PL230304B1 - Sposób wytwarzania usieciowanych mikrosfer polisiloksanowych - Google Patents

Description

Mikrosfery polisiloksanowe o średnicach 1 -100 pm mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach, zwłaszcza wówczas gdy są one odpowiednio zmodyfikowane na powierzchni lub w masie. Mogą służyć jako materiały do różnych zastosowań w biologii i medycynie: do kontrolowanego dozowania leków [1-3], jako nośniki antygenów służące do wykrywania chorób [4], jako materiały naładowane magnetycznie lub elektrycznie działające na bodźce zewnętrzne [5], jako nośniki protein [6], jako nośniki hodowli komórkowych [7], jako nośniki uwalniające w sposób kontrolowany środki biobójcze i agrochemiczne [8], Mikrosfery siloksanowe mogą być szeroko stosowane jako nośniki katalizatorów [9-12], Mogą one także być użyte jako wypełniacze materiałów polimerowych poprawiające ich własności mechaniczne lub nadające im szereg nowych własności [13, 14],

Wadą mikrosfer polisiloksanowych w odniesieniu do części tych zastosowań jest ich hydrofobowość, która jest przyczyną ich niedostatecznej biokompatybilności. Prowadzi się badania w kierunku modyfikacji nano i mikrocząstek polisiloksanowych a zwłaszcza nadania im własności hydrofilowych w celu poprawy ich biokompatybilności [6,15,16],

W wyniku badań własnych, Zgłaszający, nieoczekiwanie zaobserwował, że zastosowanie odpowiedniego katalizatora i środka sieciującego umożliwia w emulsji wodnej usieciowanie polihydrometylosiloksanu (PHMS-u) z jednoczesnym podstawieniem części atomów wodoru związanych z atomami krzemu grupami hydroksylowymi, co prowadzi do otrzymania mikrosfer zbudowanych z usieciowanego polisiloksanu o dużej zawartości grup silanolowych SiOH. Grupy te nadają tym cząstkom własności hydrofilowe i biokompatybilność oraz umożliwiają wprowadzenie różnych grup reaktywnych. Grupy te można także blokować w celu otrzymania mikrosfer hydrofobowych. Ten sam katalizator również umożliwia wprowadzenie do łańcucha PHMS-u grup alkoksysililowych SiOR i generowanie mostków siloksanowych, pomiędzy łańcuchami, zwiększających gęstość usieciowania.

Reakcje grup silanolowych tych mikrosfer z reaktywnymi silanami, zwanymi promotorami adhezji, prowadzą do sfunkcjonalizowania mikrosfer za pomocą różnych grup funkcyjnych. Reaktywne silany, które mogą być stosowane do modyfikacji hydrofilowych mikrosfer, są związkami o wzorach ogólnych: R¹n(CH3)3 nSICI n = 1 lub 2; (CH3)m[X(CH2)3]SiY4 (m₊i) m = 0, 1 lub 2, gdzie: R¹ jest grupą metylową, winylową, chloropropylową lub imidazoliopropylową, X jest grupą aminową, merkaptanową, halogenową, glicydoksylową, Y jest grupą alkoksylową, najczęściej metoksylową lub etoksylową.

Istota wynalazku

Sposób wytwarzania mikrosfer polisiloksanowych, według wynalazku polega na tym, że polihydrometylosiloksan (PHMS) lub poli(hydrometylosiloksan-ko-dimetylosiloksan) (PHMSDMS) o ogólnym wzorze 1,

R(CH₃)₂SiO[(CH3)HSiO]p[(CH3)2SiO]_rSi(CH₃)₂R wzór 1 gdzie R oznacza grupę alkilową, korzystnie metylową, lub wodór, p jest liczbą naturalną od 5 do 200, korzystnie od 20 do 50, r stanowi zero lub liczbę naturalną od 5 do 200, korzystnie od 20 do 50, stosunek r/p jest równy od 0 do 10, korzystnie od 0 do 2, a rozkład jednostek hydrometylosiloksanowych (CHsjHSiO i jednostek dimetylosiloksanowych (CH3)2SiO jest nieregularny, poddaje się wstępnej katalitycznej reakcji hydrosililowania PHMS-em o wzorze 1, lub PHMDS-em o wzorze 2,

