專利名稱：一種無(wú)機(jī)亞微米膠囊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)亞微米膠囊的制備方法。
背景技術(shù)：
中空材料，可包覆藥物、熒光染料、催化劑、蛋白質(zhì)、DNA等活性成分，在藥物緩釋、 生物、醫(yī)學(xué)、化妝品、涂料、催化等領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。二氧化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、生物相容性好、機(jī)械強(qiáng)度好、具有多孔結(jié)構(gòu)，是優(yōu)異的殼壁候選材料。無(wú)機(jī)亞微米膠囊能綜合上述兩類(lèi)材料的優(yōu)勢(shì)，賦予材料新的性能，可拓寬其應(yīng)用價(jià)值，尤其是其多孔的結(jié)構(gòu)可保證被包覆化合物與膠囊外環(huán)境間的物質(zhì)傳遞。為制備無(wú)機(jī)膠囊，專利和文獻(xiàn)已報(bào)道了較多方法，已經(jīng)提出的有以下幾種(I)在正相細(xì)乳液體系中，以非極性烴液滴為模板，通過(guò)硅氧烷的水解-縮合反應(yīng)在液滴表面形成殼壁，得到無(wú)機(jī)納米膠囊(單國(guó)榮，曹志海.發(fā)明專利，專利號(hào) 200710160376. 9,2010 ；Peng B, Chen M, Zhou S，Wu L，Ma X. J Colloid Inter Sci，2008， 321,67-73 ；Pang H，Zhou S，Wu L，Chen M，Gu G. Colloids Surface A Physicochem Eng Aspects，2010，364，42-48.)。(2)正相乳液體系中，以油滴為模板，十六烷基三甲基溴化銨為結(jié)構(gòu)控制劑，在油水界面，通過(guò)正娃酸乙酯的水解-縮合反應(yīng)形成中孔二氧化娃微膠囊(Schacht S, Huo Q, Voigt-Martin G, Stucky G D，，Schuth F. Science，1996，273，768-771.);反相乳液體系中，通過(guò)混合酸性的十六烷基三甲基溴化銨溶液和疏水的正硅酸乙酯溶液制備了中孔的二氧化娃微膠囊(Fornasieri G, Badaire S, Backov R, Mondain-monval O, Zakri C, Poulin P. Adv Mater,2004，16，1094-1097.)。(3)以聚合物粒子為模板，通過(guò)硅氧烷的溶膠-凝膠反應(yīng)在模板上沉積二氧化硅得到核殼型納米粒子，后通過(guò)高溫煅燒除去聚合物核，得到中空無(wú)機(jī)粒子(Tissot I， Reymond J P, Lefebvre F, Bourgeat-Lami E. Chem Mater,2002,14 :1325-1331.)。(4)Koh等人以硅羥基官能化的膠束為模板制備了無(wú)機(jī)納米膠囊(Koh K，Ohno K， Tsujii Y, Fukuda T. Angew Chem Int Ed, 2003,42 :4194-4197.)。(5)以帶電聚合物粒子為模板，通過(guò)層層自組裝的方法，沉積多層聚電解質(zhì)和無(wú)機(jī)納米粒子，然后通過(guò)化學(xué)萃取或煅燒的方法除去模板，得到無(wú)機(jī)膠囊(Caruso F，Caruso R A, Mohwald H. Science, 1998,282 :1111-1114)。對(duì)于方法(1)，以液核為模板，模板容易去除，但只能用于包覆疏水的化合物；對(duì)于方法(2)，常規(guī)的攪拌條件只能制備微米尺度的液滴模板，因此該方法只能制備微米尺度的無(wú)機(jī)膠囊；對(duì)于方法(3)，需先合成羥基官能化或陽(yáng)離子型的聚合物粒子，后利用高溫煅燒或化學(xué)的方法去除模板，過(guò)程較為繁瑣，且除去模板過(guò)程易引起無(wú)機(jī)膠囊的破裂。對(duì)于方法(4)，需合成官能化的嵌段共聚物，然后進(jìn)行自組裝，利用水解-縮合反應(yīng)形成無(wú)機(jī)相，再去除疏水的聚合物核，步驟相對(duì)較多，且存在組裝效率有限的問(wèn)題。對(duì)于方法(5)，利用聚電解質(zhì)的層層自組裝，由于聚電解質(zhì)存在易絮凝、需在極低濃度下進(jìn)行、在溶劑中不能穩(wěn)定分散等問(wèn)題，所以其應(yīng)用范圍也受到限制。