CN103861535B - 一种单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球及其制备方法和所用的微流体控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球及其制备方法和所用的微流体控制装置，其特征在于：配制极性和非极性的两种分散相溶液、极性成核相溶液和连续相溶液，首先在非极性分散相溶液的剪切作用下，极性成核相在非极性分散相溶液中形成极性核液滴，然后在连续相溶液的剪切作用下，极性和非极性分散相溶液接触形成两个半球极性不同的Janus液滴，此时非极性半球内已经包含了极性核液滴。控制成核相溶液的流量，可以控制极性异性Janus核壳结构液滴非极性部分内极性核的数目；控制极性和非极性分散相的流量比，可以控制极性异性Janus核壳结构液滴的形貌；对液滴进行固化，即得尺寸范围在500～600um，分散系数CV小于3%的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

Description

一种单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球及其制备方法和所用的微流体控制装置

技术领域

本发明涉及极性异性Janus核壳结构凝胶微球的制备领域，具体地说涉及一种形貌、核数量可控的单分散极性异性Janus核壳结构微球及其制备方法和所用装置。

背景技术

Janus微粒指的是含有两种不同化学成分或表面具有不同性质的非对称微粒，表现在微粒两面的力学性能、磁学性能、光学性能、电学性能、表面亲疏水性能（极性）的不同。Janus微粒因两部分的性质不对称，具有附加的定向作用力，借助这一定向作用力，就可以实现粒子在空间上的组装。由于Janus微粒特殊的物理化学性质给自组装功能材料带来的新思路，使这类材料在诸如药物输送、功能表面活性剂、自组装和分子识别、电子纸、光学上午传感器、光子晶体等领域展现出广阔的应用前景。

为了满足一些特殊的用途，需要制备具有复杂结构的Janus微粒。例如在药物输送领域，多种药物需要按照一种设计好的顺序进行定向释放，传统的Janus微粒难以满足这一要求。极性异性Janus核壳结构微球指的是含有两个极性不同的半球，其中一个或者两半球内部含有一个或者若干个核的微粒，它在药物输送领域有着极大的应用前景。为了满足实际需要，在制备极性异性Janus核壳结构微球时，需要方便地控制微球极性和非极性部分的比例，成核的数量，这为制备工作增加了难度。目前国内外尚无成功制备该种微球的报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种形貌、核的数量可控的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种形貌、核的数量可控的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

本发明的还一目的在于提供制备上述形貌、核的数量可控的单分散极性异性Janus凝胶微球所用的装置。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的制备方法，其特点在于：

a、分别配制极性分散相溶液、非极性分散相溶液、极性成核相溶液和连续相溶液；

b、将极性成核相溶液通入极性成核相毛细管，非极性分散相溶液在极性成核相毛细管的流出端口处连续剪切所述极性成核相溶液，形成带有极性核液滴的非极性分散相溶液；

c、将极性分散相溶液和带有极性核液滴的非极性分散相溶液分别通入并排固定、流出端口相贴靠且流出端口端面相平齐的极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管，在极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管的流出端口处，极性分散相溶液和带有极性核液滴的非极性分散相溶液相接触，并被连续相溶液剪切，形成单分散极性异性Janus核壳结构液滴；Janus核壳结构液滴由极性部分和非极性部分构成、且在非极性部分中包裹着极性核；

d、对所述单分散极性异性Janus核壳结构液滴进行固化，即得单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

本发明的制备方法，其特点也在于：

所述极性分散相溶液中各原料按质量份的配比为：丙烯酰胺10%；双丙烯酰胺（甲叉）1.5%；过硫酸铵0.5%；表面活性剂0.5%；余量为去离子水；

所述非极性分散相溶液为质量浓度为4%的紫杉醇（HCPK）的二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）溶液；

