模板組裝聚合物膠囊及其性能研究.pdf

1、模板法組裝得到的聚合物微納米膠囊由于其性質(zhì)的可調(diào)控性(例如大小、組成、壁厚、穩(wěn)定性以及表面功能性等),已經(jīng)在合成化學(xué)、生物技術(shù)、制藥以及診斷學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,并引起了科學(xué)家的高度重視。聚合物膠囊已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一個(gè)基于化學(xué)、生物和工程等交叉學(xué)科的研究領(lǐng)域。為了滿足聚合物膠囊的更多功能和應(yīng)用需求,本文以尋找新的模板和壁材組裝新型的聚合物微膠囊為目的,詳細(xì)研究了模板法組裝得到的微膠囊的性質(zhì)及功能。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第

2、一章:概述了聚合物膠囊的各種組裝方法；詳細(xì)討論了模板法特別是層層組裝(layer-by-layer,LbL)法構(gòu)筑聚合物膠囊的具體內(nèi)容,包括模板與壁材的選擇,組裝過程的驅(qū)動(dòng)力,LbL法的優(yōu)缺點(diǎn)等；然后歸納了聚合物微膠囊在功能物質(zhì)的封裝、微容器、生物礦化以及藥物釋放等方面的應(yīng)用；最后總結(jié)了聚合物微膠囊的研究現(xiàn)狀和展望,闡述了論文的選題目的和意義。
　　 第二章:以二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)形成的乳液為模板,利用多巴胺聚合的方

3、法構(gòu)筑膠囊的囊壁,乙醇除掉模板后得到了單分散的聚多巴胺膠囊；研究了控制膠囊大小和壁厚的條件,探索了聚多巴胺膠囊在封裝方面的應(yīng)用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):得到的聚多巴胺膠囊具有很好的單分散性,在水溶液中沒有發(fā)生聚集現(xiàn)象。在制備乳液時(shí),通過改變DMDES的濃度或者乳液的陳化時(shí)間,均能改變?nèi)橐耗０宓牧酱笮?從而可以在400 nm到2.4μm范圍內(nèi)控制膠囊的大小;通過控制乳液模板的濃度,可以在10-30 nm范圍內(nèi)控制膠囊的壁厚,通過增加乳液表面多巴胺

4、的聚合次數(shù),膠囊的壁厚可以達(dá)到140 nm。在乳液的形成過程中加入疏水的納米顆粒(如有機(jī)物修飾的Fe3O4納米顆粒和量子點(diǎn))或者疏水藥物(thiocoraline),就可以得到封裝功能性物質(zhì)的乳液模板,在其表面聚合多巴胺,利用乙醇除掉乳液模板后得到了封裝有功能性物質(zhì)的聚多巴胺膠囊。封裝有Fe304納米顆粒的聚多巴胺膠囊,可以被磁鐵分離；通過對(duì)量子點(diǎn)的封裝,我們發(fā)現(xiàn)膠囊的囊壁對(duì)光有很強(qiáng)的吸收作用。本文使用乳液為模板組裝得到了粒徑和壁厚可控

5、的單分散聚合物膠囊,方法簡(jiǎn)單,除核條件溫和,并且利用預(yù)封裝的方法實(shí)現(xiàn)了功能性物質(zhì)在聚合物膠囊中的封裝,豐富了多巴胺化學(xué)和聚合物膠囊的制備方法,有望在器件組裝、生物技術(shù)和藥物傳輸領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用。
　　 第三章:以商品化的三聚氰胺甲醛樹脂微球?yàn)槟０?使用LbL技術(shù)將多壁碳納米管組裝到聚電解質(zhì)微膠囊中,并利用循環(huán)伏安法研究了其電化學(xué)性質(zhì)。透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)的表征表明,酸化處理過的碳納米管可

6、以均勻地組裝到聚電解質(zhì)微膠囊的壁層中,激光共聚焦顯微鏡(CLSM)下可以觀察到該微膠囊沒有聚集現(xiàn)象產(chǎn)生；滲透壓法證明含有碳納米管的微膠囊的機(jī)械性能得到了提高；此外,該微膠囊在不同的外界條件下(例如溶液中pH值和鹽的濃度)呈現(xiàn)了豐富的電化學(xué)行為,在磷酸緩沖溶液中,在-0.05 V處有一對(duì)氧化還原峰；隨著溶液中pH值的升高,峰電位逐漸減??；其電化學(xué)行為基本不受溶液中離子強(qiáng)度的影響。含有碳納米管的聚電解質(zhì)微膠囊連同其電化學(xué)行為有望在生物傳感和

7、催化領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用。
　　 第四章:選用聚電解質(zhì)和金屬雜多酸鹽{Mo72Fe30}為壁材,利用LbL技術(shù)組裝得到了有機(jī)一無機(jī)雜化的磁性微膠囊。由于無機(jī)組分的摻雜,即使在透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)下該膠囊仍然能夠自由站立。由于金屬雜多酸鹽均勻的粒徑和表面電荷以及納米級(jí)的尺寸,與其他無機(jī)納米顆粒摻雜的微膠囊相比,可以在納米尺度上更精確地控制含有金屬雜多酸鹽膠囊的壁厚。盡管{Mo72Fe30}是順磁性分子,但是含有{Mo

8、72Fe30)的微膠囊在外界磁場(chǎng)作用下可以被分離或排列。這種含有金屬雜多酸鹽的聚電解質(zhì)微膠囊在生物分離和藥物傳輸領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用。
　　 第五章:據(jù)報(bào)道,大約有40％的活性物質(zhì)不溶于水,因此如何在水體系中傳輸這些疏水物質(zhì)成了科學(xué)界的一個(gè)挑戰(zhàn)。本章發(fā)明了一種簡(jiǎn)單而有效的方法,實(shí)現(xiàn)了疏水藥物在微膠囊中的封裝以及細(xì)胞內(nèi)的傳輸。在有機(jī)溶劑中將疏水藥物預(yù)封裝在介孔SiO2球中,利用LbL技術(shù)在其表面組裝多層氨基酸,除掉模板后得到了疏水藥