近年來(lái)，基于細(xì)乳液體系，以液核為模板制備納米膠囊報(bào)道較多，尤其是正相體系，如以十六燒為模板細(xì)乳液聚合苯乙烯一步法制備納米膠囊(Tiarks F, Landfester K，Antonietti M. Langmuir, 2001,17 =908-918);以正辛烷為模板，苯乙烯和甲基丙烯酸 3-甲氧基硅丙酯細(xì)乳液共聚合制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米膠囊(Ni K F，Shan G R，Weng Z X. Macromolecules, 2006, 39 :2529-2535);以及前述以正辛烷或硅油液滴為模板通過(guò)正硅酸乙酯的溶膠-凝膠反應(yīng)制備無(wú)機(jī)納米膠囊的報(bào)道。最近，也有利用反相細(xì)乳液體系，以親水液核為模板制備納米膠囊的報(bào)道，如以四氟硼酸鈷水溶液為模板，通過(guò)N-異丙基丙烯酰胺的聚合制備了熱敏型納米膠囊(Cao Z, Landfester K, Ziener U. Macromolecules, 2010, 43 =6353-6360)。本發(fā)明將基于反相細(xì)乳液體系，通過(guò)硅氧烷前驅(qū)物的溶膠-凝膠反應(yīng)制備無(wú)機(jī)亞微米膠囊，且用于包覆親水化合物，目前尚未有利用此法合成無(wú)機(jī)亞微米膠囊的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于反相細(xì)乳液體系的制備無(wú)機(jī)亞微米膠囊的方法，該制備過(guò)程簡(jiǎn)單，模板易于去除，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)親水功能化合物的直接包覆，無(wú)機(jī)膠囊的尺寸可在亞微米和微米尺度調(diào)節(jié)。而且無(wú)機(jī)膠囊具備高的熱、機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，好的生物相容性，殼壁多孔的結(jié)構(gòu)可保證被包覆化合物與膠囊外環(huán)境間的物質(zhì)傳遞，有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種無(wú)機(jī)亞微米膠囊的制備方法，所述方法包括(I)將低HLB值的乳化劑溶于非極性溶劑，所述低HLB值的乳化劑選自下列至少一種SPAN系列乳化劑(例如SPAN-20、SPAN-40、SPAN-60、SPAN-80等)、吐溫系列乳化劑 (如吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-80等)、0P-10、嵌段共聚物乳化劑(由親水和疏水段組成);所述非極性溶劑選自下列至少一種=C6 C2tl的脂肪烷烴、C6 C2tl的環(huán)烷烴、含 I 3個(gè)C1 C4烷基的烷基苯；所述嵌段共聚物乳化劑優(yōu)選為以丁烯-乙烯共聚物為疏水段、聚氧乙烯為親水段的嵌段共聚物；(2)將pH調(diào)節(jié)劑溶解于水中，配成pH值為O 13的pH調(diào)節(jié)劑水溶液，再將結(jié)構(gòu)控制劑溶解于PH調(diào)節(jié)劑水溶液形成混合溶液，將該混合溶液加到步驟(I)乳化劑溶液中，經(jīng)分散得到反相細(xì)乳液；所述結(jié)構(gòu)控制劑選自下列至少一種有機(jī)季銨鹽陽(yáng)離子型乳化劑、 兩性離子型乳化劑；考慮到結(jié)構(gòu)控制劑種類(lèi)及用量不僅會(huì)對(duì)粒子形態(tài)產(chǎn)生重要影響，還會(huì)對(duì)殼壁的孔徑及表面積有較大影響，因此應(yīng)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的要求選擇不同的結(jié)構(gòu)控制劑和用量，含長(zhǎng)鏈的季銨鹽乳化劑因其能分配在油水界面，對(duì)粒子形態(tài)有較好的控制效果；(3)向步驟(2)得到的反相細(xì)乳液中加入硅氧烷前驅(qū)物，混合均勻后將混合液溫度調(diào)節(jié)至O 100°C，反應(yīng)Ih 5天，得到以無(wú)機(jī)化合物為殼、水溶液為核的無(wú)機(jī)亞微米膠囊；添加方式可以是一次性添加、分段添加或半連續(xù)滴加；所述硅氧烷前驅(qū)物為下列化合物中的至少一種