所述连续相溶液为二甲基硅油（分析纯，粘度约为500mPa·s，密度约为0.966~0.975g/ml。）；

所述极性成核相溶液中各原料按质量份的配比为：丙烯酰胺10%；双丙烯酰胺（甲叉）1.5%；过硫酸铵0.5%；表面活性剂0.5%；余量为去离子水。

所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）或十二烷基硫酸钠（SDS）。表面活性剂起着降低表面张力的作用。

所述固化是通过依次经紫外灯照射及水浴加热实现。由于极性异性Janus核壳结构液滴中极性部分和极性核容易发生融合，破坏结构，因此要对液滴进行快速固化。紫外灯直接照射在液滴流过的透明的软管上，在紫外光的作用下，Janus核壳结构液滴的非极性部分首先固化。再用回收容器收集半固化的极性异性Janus核壳结构液滴，用水浴锅对回收容器进行加热，随着温度上升，极性异性Janus核壳结构液滴的极性部分和极性核也随之固化，获得结构稳定的极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

在步骤b中通过调控极性成核相溶液的流量，调控单分散极性异性Janus核壳结构液滴中非极性部分所包裹的极性核的数量。

在步骤c中通过调控极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，调控单分散极性异性Janus核壳结构液滴中极性部分和非极性部分的体积比。

本发明制备的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球，由极性部分和非极性部分构成球状结构，其特点在于：在所述非极性部分中包裹着极性核。

本发明所用的微流体控制装置，其特点在于：包括分别安装在非极性分散相注射泵、极性成核相注射泵、极性分散相注射泵和连续相注射泵上的非极性分散相注射器、极性成核相注射器、极性分散相注射器和连续相注射器；第一T型三通和第二T型三通；紫外灯；回收容器及水浴锅；

所述非极性分散相注射器通过非极性分散相导管与第一T型三通的第一端口相连通；第一T型三通的第二端口与非极性分散相毛细管的流入端口连通；第一T型三通的第三端口与第一T型三通的第二端口处在同一直线上；极性成核相毛细管的流出端口经第一T型三通的第二端口插入在非极性分散相毛细管中，极性成核相毛细管的流入端口经第一T型三通的第三端口与极性成核相注射器相连通；

所述连续相注射器通过连续相导管与第二T型三通的第一端口相连通；第二T型三通的第二端口连通有输出导管；第二T型三通的第三端口与第二T型三通的第二端口处在同一直线上；非极性分散相毛细管和极性分散相毛细管并列设置在第二T型三通中，且流出端口经第二T型三通的第二端口插入在输出导管中，极性分散相毛细管的流入端口经第二T型三通的第三端口与极性分散相注射器相连通；非极性分散相毛细管和极性分散相毛细管的流出端口相贴靠、并且流出端口端面相平齐；

在所述输出导管的流道上设置有紫外灯，在所述输出导管的输出端口设置有回收容器；

所述回收容器放置在水浴锅内。

所述第一T型三通与非极性分散相导管通过螺纹连接；

所述第二T型三通与连续相导管及输出导管通过螺纹连接；

所述极性成核相毛细管与第一T型三通的第三端口的接口处、所述非极性分散相毛细管与第一T型三通的第二端口的接口处、以及非极性分散相毛细管和极性分散相毛细管与第二T型三通的第三端口的接口处各设置有密封套管，所述密封套管与相应的第一T型三通及第二T型三通通过螺纹连接。

优选的，非极性分散相毛细管由疏水材料制作，非极性分散相毛细管和极性分散相毛细管可通过胶水固定。非极性分散相毛细管由疏水材料制作，因为要保证非极性分散相毛细管内的极性核完整，若非极性分散相毛细管是亲水的，则极性核在其中易与管壁发生润湿，液滴不能保持。

优选的，非极性分散相导管、连续相导管及输出导管选用聚四氟乙烯管。

连续相导管外径为1600μm，内径为1000μm；非极性分散相毛细管外径为245~750μm，内径为98~540μm；极性成核相毛细管的外径为90~200μm，内径为20~90μm；极性分散相毛细管外径为245~750μm，内径为98~540μm；非极性分散相导管与输出导管的外径为1600~3200μm，内径为500~1600μm。

