CN110999899A - 一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠以及制备方法 - Google Patents

一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠及制备方法。本发明所述的液珠系统由螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物、酸性物质、辅助增强剂和有机溶剂制得，所述制备方法为将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物、酸性物质以及辅助剂混合均匀后，加入到有机溶剂中避光分散，再通过微量注射泵注射到液相介质中形成液珠。整个制备过程操作简单，条件温和，可根据应用条件调整原料种类和浓度，制备出相应的液珠。本发明制备的液珠能够在特定光源照射下实现正向或反向的定向移动并具有在定向移动的过程中释放抗菌药物的特点。且液珠释药完毕后可回收，避免液珠失稳后有机相对水相介质体系的污染。

Description

一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的 可回收型液珠以及制备方法
技术领域
本发明属于智能响应型材料技术领域，具体涉及一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠以及制备方法。
背景技术
水相介质广泛应用于仪器、景观设施以及医疗器械等领域。长期使用易受微生物感染导致使用效果下降，并且危害使用人员的身体健康。水相介质因不宜搅拌，顾多采用传统消毒方法，依赖大量添加消毒剂并通过消毒剂溶解扩散实现杀灭有害微生物。这样不仅消毒剂的使用量较大会出现局部浓度过高的风险，且效率无法保证。此外也可通过使用紫外灯照射进行灭杀，但是这不仅要求较长的照射时间，且当紫外线完全停止照射后部分没有完全失活的细菌又会重新复苏开始增殖。因此开发一种能够高效、便利且长效性的灭菌材料具有一定社会意义和经济价值。
智能液珠系统是当前新兴且具有光明前景的材料。通过激发条件的刺激可以实现Marangoni效应从而进行定向移动。但是其具有一系列缺点，例如制备过程较为复杂，运动速度较慢，响应性不稳定以及功能性不明确等。因此通过技术开发改良其性能提高其应用价值是目前此类材料的研究热点。
发明内容
本发明的目的是解决以上所述现有技术的缺点和不足，本发明提供一种制备工艺简单，制备条件温和的液珠制备方法，且能够使用特定光源激发液珠正向或者反向移动，且移动过程中释放抗菌药物，并可回收，防止液珠体系失稳后有机相进入水相介质中。
为实现本发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠，液珠由螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物、酸性物质、辅助增强剂和有机溶剂制得。
一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠的制备方法，包括以下步骤：
(1)将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和酸性物质以1：1-10的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌100-500r/min使其混合均匀0.5-24h；
(2)再将辅助增强剂加到步骤(1)制得的溶液中，采用磁力搅拌器100-500r/min将其混合均匀5-24h；
(3)将步骤(3)制得的溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到有机溶剂A中，滴加过程中维持常温磁力搅拌100-500r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散12-48h得到复合相溶液；
(4)取微量注射泵将步骤(3)制得的复合相溶液以0.05-100μL/min的速度注射到液相介质中，制得直径为0.1-10mm的可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠。
优选的，所述螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物具有以下结构式：
Figure BDA0002235898890000021
其中R1为氢原子或C1-C12的直链或支链烷基，n为1-20。
优选的，所述螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物合成步骤如下：
首先将摩尔比为1:1-10的螺旋吡喃和氯苯溶解于有机溶剂B中，在pH为8-12，温度为25-60℃的条件下反应0.5-48h得产物1；将摩尔比为1:1-6的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为1-50wt％的溶液，作为酰化液备用；向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在0-30℃反应0.5-10h得产物2；其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:0.5-8；取摩尔比为1:0.8-4的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3；再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
优选的，所述步骤(1)中的酸性物质为甲酸、碳酸、2-己基十一酸、硝酸、硫酸中的一种或者多种混合物。
优选的，所述步骤(2)中的辅助增强剂为水杨酸苯酯、对氨基苯甲酸、苏丹黑B、直接耐晒黑G、亮黑中的一种或者多种混合物。
优选的，所述步骤(3)中的有机溶剂A为甲苯、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷中一种或者多种混合物。
优选的，所述步骤(4)中的液相介质为质量百分比为0.1-10wt％的氯化钙、氯化钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或者多种混合物溶液。
优选的，所述有机溶剂B为二氯甲烷或四氢呋喃。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述的一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠以及制备方法，整个制备工艺过程简单，制备条件温和。