R²(CH₃)₂SiO[(CH₃)₂SiO]_s[CH₃(CH=CH₂)SiO],Si(CH₃)₂R² wzór 2 w którym R² oznacza grupę winylową -CH=CH2 lub metylową, korzystnie winylową, s oznacza zero lub liczbę naturalną od 1 do 20, korzystnie 0, t oznacza zero lub liczbę naturalną od 1 do 4, korzystnie 0 gdy R² jest grupą winylową, prowadzącej do zawieszenia na nim oligomeru z grupą winylową, ale bez

PL 230 304 Β1 jego usieciowania, a następnie razem z katalizatorem platynowym hydrosililowania Karstedta, w rozpuszczalniku mieszającym się z wodą, korzystnie dioksanie, przenosi się go do wody zawierającej surfaktant wytwarzając emulsję, w której prowadzi się wytwarzanie mikrosfer, sieciując polimer w wyniku procesu hydrosililowania, z jednoczesnym wytwarzaniem grup SiOH na polimerze, w wyniku hydrolizy grup hydrosililowych SiH, przy czym obie reakcje katalizuje się tym samym katalizatorem będącym kompleksem Pt(O) Karstedta, po czym wydzielone z emulsji hydrofilowe mikrosfery, ewentualnie poddaje się modyfikacji przez poddanie ich reakcji z reaktywnymi silanami o ogólnych wzorach 3 i/lub 4:

R¹n(CH₃)₃._nSiCI n = 1 lub 2 wzór 3 (CH₃)m[X(CH2)3]SlY4^rn*1) ΓΠ — 0, 1 lub 2 wzór 4 w których R¹ oznacza grupę metylową, winylową, halogenopropylową lub imidazoliopropylową, X oznacza grupę funkcyjną, wybraną z grupy obejmującej grupę aminową, halogenową, merkaptanową, glicydoksylową, Y jest grupą alkoksylową, metoksylową lub etoksylową,

Proces wytwarzania mikrosfer korzystnie prowadzi się w taki sposób, aby PHMS lub PHMDS ulegał chemicznej modyfikacji polegającej na usieciowaniu łańcucha polimeru oraz zastąpieniu części grup SiH grupami SiOH lub grupami SiOH i grupami SiOR¹, gdzie R¹ oznacza grupę alkilową, korzystnie izopropylową.

Jako środek sieciujący stosuje się oligomer o wzorze 2, zawierający co najmniej dwie grupy winylowe podstawione do krzemu, a rozkład jednostek dimetylosiloksanowych (CH3)2SiO i jednostek metylowinylosiloksanowych CH3(CH2CH)SiO jest nieregularny.

Sieciowanie odbywa się w wyniku reakcji hydrosililowania grup winylowych w środku sieciującym grupami SiH w PHMS-ie lub PHMDMS-ie. Reakcję tą katalizuje się kompleksem Pt(O) z 1,3-diwinylotetrametylodisiloksanem (Katalizatorem Karstedta). Zwiększenie gęstości usieciowania ma miejsce w wyniku następczej reakcji dehydrokondensacji grup SiH z wytworzonymi na polimerze grupami SiOH.

Formowanie mikrosfer jest procesem dwuetapowym. W pierwszym etapie prowadzona jest wstępna reakcja hydrosililowania środka sieciującego PHMS-em lub PHMDS-em o wzorze 1 lub ich mieszaniną. Środek sieciujący jest używany w ilości zapewniającej, że liczba grup winylowych przypadających na jedną cząsteczkę PHMS-u lub P HMD MS-u lub ich mieszaniny jest większa od 2, korzystnie od 3 do 4. Reakcja jest prowadzona w reaktorze zaopatrzonym w mieszadło i dozownik. Do roztworu PHMS-u lub PHMDMS-u lub ich mieszaniny w rozpuszczalniku mieszającym się z wodą, korzystnie w izopropanolu, dioksanie lub tetrahydrofuranie, jest wprowadzany środek sieciujący oraz katalizator Karstedta. Wstępna reakcja hydrosililowania jest prowadzona od 2 minut do 1 godziny w zależności od ilości katalizatora. W tym czasie następuje rozgałęzienie polimeru i wzrost lepkości jego roztworu, ale nie można doprowadzić do żelowania polimeru.