本发明采用微流体控制装置制备形貌、核大小以及数量可控的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。作为极性成核相溶液、分散相的极性和非极性溶液在注射泵的推动下流入微流体控制器中各自的毛细管中，极性成核相溶液首先在极性成核相毛细管的流出端口被非极性分散相溶液剪切成液滴，随着非极性分散相溶液流出，成为非极性分散相部分的极性核。在非极性分散相毛细管和极性分散相毛细管的流出端口，当极性分散相溶液和带有极性核液滴的非极性分散相溶液流出时，在连续相溶液的剪切力作用形成液滴，当界面张力满足一定的条件时，形成单分散极性异性Janus核壳结构液滴，Janus核壳结构液滴由极性部分和非极性部分构成、且在非极性部分中包裹着一个或者若干个极性核。此时Janus核壳结构液滴并不稳定，其极性部分易于非极性部分的极性核融合，因此需要对液滴进行快速固化。液滴的整体尺寸受分散相和连续相的界面张力、粘度、流速、毛细管流出端口尺寸等因素的影响，在固定上述制备参数下可以连续获得尺寸均一的Janus核壳结构液滴，经过交联固化反应后即可获得单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。通过调控极性成核相溶液的流量，调控单分散极性异性Janus核壳结构液滴中非极性部分所包裹的极性核的数量；通过调控极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，调控单分散极性异性Janus核壳结构液滴中极性部分和非极性部分的体积比。通过这些手段可以实现形貌、核大小以及数量可控的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的制备。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明的制备方法成功制备了由极性部分和非极性部分构成、且在非极性部分中包裹着极性核的Janus核壳结构凝胶微球，方法简单，所得微球形态较好，粒径均一；

2、本发明通过调控极性成核相溶液的流量，实现了Janus核壳结构液滴中非极性部分所包裹的极性核数量的调控；通过调控极性分散相溶液和带有极性成核相液滴的非极性分散相溶液的流量比，实现了Janus核壳结构液滴中极性部分和非极性部分的体积比的调控；

3、本发明的微流体控制装置装配和拆卸简便，成本低，产率高，适宜于大规模生产。

附图说明

图1为实施例1制备的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的光学显微图片；

图2为实施例2制备的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的光学显微图片；

图3为实施例3制备的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的光学显微图片；

图4为实施例4制备的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的光学显微图片；

图5为本发明微流体控制装置示意图；

图6为本发明微流体控制装置A部位放大示意图；

图7为本发明微流体控制装置B部位放大示意图；

图中标号：1-1非极性分散相注射泵；1-2极性成核相注射泵；1-3连续相注射泵；1-4极性分散相注射泵；2-1非极性分散相注射器；2-2极性成核散相注射器；2-3连续相注射器；2-4极性分散相相注射器；3非极性分散相导管；4极性成核相毛细管；5第一T型三通；6连续相导管；7极性分散相毛细管；8非极性分散相毛细管；9第二T型三通；10输出导管；11紫外灯；12单分散极性异性Janus核壳结构液滴；13回收容器；14水浴锅；15密封套管；16极性核液滴。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明相关内容。需要指出的是，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，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。

取两组的2g丙烯酰胺、0.3g双丙烯酰胺、0.1g过硫酸铵混合，0.1g十二烷基苯磺酸钠（SDBS），再加水至20g，磁力搅拌溶解，分别配成极性分散相溶液和极性成核相溶液。