2、本发明制备的液珠可实现定向移动，用365nm的光源照射时，液珠在水相介质中沿着光源照射方向移动；当用可见光光源照射时，液珠将沿着光源照射反方向移动；当365nm光源或可见光光源撤去后，液珠会维持静态；可以利用光源将液珠移动到特定位置并器具回收。
3、本发明制备的液珠响应特定光源照射时，抗菌剂会以一定的速率释放起到杀菌的作用，这样有利于杀菌剂的扩散，且可以避免局部浓度过高的问题。此外抗菌剂的设计和辅助强化剂的使用不仅可以一剂多用，而且可以使得液珠比较好的呈现Marangoni效应提高液珠实现光响应位移。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员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。
实施例1
首先将摩尔比为1:2的螺旋吡喃和氯苯溶解于四氢呋喃中，在pH为8，温度为60℃的条件下反应0.5小时得产物1。将摩尔比为1:1的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为5wt％的溶液，作为酰化液备用。向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在10℃反应0.5小时得产物2。其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:0.5。取摩尔比为1:0.8的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3。再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和甲酸以1：3的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌200r/min使其混合均匀0.5h；
再将对氨基苯甲酸加到上述溶液中，采用磁力搅拌器200r/min将其混合均匀5h；
将上述溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到甲苯中，滴加过程中始终维持常温磁力搅拌200r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散12h得到复合相溶液；
取微量注射泵将上述复合相溶液以0.1μL/min的速度注射到含10wt％十二烷基硫酸钠溶液中，得到直径为0.1mm的目标液珠。
测得液珠移动速度2±0.8mm/s,回收液珠药物残留率39％，抗菌率98％。
实施例2
首先将摩尔比为1:3的螺旋吡喃和氯苯溶解于四氢呋喃中，在pH为8，温度为55℃的条件下反应2小时得产物1。将摩尔比为1:3的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为15wt％的溶液，作为酰化液备用。向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在10℃反应1小时得产物2。其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:1。取摩尔比为1:1的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3。再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和2-己基十一酸以1：3的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌250r/min使其混合均匀1h；
再将水杨酸苯酯加到上述溶液中，采用磁力搅拌器250r/min将其混合均匀8h；
将上述溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到二氯甲烷中，滴加过程中始终维持常温磁力搅拌250r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散16h得到复合相溶液；
取微量注射泵将上述复合相溶液以0.1μL/min的速度注射到含5wt％氯化钙和十二烷基硫酸钠溶液中，得到直径为0.5mm的目标液珠。
测得液珠移动速度0.8±0.5mm/s,回收液珠药物残留率55％，抗菌率75％。
实施例3
首先将摩尔比为1:5的螺旋吡喃和氯苯溶解于二氯甲烷中，在pH为9，温度为35℃的条件下反应1小时得产物1。将摩尔比为1:3的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为25wt％的溶液，作为酰化液备用。向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在15℃反应2小时得产物2。其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:1.5。取摩尔比为1:2的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3。再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和硝酸以1：4的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌300r/min使其混合均匀2h；
再将直接耐晒黑G加到上述溶液中，采用磁力搅拌器300r/min将其混合均匀10h；
将上述溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到乙醇中，滴加过程中始终维持常温磁力搅拌300r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散24h得到复合相溶液；
取微量注射泵将上述复合相溶液以10μL/min的速度注射到含0.1wt％氯化钠和十二烷基硫酸钠溶液中，得到直径为1mm的目标液珠。
测得液珠移动速度1.3±0.3mm/s,回收液珠药物残留率26％，抗菌率100％。
实施例4
首先将摩尔比为1:6的螺旋吡喃和氯苯溶解于二氯甲烷中，在pH为10，温度为30℃的条件下反应24小时得产物1。将摩尔比为1:4的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为30wt％的溶液，作为酰化液备用。向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在20℃反应6小时得产物2。其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:2。取摩尔比为1:3的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3。再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和碳酸以1：6的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌450r/min使其混合均匀10h；