Do roztworu PHMS-u lub PHMDMS-u lub ich mieszaniny ewentualnie wprowadza się alkohol o wzorze R¹OH, gdzie R¹ oznacza rodnik alkilowy, ewentualnie zawierający grupę funkcyjną. Wprowadza się go przed lub jednocześnie z katalizatorem, przed dodaniem środka sieciującego lub równocześnie z dodaniem środka sieciującego. Część atomów wodoru związanych z krzemem ulega podstawieniu grupami alkoksylowymi. Po dodaniu środka sieciującego prowadzi się reakcję hydrosililowania, aż do dalszego wzrostu lepkości, nie dopuszczając jednak do żelowania.

Nie dopuszczając do żelowania polimeru, wprowadza się jego roztwór do mechanicznego homogenizatora przy szybkich obrotach jego mieszadła. Homogenizator zawiera od 2 do 20 części wagowych rozcieńczonego roztworu wodnego surfaktantu na 1 część wagową PHMS-u lub PHMDMS-u lub ich mieszaniny.

Jako surfaktant stosuje się polialkohol winylowy (PAW) w ilości od 0,2 do 2 części wagowych na 100 części wody, w zależności od zamierzonej wielkości mikrosfer. Temperatura wody wynosi od 20°C do 50°C. Czas homogenizacji przy szybkich obrotach mieszadła homogenizatora (3000 do 10000 obrotów na minutę) wynosi 20 do 250 s. Wytworzoną emulsję natychmiast wprowadza się do reaktora zaopatrzonego w mieszadło łapówę lub kotwicowe, który zawiera dużą objętość (od 20 do 150 części

PL 230 304 Β1 wagowych na 1 część wagową PHMS-u lub PHMDMS-u) tego samego roztworu wodnego surfaktantu, który był używany w procesie emulsyfikacji. Temperatura tego roztworu winna być zbliżona do temperatury emulsji otrzymanej w homogenizatorze.

W innym wariancie tej metody katalizator wprowadza się tuż przed emulsyfikacją (homogenizacją). Wówczas reakcja zaszczepiania grup winylowych na polimerze przebiega prawie całkowicie w emulsji. Ten wariant korzystnie stosuje się, gdy reakcja hydrosililowania przebiega bardzo szybko, lub gdy większa ilość grup SIH ma pozostać w mikrosferach (przykład III).

Rozcieńczoną emulsję miesza się przy średnich obrotach mieszadła przez okres od kilkunastu do 100 godzin w zależności od temperatury układu i stężenia katalizatora. Temperaturę układu można podnieść do 80°C, korzystnie 70°C. W tym czasie zachodzi proces sieciowania polimeru i podstawienia bocznych grup OH do jego łańcuchów. Mikrosfery wyodrębnia się z układu poreakcyjnego metodą filtrowania, lub odwirowania. Proces ilustrują niżej przedstawione przykłady I—IV.

Proces modyfikacji mikrosfer reaktywnymi silanami jest prowadzony w zawiesinie mikrosfer w obojętnym rozpuszczalniku z zastosowaniem środka modyfikującego o wzorze 3 lub 4, korzystnie przy udziale katalizatora lub/i środka wiążącego wydzielający się produkt niskocząsteczkowy. Proces modyfikacji hydrofilowych mikrosfer polisiloksanowych jest zilustrowany przykładami V-XI.

Przykład I

W reaktorze o pojemności 100 mL zaopatrzonym w mieszadło i króciec dozujący i opróżniający, umieszczono 5,9 g PHMSu, polihydrometylosilanu HMS 991 firmy ABCR (liniowy polimer zakończony grupami trimetylosiloksanowymi o masie molowej ok. 2000) rozpuszczonego w 10 ml dioksanu. Do roztworu wprowadzono 1,0 g diwinylotetrametylodisiloksanu, DVTMDS-u. Uruchomiono mieszanie i ogrzano roztwór do temperatury 45°C. Przy mieszaniu wprowadzono do reaktora roztwór katalizatora Karstedta (kompleks platyny z 1,3-diwinylotetrametylodisiloksanem) zawierający 3 x10⁴ g platyny. Mieszanie kontynuowano przez 3 minuty, po czym wprowadzono 10 mL izopropanolu. Obserwowano pienienie się roztworu i wzrost jego lepkości. Mieszanie kontynuowano przez dalsze 7 minut, a następnie roztwór szybko wprowadzono do 80 mL wody ogrzanej do temperatury 45°C zawierającej 0,34 g polialkoholu winylowego (PAW) znajdującej się w naczyniu z homogenizatorem mechanicznym MPW-120 przy szybkich obrotach jego mieszadła (5000 obr./min.). Homogenizowanie prowadzono przez 25 s. otrzymując białą emulsję o konsystencji mleka, którą natychmiast rozcieńczono wlewając ją do reaktora o pojemności 2 L, w którym mieszano za pomocą mieszadła kotwicowego 320 mL wody zawierającej 1,70 g PAW, ogrzanej do temperatury 45°C. Temperaturę rozcieńczonej emulsji podniesiono do 70°C i kontynuowano mieszanie przy szybkości 150 obr./min. przez okres 15-tu godzin. Po ochłodzeniu mikrosfery wyodrębniono przez sedymentację. Mikrosfery przemywano trzykrotnie wodą i suszono. Otrzymano 5,3 g, 74% wydajności w stosunku do wyjściowego polisiloksanu (PHMS+DVTMDS), sferycznych cząstek o wymiarach większych od 3 pm. Analiza SEM wykazała, że mają one kształt kulisty o średnich rozmiarach 12 pm.