将上述极性分散相溶液、极性成核相溶液和非极性分散相溶液分别装入1mL的注射器中，置于相应的注射泵上，连接微流体控制装置。再取二甲基硅油作为连续相溶液置于20mL连续相注射器中，并安装在连续相注射泵上，连接微流体控制装置。设置极性分散相溶液的流量为2μL·min^-1，非极性分散相溶液的流量为3μL·min^-1，极性成核相溶液流量为0.3μL·min^-1，连续相溶液的流量为150μL·min^-1，极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径245/98μm，非极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径360/252μm，极性成核相毛细管尺寸为：外径/内径146/73μm；输出导管尺寸为：外径/内径1600/1000μm，连续相导管尺寸为：外径/内径：1600/1000μm，非极性分散相导管尺寸为：外径/内径：1600/800μm。开启微流体控制装置，制备极性异性Janus核壳结构液滴。对生成的液滴进行紫外灯快速照射使得单分散极性异性Janus核壳结构液滴中非极性部分固化，其中紫外灯11强度为18W/cm²，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器13收集半固化的液滴，再用水浴锅14对回收容器13进行加热，对单分散极性异性Janus核壳结构液滴极性部分和极性核固化，水浴温度在65~75℃，加热时间约为5分钟，获得单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

在显微镜下观察其形貌结构并拍照，如图1所示。由图可见，所获极性异性Janus核壳结构凝胶微球粒径均一，平均尺寸为503.4μm，分散系数1.41%，极性与非极性部分的体积比为2:3，核数量为1个。

实施例2

取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。

取两组的2g丙烯酰胺、0.3g双丙烯酰胺、0.1g过硫酸铵混合，0.1g十二烷基苯磺酸钠（SDBS），再加水至20g，磁力搅拌溶解，分别配成极性分散相溶液和极性成核相溶液。

将上述极性分散相溶液、极性成核相溶液和非极性分散相溶液分别装入1mL的注射器中，置于相应的注射泵上，连接微流体控制装置。再取二甲基硅油作为连续相溶液置于20mL连续相注射器中，并安装在连续相注射泵上，连接微流体控制装置。设置极性分散相溶液的流量为2μL·min^-1，非极性分散相溶液的流量为3μL·min^-1，极性成核相溶液流量为0.6μL·min^-1，连续相溶液的流量为150μL·min^-1，极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径245/98μm，非极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径360/252μm，极性成核相毛细管尺寸为：外径/内径146/73μm，输出导管尺寸为：外径/内径1600/1000μm，连续相导管尺寸为：外径/内径：1600/1000μm，非极性分散相导管尺寸为：外径/内径：1600/800μm。开启微流体控制装置，制备极性异性Janus核壳结构液滴。对生成的液滴进行紫外灯快速照射使得单分散极性异性Janus核壳结构液滴中非极性部分固化，其中紫外灯11强度为18W/cm²，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器13收集半固化的液滴，再用水浴锅14对回收容器13进行加热，对单分散极性异性Janus核壳结构液滴极性部分和极性核固化，水浴温度在65~75℃，加热时间约为5分钟，单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

在显微镜下观察其形貌结构并拍照，如图2所示。由图可见，所获极性异性Janus核壳结构凝胶微球粒径均一，平均尺寸为560um，分散系数为1.11%，极性与非极性部分的体积比为2:3，核数量为2个。

实施例3

取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。

取两组的2g丙烯酰胺、0.3g双丙烯酰胺、0.1g过硫酸铵混合，0.1g十二烷基苯磺酸钠（SDBS），再加水至20g，磁力搅拌溶解，分别配成极性分散相溶液和极性成核相溶液。

将上述极性分散相溶液、极性成核相溶液和非极性分散相溶液分别装入1mL的注射器中，置于相应的注射泵上，连接微流体控制装置。再取二甲基硅油作为连续相溶液置于20mL连续相注射器中，并安装在连续相注射泵上，连接微流体控制装置。设置极性分散相溶液的流量为2μL·min^-1，非极性分散相溶液的流量为3μL·min^-1，极性成核相溶液流量为0.9μL·min^-1，连续相溶液的流量为150μL·min^-1，极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径245/98μm，非极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径360/252μm，极性成核相毛细管尺寸为：外径/内径146/73μm，输出导管尺寸为：外径/内径1600/1000μm，连续相导管尺寸为：外径/内径：1600/1000μm，非极性分散相导管尺寸为：外径/内径：1600/800μm。开启微流体控制装置，制备极性异性Janus核壳结构液滴。对生成的液滴进行紫外灯快速照射使得单分散极性异性Janus核壳结构液滴中非极性部分固化，其中紫外灯11强度为18W/cm²，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器13收集半固化的液滴，再用水浴锅14对回收容器13进行加热，对单分散极性异性Janus核壳结构液滴极性部分和极性核固化，水浴温度在65~75℃，加热时间约为5分钟，获得。

