0.1~3mg/ml）反应10min~5h，见图1步骤③；离心并对其进行清洗1~3次，向其中加入PDDA溶液（0.1~3mg/ml）反应10min~5h，见图1步骤④，而后重复图1步骤③、④，根据需要组装3~15层得到微胶囊。

（4）向制得的微胶囊中加入1~5ml乙醇，70℃加热30min~2h，图1步骤⑤，得到去除了甲苯的微胶囊，再向其中加入水溶性物质，比如100μl~1ml的罗丹明B水溶液（0.5mg/ml），图1步骤⑥，3h~24h后，得到载入了罗丹明B的微胶囊（如图2所示）。

本实施方式利用水包油这样的液体模板进行层层组装制备微胶囊，避免了模板去除过程中强极性有机溶剂的参与，利用层层组装的方法又可以实现囊壁厚度的控制，操作简单、快速，最终得到微米级大小的微胶囊。该方法具有一定的普适性。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，在制作水包油过程中，不仅可以应用甲苯作为油相进行实验，而且还可以利用豆油、橄榄油等植物油以及液体石蜡（如图3所示）、氯仿（用氯仿替代甲苯时，离心后产物在下层，待去除的为上层清液，其他步骤同甲苯）等可作为原料的成分进行实验。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一、二不同的是，还可应用CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）替代上述表面活性剂作为水包油的表面活性剂，其用量为0.1~30mg。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一~三不同的是，层层组装过程中的带负电的聚电解质除利用上述PSS外还可换成PAA(聚丙烯酸)等高分子聚电解质；带正电的聚电解质除利用上述PDDA外还可换成PAH(聚烯丙胺盐酸盐)等高分子聚电解质以及壳聚糖等具有电性的天然化合物。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一~四不同的是，第一层用于增加钢性的PS羧基小球可以用人工合成的Fe₃O₄磁性纳米粒子等等效替代；并且针对上述的物质也都进行了实验并且得到了相同的结果从而证实了这种方法的普适性。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，以液体石蜡为例，向含有0.1~30mg十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、0.01~3.0mg十二烷基磺酸钠(SDS)的100μl~15ml蒸馏水中加入1μl~5ml液体石蜡、先涡旋1~5min，使其成为简单的乳液，然后超声5~40min，从而制得以液体石蜡为油相的水包油乳液，其他制备微胶囊的过程同甲苯。

具体实施方式七：本实施方式按照如下步骤制备微胶囊：向待反应容器中加入100μl~15ml蒸馏水、0.1~30mg十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和1μl~5ml豆油，先涡旋1~5min，使其成为简单的乳液，然后超声5~40min，得到表面带均匀正电的以豆油为油相的水包油微乳液，然后对其进行离心处理（3000~8000rpm，1~8min），用注射器去除下层清液，向其中加入带负电的聚电解质PSS（聚苯乙烯磺酸钠）（0.1~3mg/ml）100μl~3ml反应10min~5h，对其进行离心清洗1~3次，向其中加入PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）修饰的PS羧基小球混悬液1ml~15ml，10min~5h后，重复流程图1中的③、④过程即可。

Claims

1.以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

(1)向100μl～15ml水相和1μl～5ml油相的混合液中加入0.1～30mg表面活性剂，先涡旋1～5min，然后超声5～40min，得到水包油微乳液，所述水相为蒸馏水，油相为甲苯、植物油、液体石蜡或氯仿，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基磺酸钠的混合物或十六烷基三甲基溴化铵；

(2)利用静电作用带正电的聚电解质对PS羧基小球或羧基修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子进行修饰，得到经过带正电的聚电解质修饰的PS羧基小球或Fe₃O₄磁性纳米粒子的混悬液；

(3)将步骤(1)制得的水包油微乳液进行离心处理，去除清液，向其中加入步骤(2)制得的混悬液1ml～15ml，10min～5h后，对其进行离心处理，去除清液，并向其中加入蒸馏水清洗；

(4)然后向其中加入100μl～3ml带负电荷的聚电解质反应10min～5h，离心对其进行清洗1～3次，向其中加入100μl～3ml带正电的聚电解质反应10min～5h，所述带负电荷的聚电解质为PSS或PAA，带正电的聚电解质为PDDA、壳聚糖或PAH；

(5)重复步骤(4)，根据需要组装3～15层得到微胶囊；

(6)向制得的微胶囊中加入1～5ml乙醇，60～70℃加热30min～2h，得到去除了油相的微胶囊。

2.根据权利要求1所述的以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，其特征在于所述步骤(2)的具体步骤如下：向带正电的聚电解质中加入1～30μl羧基修饰的PS小球或羧基修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子摇晃，10min～5h后得到经过带正电的聚电解质修饰的PS羧基小球或Fe₃O₄磁性纳米粒子的混悬液。

3.根据权利要求1所述的以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，其特征在于所述带负电荷的聚电解质的浓度为0.1～3mg/ml。

4.根据权利要求1所述的以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，其特征在于所述带正电的聚电解质的浓度为0.1～3mg/ml。

5.根据权利要求1所述的以水包油微乳液作为模板利用层层组装技术制备微胶囊的方法，其特征在于所述离心处理的转速为3000～8000rpm，时间为1～8min。