Analiza ²¹Si MAS NMR wykonana przed i po zsililowaniu mikrosfer wykazała, że zawierają one 7,8 χ 10'³ mola grup SIOH i 6 x 10 ⁴ mola grup izopropoksylowych SiOiPr w gramie suchej ich substancji. Mikrosfery bardzo dobrze rozprowadzają się w wodzie.

Przykład II

W reaktorze o pojemności 50 mL zaopatrzonym w mieszadło i króciec dozujący umieszczono 6,0 g PHMS-u i 1,35 g DVTMDS-u w 5 mL dioksanu. Do tego roztworu termostatowanego w temperaturze 45°C wprowadzono 0.05 mL roztworu katalizatora Karstedta w dioksanie, który zawierał 2,7 χ 10 ⁴ g platyny. Roztwór mieszano w temperaturze 45°C. W oddzielnej identycznie wykonanej próbie wykazano, że silny wzrost lepkości następuje po 11 minutach, a żelowanie układu po 13 minutach. Po 9 minutach do roztworu dodano 10 mL izopropanolu i natychmiast roztwór wprowadzono do 100 mL wody termostatowanej w 45°C zawierającej 0,41 g PAW i miksowano za pomocą homogenizatora mechanicznego MPW-120 przy szybkich obrotach mieszadła (5000 obr./min) przez 25 sec. Otrzymaną stężoną emulsję o/w natychmiast wprowadzono do reaktora, w którym uprzednio umieszczono i mieszano w temperaturze 45°C 300 mL wody zawierającej 1,21 g PAW. Rozcieńczoną emulsję mieszano przez 50 h utrzymując temperaturę 45 °C. Mikrosfery wyodrębniono przez wirowanie. Płukano je trzykrotnie wodą destylowaną i liofilizowano. Otrzymano 6,3 g mikrosfero idealnie sferycznych kształtach. Badania SEM wykazały, że ich średni rozmiar wynosi 6,6 pm z odchyleniem standardowym 2,2 pm a z badań ²⁹Si MAS NMR wynika, że zawierają one 7,1 χ 10'³ mola grup SIOH w 1 gramie suchej masy.

PL 230 304 Β1

Przykład III

W reaktorze o pojemności 50 mL zaopatrzonym w mieszadło i króciec dozujący umieszczono 5,8 g PHMS-u i 1 g DVTMDS-U w 4 mL dioksanu. Do tego roztworu termostatowanego w 45°C wprowadzono 0,05 mL katalizatora Karstedta zawierającego 2,7 x 10 ⁴ g platyny i 10 mL izopropanolu o temperaturze 45°C. Roztwór natychmiast wlano do 100 mL wody o temperaturze 45°C zawierającej 0,41 g PAW i homogenizowano przez 25 s za pomocą homogenizatora MPW-120, po czym natychmiast otrzymaną stężoną emulsję wlano do 300 mL wody o temperaturze 45°C zawierającej 1,23 g PAW znajdującej się w reaktorze o pojemności 2 L mieszanej za pomocą mieszadła łapowego. Mieszanie kontynuowano przez 20 h utrzymując temperaturę 45°C. Mikrosfery wyodrębniono przez odwirowanie, przemywano trzykrotnie wodą destylowaną i liofilizowano. Otrzymano 6.08 g mikrosfer o średnim rozmiarze 5,9 pm z odchyleniem standardowym 3,0 pm, zawierających 2,3 χ 10 ³ mol SIOH w gramie suchych mikrosfer.