再将苏丹黑B加到上述溶液中，采用磁力搅拌器450r/min将其混合均匀15h；
将上述溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到三氯甲烷中，滴加过程中始终维持常温磁力搅拌450r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散36h得到复合相溶液；
取微量注射泵将上述复合相溶液以50μL/min的速度注射到含0.1wt％氯化钠和十二烷基苯磺酸钠溶液中，得到直径为5mm的目标液珠。
测得液珠移动速度1.1±0.5mm/s,回收液珠药物残留率33％，抗菌率100％。
实施例5
首先将摩尔比为1:10的螺旋吡喃和氯苯溶解于二氯甲烷中，在pH为12，温度为35℃的条件下反应48小时得产物1。将摩尔比为1:6的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为45wt％的溶液，作为酰化液备用。向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在30℃反应10小时得产物2。其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:8。取摩尔比为1:4的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3。再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和硫酸以1：10的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌500r/min使其混合均匀24h；
再将亮黑加到上述溶液中，采用磁力搅拌器500r/min将其混合均匀24h；
将上述溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到环己烷中，滴加过程中始终维持常温磁力搅拌500r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散48h得到复合相溶液；
取微量注射泵将上述复合相溶液以100μL/min的速度注射到含0.5wt％氯化钙和十二烷基苯磺酸钠溶液中，得到直径为10mm的目标液珠。
测得液珠移动速度2.7±0.3mm/s,回收液珠药物残留率42％，抗菌率95％。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所做出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠，其特征在于：液珠由螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物、酸性物质、辅助增强剂和有机溶剂制得。
2.一种可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物和酸性物质以1：1-10的摩尔比在常温条件下采用磁力搅拌100-500r/min使其混合均匀0.5-24h；
(2)再将辅助增强剂加到步骤(1)制得的溶液中，采用磁力搅拌器100-500r/min将其混合均匀5-24h；
(3)将步骤(3)制得的溶液在避光的情况下以缓慢的速率滴加到有机溶剂A中，滴加过程中维持常温磁力搅拌100-500r/min，滴加完毕以相同的转速均匀分散12-48h得到复合相溶液；
(4)取微量注射泵将步骤(3)制得的复合相溶液以0.05-100μL/min的速度注射到液相介质中，制得直径为0.1-10mm的可在水相介质中实现光响应定向移动并释放抗菌药物的可回收型液珠。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物具有以下结构式：
Figure FDA0002235898880000011
其中R1为氢原子或C1-C12的直链或支链烷基，n为1-20。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物合成步骤如下：
首先将摩尔比为1:1-10的螺旋吡喃和氯苯溶解于有机溶剂B中，在pH为8-12，温度为25-60℃的条件下反应0.5-48h得产物1；将摩尔比为1:1-6的丙酰氯和无水氯化铁缓慢溶解于乙醚，配制成质量百分比为1-50wt％的溶液，作为酰化液备用；向上述产物1中缓慢滴加酰化液，并快速搅拌使之充分混合在0-30℃反应0.5-10h得产物2；其中酰化液中的丙酰氯与产物1摩尔比为1:0.5-8；取摩尔比为1:0.8-4的产物2和N，N-二甲基烷基胺进行季铵化反应得产物3；再对上述产物3进行Pd/C催化下的加氢，即得到产物螺旋吡喃基季铵盐及其衍生物。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的酸性物质为甲酸、碳酸、2-己基十一酸、硝酸、硫酸中的一种或者多种混合物。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的辅助增强剂为水杨酸苯酯、对氨基苯甲酸、苏丹黑B、直接耐晒黑G、亮黑中的一种或者多种混合物。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的有机溶剂A为甲苯、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷中一种或者多种混合物。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的液相介质为质量百分比为0.1-10wt％的氯化钙、氯化钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或者多种混合物溶液。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂B为二氯甲烷或四氢呋喃。
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刘英仁: "螺吡喃光响应药物载体的制备及其性能研究", 《山西大学硕士学位论文》 *
李天文等: "变色材料的研究与应用 ", 《现代化工》 *
秦瑞丰等: "具有自发可逆形变特性的液晶弹性体 ", 《材料科学与工艺》 *
闫志强等: "智能材料在药剂学中的分类与应用 ", 《沈阳药科大学学报》 *
黄媛梅等: "智能给药系统的研究概况", 《中国医院药学杂志》 *

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