在显微镜下观察其形貌结构并拍照，如图3所示。由图可见，所获单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球均一，尺寸在550~600μm，分散系数小于3%，极性与非极性部分的体积比为2:3，核数量为3个。

比较实例1、2、3可知，在保持其他条件不变的情况下，极性成核相溶液的流量由0.3μL·min^-1增加到0.6μL·min^-1，再增加到0.9μL·min^-1时，单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球非极性部分中极性核的数量分别是1、2、3，可以推论，若继续增加极性成核相的流量，极性核的数量可以继续提高，由此可见通过控制极性成核相的流量来调控单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球非极性部分中极性核的数量是可行的。

实施例4

取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。

取两组的2g丙烯酰胺、0.3g双丙烯酰胺、0.1g过硫酸铵混合，0.1g十二烷基苯磺酸钠（SDBS），再加水至20g，磁力搅拌溶解，配成极性分散相和成核相溶液。

将上述极性分散相溶液、极性成核相溶液和非极性分散相溶液分别装入1mL的注射器中，置于相应的注射泵上，连接微流体控制装置。再取二甲基硅油作为连续相溶液置于20mL连续相注射器中，并安装在连续相注射泵上，连接微流体控制装置。设置极性分散相溶液的流量为2μL·min^-1，非极性分散相溶液的流量为3μL·min^-1，极性成核相溶液流量为0.3μL·min^-1，连续相溶液的流量为150μL·min^-1，极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径245/98μm，非极性分散相毛细管尺寸为：外径/内径360/252μm，极性成核相毛细管尺寸为：外径/内径146/73μm，输出导管尺寸为：外径/内径1600/1000μm，连续相导管尺寸为：外径/内径：1600/1000μm，非极性分散相导管尺寸为：外径/内径：1600/800μm。开启微流体控制装置，制备极性异性Janus核壳结构液滴。对生成的液滴进行紫外灯快速照射使得单分散极性异性Janus核壳结构中非极性部分固化，其中紫外灯11强度为18W/cm²，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器13收集半固化的液滴，再用水浴锅14对回收容器13进行加热，对单分散极性异性Janus核壳结构液滴极性部分和极性核固化，水浴温度在65~75℃，加热时间约为5分钟，获得单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。在显微镜下观察其形貌结构并拍照，如图4a所示。

再分别设置极性分散相溶液的流量与非极性分散相溶液的流量为1μL·min^-1、2μL·min^-1和1μL·min^-1、3μL·min^-1，重复以上操作，获得图4b、4c。图4a、4b、4c中单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球极性部分与非极性部分的体积比分别为1:1、1:2、1:3，由此可见，通过控制极性分散相溶液的流量与非极性分散相溶液的流量的比例，可以调控单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球极性部分与非极性部分的体积比，实现对其形貌的调控。

实施例5

如图5、图6和图7所示，本实施例的微流体控制装置包括分别安装在非极性分散相注射泵1-1、极性成核相注射泵1-2、极性分散相注射泵1-4和连续相注射泵1-3上的非极性分散相注射器2-1、极性成核相注射器2-2、极性分散相注射器2-4和连续相注射器2-3；第一T型三通5和第二T型三通9；紫外灯11；回收容器13及水浴锅14；