Przykład IV

W reaktorze o pojemności 50 mL zaopatrzonym w mieszadło i króciec dozujący umieszczono 2,04 g polihydrometylosilanu HMS 991 i 2,08 g kopolimeru hydrometylosiloksanu zawierającego 50% jednostek dimetylosiloksanowych (HMS 501 produkt ABCR o masie molowej ok. 1500). Polimer i kopolimer rozpuszczono w 11 mL dioksanu i do roztworu wprowadzono 0,70 g DVTMDS-u. Uruchomiono mieszadło i roztwór ogrzano do temperatury 45°C. Następnie wprowadzono roztwór katalizatora Karstedta zawierający 6 χ 10 ⁴ g platyny. Mieszanie kontynuowano przez 50 minut a następnie wprowadzono 10 mL izopropanolu. Po 10 min. roztwór wprowadzono do 100 mL wody ogrzanej do 45°C zawierającej rozpuszczony PAW, 0,45 g i układ miksowano w mikserze MPW-120 przy szybkości 5000 obr/min przez 25 s otrzymując emulsję, którą rozcieńczono wprowadzając ją do 400 mL wody o temperaturze 45°C zawierającej 0,225 g PAW umieszczonej w reaktorze o pojemności 2L zaopatrzonym w mieszadło kotwicowe. Układ mieszano przy szybkości ok. 150 obr./min w temperaturze 60°C przez 24 godziny. Mikrosfery przemywano trzykrotnie wodą i suszono. Otrzymano mikrosfery o regularnej kulistej strukturze i średnich rozmiarach 2 pm. Analiza ²⁹Si MAS NMR wykazała, że zawierają one 0,9 χ 10'³ mola grup SIOH w gramie suchej substancji.

Przykład V

Hydrofilowe mikrosfery polisiloksanowe otrzymane wg opisu w przykładzie I, 0,71 g umieszczono w reaktorze o pojemności 50 mL zaopatrzonym w mieszadło i dozownik. Do reaktora wprowadzono 10 mL chlorku metylenu i 2 mL trietyloaminy. Przy szybkich obrotach mieszadła dodano w ciągu 30 minut 3 mL trimetylochlorosilanu rozpuszczonego w 10 mL chlorku metylenu. Obserwowano wydzielanie się chlorowodorku trietyloaminy. Układ mieszano przez 12 h. Lotne składniki rozpuszczalnik, nadmiar aminy i trimetylochlorosilanu oraz chlorowodór oddestylowano pod ciśnieniem 12 mm Hg. Mikrosfery rozproszono w nowej porcji 20 mL chlorku metylenu. Zawiesinę przemyto kilkakrotnie wodą usuwając resztę HCI i trietyloaminy i jej chlorowodorku. Mikrosfery oddzielono przez sedymentację i suszono na linii próżniowej pod ciśnieniem 0,2 mm Hg. Otrzymano 0,75 g hydrofobowych mikrosfer polisiloksanowych. Analiza ²⁹Si MAS NMR tych mikrosfer wykazała zanik sygnału grup SiOH i silne zwiększenie intensywności sygnałów krzemu MesSi i Si(OSi)3. Badania w mikroskopie optycznym wykazały że kształt mikrosfer nie uległ zmianie w procesie modyfikacji.

Przykład VI

7,34 g mikrosfer zawierających 4,6 χ 10 ² mola grup SiOH zdyspergowano w 35 mL suchego toluenu i 30 mL trietyloaminy. Do zawiesiny mikrosfer wprowadzono w ciągu godziny 18 g 3-chloropropylometylodichlorosilanu w 15 mL suchego toluenu. Następnie mieszano zawiesinę przez dalsze 6 godzin, po czym wprowadzono do niej mieszaninę 60 mL etanolu i 20 mL wody. Mikrosfery odwirowano, przemyto wielokrotnie toluenem i wodą i suszono pod zmniejszonym ciśnieniem. Analiza elementarna wykazała, że zawierały one 1,25 χ 10 ² mola grup 3-chloropropylosililowych.