權(quán)利要求
1.一種無(wú)機(jī)亞微米膠囊的制備方法，所述方法包括(1)將低HLB值的乳化劑溶于非極性溶劑，所述低HLB值的乳化劑選自下列至少一種 SPAN系列乳化劑、吐溫系列乳化劑、0P-10、嵌段共聚物乳化劑；所述非極性溶劑選自下列至少一種C6 C2tl的脂肪烷烴、C6 C2tl的環(huán)烷烴、含I 3個(gè)C1 C4烷基的烷基苯；(2)將pH調(diào)節(jié)劑溶解于水中，配成pH值為O 13的pH調(diào)節(jié)劑水溶液，再將結(jié)構(gòu)控制劑溶解于PH調(diào)節(jié)劑水溶液形成混合溶液，將混合溶液加到步驟(I)乳化劑溶液中，經(jīng)分散得到反相細(xì)乳液；所述結(jié)構(gòu)控制劑選自下列至少一種有機(jī)季銨鹽陽(yáng)離子型乳化劑、兩性離子型乳化劑；(3)向步驟(2)得到的反相細(xì)乳液中加入硅氧烷前驅(qū)物，混合均勻后將混合液溫度調(diào)節(jié)至O 100°C，反應(yīng)Ih 5天，得到以無(wú)機(jī)化合物為殼、水溶液為核的無(wú)機(jī)亞微米膠囊；所述硅氧烷前驅(qū)物為下列化合物中的至少一種
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述PH調(diào)節(jié)劑選自下列至少一種鹽酸、氫氧化鈉、乙酸、氨水、磷酸二氫鹽、磷酸氫二鹽、硼砂、鄰苯二甲酸氫鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽或氫氧化鈉。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述pH調(diào)節(jié)劑選自下列至少一種氫氧化鈉、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氨水或鹽酸。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述硅氧烷前驅(qū)物為下列之一或其中兩種以上的混合物正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯、十八烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述低HLB值的乳化劑為下列之一或其中兩種以上的混合物=SPAN系列乳化劑，0P-10，或丁烯-乙烯共聚物為疏水段、聚氧乙烯為親水段的嵌段共聚物乳化劑。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述非極性溶劑為環(huán)己烷、甲苯或C6 C16的脂肪烷烴。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)控制劑為式(V)所示的有機(jī)季銨鹽陽(yáng)離子型乳化劑或十四烷基二甲基胺乙內(nèi)酯；
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)機(jī)亞微米膠囊的制備方法。所述方法先通過(guò)超聲或高壓均化制備含液滴模板的反相細(xì)乳液，前驅(qū)物直接與細(xì)乳液混合，通過(guò)前驅(qū)物的水解-縮合反應(yīng)在液滴表面生成無(wú)機(jī)殼壁，得到無(wú)機(jī)亞微米膠囊。通過(guò)調(diào)節(jié)乳化劑用量、油水比、乳化條件等因素能方便地制備不同尺度的液滴模板，進(jìn)而得到不同尺度的無(wú)機(jī)膠囊。殼壁的厚度及強(qiáng)度可通過(guò)改變硅氧烷前驅(qū)物的用量、反應(yīng)時(shí)間、液滴的pH值等調(diào)節(jié)。本發(fā)明得到的無(wú)機(jī)亞微米膠囊，在催化劑載負(fù)、親水藥物、蛋白質(zhì)及其它生物活性物質(zhì)的緩釋、親水表面的納米顆粒的包覆、及其它親水試劑的裝載和緩釋領(lǐng)域有大的潛在的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01J13/02GK102580636SQ201210028778
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者曹志海 申請(qǐng)人:杭州師范大學(xué)