非极性分散相注射器2-1通过非极性分散相导管3与第一T型三通的第一端口相连通；第一T型三通的第二端口与非极性分散相毛细管8的流入端口连通；第一T型三通的第三端口与第一T型三通的第二端口处在同一直线上；极性成核相毛细管4的流出端口经第一T型三通的第二端口插入在非极性分散相毛细管8中，极性成核相毛细管4的流入端口经第一T型三通的第三端口与极性成核相注射器2-2相连通；

连续相注射器2-3通过连续相导管6与第二T型三通的第一端口相连通；第二T型三通的第二端口连通有输出导管10；第二T型三通的第三端口与第二T型三通的第二端口处在同一直线上；非极性分散相毛细管8和极性分散相毛细管7并列设置在第二T型三通9中，且流出端口经第二T型三通的第二端口插入在输出导管10中，极性分散相毛细管7的流入端口经第二T型三通的第三端口与极性分散相注射器2-4相连通；非极性分散相毛细管8和极性分散相毛细管7的流出端口相贴靠、并且流出端口端面相平齐；

在输出导管10的流道上设置有紫外灯11，在输出导管10的输出端口设置有回收容器13；

回收容器13放置在水浴锅14内。

第一T型三通5与非极性分散相导管3通过螺纹连接；第二T型三通9与连续相导管6、输出导管10分别通过螺纹连接；具体实施中，第一T型三通5和第二T型三通9的三个端口内设有内螺纹；非极性分散相导管3、连续相导管6及输出导管10设有与之配合的外螺纹。

极性成核相毛细管4与第一T型三通的第三端口的接口处、非极性分散相毛细管8与第一T型三通的第二端口的接口处、以及非极性分散相毛细管8和极性分散相毛细管7与第二T型三通的第三端口的接口处各设置有用于密封的密封套管15，密封套管15与相应的第一T型三通及第二T型三通通过螺纹连接。

具体实施中，密封套管15与两个T型三通连接的一端外侧设有与T型三通的内螺纹相匹配的外螺纹；密封套管15的2个底面为带有通孔的密封面，2个通孔在同一轴线上，相应的毛细管穿过相应的通孔插入相应的位置。

非极性分散相毛细管由疏水材料制作，非极性分散相毛细管和极性分散相毛细管可通过胶水固定。非极性分散相毛细管由疏水材料制作，因为要保证非极性分散相毛细管内的极性核完整，若非极性分散相毛细管是亲水的，则极性核在其中易与管壁发生润湿，液滴不能保持。

使用时，将极性分散相溶液、非极性分散相溶液、极性成核相溶液和连续相溶液分别装入极性分散相相注射器、非极性分散相注射器、极性成核散相注射器及连续相注射器，启动相应注射泵，极性成核相溶液在极性成核相毛细管中流动，在流出端口处、位于非极性分散相毛细管内，被非极性分散相溶液剪切形成极性核液滴16；带有极性核液滴的非极性分散相溶液在非极性分散相毛细管内流动，极性分散相溶液在极性分散相毛细管内流动，在两个毛细管平齐的流出端口处，极性分散相溶液和带有极性核液滴的非极性分散相溶液相接触，并被通过连续相导管导入的连续相溶液剪切，形成单分散极性异性Janus核壳结构液滴12；单分散极性异性Janus核壳结构液滴在输出导管内流动，过程中被紫外灯照射固化，流入回收容器，在回收容器中进一步通过水浴锅加热固化，形成单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球的制备方法，其特征在于：

a、分别配制极性分散相溶液、非极性分散相溶液、极性成核相溶液和连续相溶液；

b、将极性成核相溶液通入极性成核相毛细管，非极性分散相溶液在极性成核相毛细管的流出端口处连续剪切所述极性成核相溶液，形成带有极性核液滴的非极性分散相溶液；

c、将极性分散相溶液和带有极性核液滴的非极性分散相溶液分别通入并排固定、流出端口相贴靠且流出端口端面相平齐的极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管，在极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管的流出端口处，极性分散相溶液和带有极性核液滴的非极性分散相溶液相接触，并被连续相溶液剪切，形成单分散极性异性Janus核壳结构液滴；

d、对所述单分散极性异性Janus核壳结构液滴进行固化，即得单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述极性分散相溶液中各原料按质量份的配比为：丙烯酰胺10%；双丙烯酰胺1.5%；过硫酸铵0.5%；表面活性剂0.5%；余量为去离子水；