Przykład VII

Mikrosfery otrzymane wg opisu w przykładzie I, 0,296 g zawierające 2,3 χ 10'³ mol SiOH, rozproszono w 2 mL suchego toluenu umieszczonego w przedmuchiwanym argonem aparacie Schlenka. Do zawiesiny mikrosfer wprowadzono 0,24 g (1,1 x 10'³ mola) 3-aminopropylotrietoksysilanu (APTES-u). Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 30°C przez 45 godzin okazyjnie ją mieszając. Analiza chromatograficzna wykazała, że po tym czasie przereagowało 83% wprowadzonego APTES-u. Zmodyfikowane mikrosfery oddzielono przez sedymentacje i trzykrotnie przemyto porcjami 5 mL suchego toluenu. Następnie mikrosfery osuszono na linii próżniowej i poddano analizom ²⁹Si MAS NMR i ¹³C MAS NMR, które wykazały, że mikrosfery przyłączają 3,5 χ 10 ³ mola grup 3-aminopropylosiloksanowych na 1 g suchej substancji.

PL 230 304 Β1

Przykład VIII

W aparacie Schlenka umieszczono w atmosferze argonu zawiesinę 0,244 g mikrosfer polisiloksanowych zawierających 1,9 x 10 ³ mola grup SiOH otrzymanych według procedury opisanej w przykładzie I w 2 mL suchego toluenu oraz 0,265 g (1,12 χ 10 ³ mola) 3-glicydoxypropylotrimetoksysilanu (GPTMS-u). Do układu wprowadzono 0,2 mL trietyloaminy i układ utrzymywano pod argonem w temperaturze 35°C okazyjnie mieszając i kontrolując zawartość GPTMS-u za pomocą chromatografii gazowej. Reakcję przerwano po 50 godzinach gdy przereagowało 83% GPTMS-u. Do układu wprowadzono 5 mL suchego toluenu i oddzielono mikrosfery przez sedymentacje. Następnie przemyto mikrosfery czterokrotnie wytrząsając je z porcjami po 5 mL toluenu. Po wysuszeniu na linii próżniowej poddano je analizie za pomocą ¹³C MAS NMR i ²⁹Si MAS NMR. Przyłączyły one 2,3 χ 10 ³ mola grup glicydoksylowych na gram suchych niezmodyfikowanych mikrosfer. Badania SEM wykazały, że zmodyfikowane cząstki zachowują kształt kulisty.

Przykład IX

W reaktorze o pojemności 50 mL zaopatrzonym w mieszadło, wkraplacz i króciec doprowadzający azot umieszczono 0,71 g mikrosfer siloksanowych otrzymanych wg opisu w przykładzie I zawierających 5,5 χ 10'³ grup SiOH, 10 mL suchego chlorku metylenu i 3 mL trietyloaminy. Mieszając układ wprowadzono do niego w atmosferze azotu roztwór 2,3 g dimetylowinylochlorosilanu w 2 ml chlorku metylenu. Mieszanie utrzymywano w ciągu 12 godzin. Zmodyfikowane mikrosfery wyodrębniono przez oddestylowanie lotnych składników mieszaniny, wymycie chlorowodorku trietyloaminy metanolem, wielokrotne przemycie metanolem i osuszenie pod zmniejszonym ciśnieniem. Otrzymano 0,8 g zmodyfikowanych mikrosfer które przyłączyły 2,3 χ 10 ³ mola grup winylowych na gram suchych niezmodyfikowanych mikrosfer, według analizy ²⁹Si MAS NMR.

Przykład X

Do zawiesiny 0,71 g mikrosfer polisiloksanowych otrzymanych według opisu w przykładzie I zawierających 5,5 x 10 ³ grup SiOH w 10 ml dichlorometanu z dodatkiem 6 mL trietyloaminy wprowadzono 5 mL roztworu chlorku (3-N-imidazolio propylo)dimetylochlorosilanu, otrzymanego według reakcji opisanej w [17], w CH2CI2. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej przez 24 godziny. Po tym czasie do kolby reakcyjnej wprowadzono 30 ml wody destylowanej w celu usunięcia powstałego w reakcji chlorowodorku trietyloamoniowego. Po usunięciu warstwy wodnej mikrosfery oddzielono, płukano toluenem i metanolem a następnie wysuszono. Otrzymano materiał zawierający 1.4 χ 10 ³ mola grup imidazolopropylosililowych.