所述非极性分散相溶液为质量浓度为4%的紫杉醇（HCPK）的二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）溶液；

所述连续相溶液为二甲基硅油；

所述极性成核相溶液中各原料按质量份的配比为：丙烯酰胺10%；双丙烯酰胺1.5%；过硫酸铵0.5%；表面活性剂0.5%；余量为去离子水。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：

所述固化是通过依次经紫外灯照射及水浴加热实现。

5.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：在步骤b中通过调控极性成核相溶液的流量，调控单分散极性异性Janus核壳结构液滴中非极性部分所包裹的极性核的数量。

6.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：在步骤c中通过调控极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，调控单分散极性异性Janus核壳结构液滴中极性部分和非极性部分的体积比。

7.权利要求1～6任意一项所述制备方法制备的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球。

8.根据权利要求7所述的单分散极性异性Janus核壳结构凝胶微球，由极性部分和非极性部分构成球状结构，其特征在于：在所述非极性部分中包裹着极性核。

9.权利要求1～6任意一项所述制备方法所用的微流体控制装置，其特征在于：包括分别安装在非极性分散相注射泵（1-1）、极性成核相注射泵（1-2）、极性分散相注射泵（1-4）和连续相注射泵（1-3）上的非极性分散相注射器（2-1）、极性成核相注射器（2-2）、极性分散相注射器（2-4）和连续相注射器（2-3）；第一T型三通（5）和第二T型三通（9）；紫外灯（11）；回收容器(13)及水浴锅(14)；

所述非极性分散相注射器（2-1）通过非极性分散相导管（3）与第一T型三通的第一端口相连通；第一T型三通的第二端口与非极性分散相毛细管（8）的流入端口连通；第一T型三通的第三端口与第一T型三通的第二端口处在同一直线上；极性成核相毛细管（4）的流出端口经第一T型三通的第二端口插入在非极性分散相毛细管（8）中，极性成核相毛细管（4）的流入端口经第一T型三通的第三端口与极性成核相注射器（2-2）相连通；

所述连续相注射器（2-3）通过连续相导管（6）与第二T型三通的第一端口相连通；第二T型三通的第二端口连通有输出导管（10）；第二T型三通的第三端口与第二T型三通的第二端口处在同一直线上；非极性分散相毛细管（8）和极性分散相毛细管（7）并列设置在第二T型三通（9）中，且流出端口经第二T型三通的第二端口插入在输出导管（10）中，极性分散相毛细管（7）的流入端口经第二T型三通的第三端口与极性分散相注射器（2-4）相连通；非极性分散相毛细管（8）和极性分散相毛细管（7）的流出端口相贴靠、并且流出端口端面相平齐；

在所述输出导管（10）的流道上设置有紫外灯（11），在所述输出导管（10）的输出端口设置有回收容器（13）；

所述回收容器（13）放置在水浴锅（14）内。

10.根据权利要求9所述的微流体控制装置，其特征在于：

所述第一T型三通（5）与非极性分散相导管（3）通过螺纹连接；

所述第二T型三通（9）与连续相导管（6）通过螺纹连接；

所述极性成核相毛细管（4）与第一T型三通的第三端口的接口处、所述非极性分散相毛细管（8）与第一T型三通的第二端口的接口处、以及非极性分散相毛细管（8）和极性分散相毛细管（7）与第二T型三通的第三端口的接口处各设置有密封套管（15），所述密封套管（15）与相应的第一T型三通及第二T型三通通过螺纹连接。