Przykład XI

W reaktorze o pojemności 100 mL zaopatrzonym w mieszadło, wkraplacz i króciec doprowadzający azot umieszczono 5.27 g mikrosfer polisiloksanowych zawierających 60 mmol grup SiOH zawieszonych w 20 mL suchego toluenu. Następnie wprowadzono do mieszanej zawiesiny 10,39 g 3-merkaptopropylo-metylodimetoksysilanu i 0,4 g n-butyloaminy. Zawiesinę mieszano w pokojowej temperaturze przez 100 godzin. Następnie mikrosfery oddzielono przez filtrowanie i wysuszono na linii próżniowej. Otrzymane mikrosfery zawierały 4,8% wagowego grup merkaptanowych.

Literatura

1. V. Corelli, G. Di Colo, M. Gęsi, F. Martini, E. Nannipieri, Int. J. Pharm. 153 105-114 (1997).

2. V. Carelli, S. Coltelli, G. Di Colo, E. Nannipieri, M.F. Serafini, Int. J. Pharm. 179 73-83 (1999).

3. S. Slomkowski, in Nanoparticles for Pharmaceutical Application, Eds. A.J. Domb, Y. Tabata, M.N.V. Ravi Kumar, S. Faber, American Scientific Publishers, Stevenson Ranch Ca USA, 2007, chapter 16, pp. 287-304.

4. T. Basińska, MacromoL Biosci. 5, 1145-1168 (2005).

5. D. Charmot, A. Thibon, US Pat. 5178947 (1993).

6. S.S. Cao, Χ.Β. Deng, B.L. Liu, R. Luo, H.L. Chen, Polym. Polym. Composites 14 833-840 (2006).

7. A. Buthe, A. Kapitain, W. Hartmeier, M.B. Ansorge-Schumacher, J. Moi. Catal. B Enzymatic 35 93-99 (2005).

8. B.G. Amsden, R.T. Liggins, US Pat. 6224794.

9. Y. Motoyama, K. Kamo, A. Yuasa, H. Nagashima, Chem. Commun. 46 2256-2258 (2010).

10. B. Heurtefeu, C. Bouilhac, E. Cloutet, D. Taton, A. Deffieux, H. Cramail, Próg. Polym. Sci. 36 89-126(2011).

11. S. Nagy, J A. Tyrell, WO 5744417, WO 5747404 (1998).

PL 230 304 Β1

12. T. Arai, Η.Τ. Bau, Τ. Uozumi, Κ. Soga, Macromol. Chem. Phys. 198 229-37 (1997).

13. T.H, Ho, C.S. Wang, Europ. Polym. J. 37 267-274 (2001).

14. S.Q. Ma, W.Q. Liu, D. Yu, Z.F. Wang. Macromol. Res. 18 22-28 (2010).

15. B.L. Liu, S.S. Cao, Χ.Β. Deng, S.J. Li, R. Luo, Appl. Surf. Sci. 252 7830-36 (2006).

16. Q. Tang, J.R Yu, LChen, J. Zhu, Z.M. Hu, Curr. Appl. Phys. 11,945-950 (2011).

17. W. Fortuniak, J. Chojnowski, Polym. Buli. 38, 371-378 (1981)

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania usieciowanych mikrosfer polisiloksanowych zawierających grupy silanolowych SiOH, znamienny tym, że polihydrometylosiloksan (PHMS) lub poli(hydrometylosiloksan-ko-dimetylosiloksan) (PHMSDMS) o ogólnym wzorze 1,

   R(CH₃)₂SiO[(CH₃)HSiO]_p[(CH₃)₂SiO],Si(CH₃)₂R wzór 1 gdzie R oznacza grupę alkilową, korzystnie metylową lub wodór, p jest liczbą naturalną od 5 do 200, korzystnie od 20 do 50, r stanowi zero lub liczbę naturalną od 5 do 200, korzystnie od 20 do 50, stosunek r/p jest równy od 0 do 10, korzystnie od 0 do 2, a rozkład jednostek hydrometylosiloksanowych (CH3)HSiO i jednostek dimetylosiloksanowych (CH3)2SiO jest nieregularny, poddaje się wstępnej reakcji, w której PHMS lub PHMDS o wzorze 1 hydrosililuje oligomer siloksanowy do związku o wzorze 2,

   R²(CH₃)₂SiO[(CH₃)₂SiO]_s[CH₃(CH=CH₂)SiO]_tSi(CH₃)₂R² wzór 2 w którym R² oznacza grupę winylową -CH=CH2 lub metylową, korzystnie winylową, s oznacza zero lub liczbę naturalną od 1 do 20, korzystnie 0, t oznacza zero lub liczbę naturalną od 1 do 4, korzystnie 0 gdy R² jest grupą winylową, katalizowanej katalizatorem platynowym Karstedta w stosunku 10’⁵ do 5 χ 10 ⁴ części wagowych platyny na jedną część wagową polisiloksanu, prowadzonej w rozpuszczalniku mieszającym się z wodą, korzystnie w dioksanie, użytym w proporcji 20 do 50 części wagowych na 10 części wagowych polimeru, w temperaturze 30 do 60°C, przez 2 do 60 minut w zależności od ilości katalizatora i temperatury, prowadzącej do zawieszenia na polimerze oligomeru z grupą winylową, ale bez jego usieciowania, gdy lepkość roztworu nie przekracza 1000 cSt, a następnie emulguje się z wodą zawierającą 0.2 do 2 części wagowych polialkoholu winylowego (PAW) na sto części wagowych wody, stosując 2 do 20 części wagowych wody na 1 część wagową polimeru, w homogenizatorze przy szybkości obrotów od 3000 do15000 obr/min, w temperaturze od 30 do 60°C, przez 20 do 250 s, a następnie po 2 do 10 krotnym rozcieńczeniu emulsji wodą zawierającą 0.2 do 2 części wagowych PAW na 100 części wagowych wody, miesza się emulsje mieszadłem kotwicowym lub łapowym przez 10-100 godzin w temperaturze od 20 do 80°C, po czym mikrosfery oddziela się od wody przez odwirowanie, przemywa i suszy.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór polimeru o wzorze 1 z oligomerem sieciującym o wzorze 2 i z katalizatorem, natychmiast po jego przygotowaniu dodatkowo poddaje się homogenizacji z wodą zawierającą surfaktant, PAW i dalej prowadzi się proces według zastrz. 1.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie wstępnego hydrosilowania albo przed nim, ale przed procesem emulgowania, wprowadza się do układu alkohol o wzorze R¹OH, gdzie R¹ jest rodnikiem alifatycznym, korzystnie izopropylem i prowadzi się reakcję częściowego podstawienia wodorów związanych z krzemem w polimerze grupami alkoksylowymi R¹O-, która to reakcja jest katalizowana tym samym katalizatorem co reakcja hydrosililowania.

   PL 230 304 Β1
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że otrzymane mikrosfery zawieszone w 5 do 50 częściach wagowych na jedną część wagową mikrosfer osuszonego obojętnego rozpuszczalnika, korzystnie chlorku metylenu, w obecności 1 do 10 części wagowych na jedną część wagową mikrosfer lll-rzędowej aminy, korzystnie trietyloaminy, są poddawane reakcji z silanem o wzorze 3:

   R¹n(CH₃)₃._nSiCI n = 1 lub 2 wzór 3

   R¹ jest grupą metylową, winylową, halogenopropylową lub imidazoliopropylową, korzystnie rozpuszczony w tym samym rozpuszczalniku, jest wprowadzany do intensywnie mieszanej zawiesiny mikrosfer, po czym zawiesina jest mieszana przez 6 do 20 godzin w temperaturze 20 do 40°C, po czym wydzielony chlorowodorek aminy jest rozpuszczany w metanolu a oddzielone od rozpuszczalnika i nadmiaru aminy hydrofobowe mikrosfery wielokrotnie przemywa się metanolem.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że otrzymane mikrosfery zawieszone w 5 do 20 częściach osuszonego obojętnego rozpuszczalnika na 1 część wagową mikrosfer, korzystnie w toluenie, są poddawane reakcji z silanowym promotorem adhezji o wzorze 4:

   (CH₃)_m[X(CH2)3]SlY44m*D m = 0,1 lub 2 wzór 4

   Xjest grupą funkcyjną: aminową, halogenową, glicydoksylową lub merkaptanową, Yjest grupą alkoksylową. Z wyjątkiem gdy X jest grupą aminową jako katalizator jest wprowadzana do zawiesiny mikrosfer alkiloamina, korzystnie trietyloamina, w ilości 0,3 do 3 części wagowych na jedną część wagową mikrosfer, silan o wzorze 4 w ilości 0,5 do 5 części wagowych na jedną część wagową mikrosfer i zawiesina jest mieszana przez 10-100 godzin w temperaturze 20-50°C, po czym mikrosfery zawierające grupy funkcyjne Y są oddzielane przez odwirowanie, przemywane czystym rozpuszczalnikiem użytym w reakcji i suszone.