基于氣-液剪切原理的聚合物微粒的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、以天然高分子為壁材的微膠囊具有無毒、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)藥、控制釋放、納米粒子穩(wěn)定等領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價值。微膠囊的傳統(tǒng)制備方法主要有乳化-交聯(lián)法、乳化溶劑蒸發(fā)法、噴霧干燥法等，但存在尺寸控制難、制備效率低、重現(xiàn)性差等問題?；谝?液剪切作用的微流控技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于殼聚糖微膠囊的制備上，得到粒徑呈單分散的殼聚糖微膠囊，但也存在后期脫除溶劑困難的問題。另一方面，單純由天然高分子作為壁材的微膠囊存在膜壁軟、力學(xué)性能差的缺點(diǎn)，作

2、為藥物載體時，微膠囊膜的破裂會導(dǎo)致被包埋藥物迅速釋放，從而對人體造成危害，給臨床應(yīng)用帶來風(fēng)險。針對這些問題，本工作希望能找到一種制備單分散微膠囊的新方法來制備單分散殼聚糖及其衍生物微膠囊，再通過原位復(fù)合技術(shù)，將無機(jī)微粒、納米粒子引入到微膠囊囊壁中，希望進(jìn)一步提高微膠囊的綜合性能。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴基于氣-液剪切原理設(shè)計(jì)合適的微流控裝置，通過圓形毛細(xì)管、方形毛細(xì)管同軸組裝，再與連接管連接并固定密封得到氣-液微流控裝置。以殼

3、聚糖溶液為內(nèi)相液體，氮?dú)鉃橥庀嗉羟袣怏w，十二烷基硫酸鈉為接收溶液，通過氣-液微流控裝置制備殼聚糖微膠囊。通過三維視頻顯微鏡研究氣體流速，液體流速對微膠囊尺寸和形態(tài)的影響。采用掃描電子顯微鏡測試觀察微膠囊形態(tài)和囊壁表面結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，制備的殼聚糖微膠囊呈球形，粒徑分布均一。增大氣體流速，微膠囊粒徑明顯減小，而液相流速對粒徑影響較小。進(jìn)一步通過將熒光物質(zhì)和磁性納米粒子分散在殼聚糖溶液中作為內(nèi)相溶液，可以得到熒光微膠囊、磁性微膠囊。從而，證實(shí)

4、氣-微流控方法能夠制備單分散微膠囊。
　?、撇捎脷?液微流控方法，制備大小可控、粒徑分布窄的殼聚糖季銨鹽/殼聚糖微膠囊。通過探討微流控流體參數(shù)、內(nèi)相溶液濃度對微膠囊尺寸的影響，發(fā)現(xiàn)最佳的制備條件為：氣體流速為0.5~0.8L/min、SDS濃度為2％、殼聚糖/殼聚糖季銨鹽的乙酸溶液流速為3mL/h。三維視頻顯微鏡測試表明，殼聚糖/殼聚糖季銨鹽微膠囊在不同pH值水溶液中、以及不同電解質(zhì)溶液中都具有良好的穩(wěn)定性。紫外可見分光光度測試并

5、證明微膠囊對水楊酸、水楊酸鈉、5-氟尿嘧啶具有負(fù)載和釋放作用，對藥物的釋放性能受殼聚糖和殼聚糖季銨鹽的配比、釋放控制條件的影響。
　?、遣捎脷?液微流控方法，結(jié)合原位沉淀法，以殼聚糖和 CaCl2混合溶液為內(nèi)相溶液，海藻酸鈉和 Na2CO3為接收液，制備尺寸均一的球形殼聚糖季銨鹽/海藻酸鈉/CaCO3微膠囊。通過三維視頻顯微鏡研究氣體流速、內(nèi)相溶液濃度、殼聚糖季銨鹽、海藻酸鈉和碳酸鈉的濃度對微膠囊形態(tài)和尺寸的影響。掃描電子顯微鏡觀

6、察發(fā)現(xiàn) CaCO3微粒存在于微膠囊的膜壁中。研究了復(fù)合微膠囊在不同溶液環(huán)境中的溶脹行為，發(fā)現(xiàn)復(fù)合微膠囊在中性和酸性水溶液中基本不溶脹；堿性溶液中明顯溶脹。探討了復(fù)合微膠囊在不同環(huán)境中對模型藥物水楊酸鈉的釋放行為。隨著海藻酸鈉用量的增加，微膠囊對模型藥物水楊酸鈉的釋放速度變慢。在堿性環(huán)境中水楊酸鈉的釋放速度明顯大于酸性和中性環(huán)境，并且在接近人體溫度的條件下水楊酸鈉釋放更加高效。
　?、葘ぞ厶羌句@鹽修飾的石墨烯穩(wěn)定分散到殼聚糖溶液中

7、作為內(nèi)相溶液，采用氣-液微流控方法，制備殼聚糖/石墨烯微膠囊。掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)微膠囊的囊壁中存在石墨烯。通過三維視頻顯微鏡研究微膠囊的粒徑與氣體流速、殼聚糖和石墨烯混合溶液濃度的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)，隨混合溶液濃度增加，內(nèi)相溶液粘度增大，微膠囊的粒徑增大。在氣體流速低于0.7 L/min時，得到的微膠囊粒徑分布均一。石墨烯的引入使微膠囊膜力學(xué)強(qiáng)度明顯增加。通過紫外可見分光光度研究殼聚糖/石墨烯微膠囊對模型藥物水楊酸鈉的釋放行為，發(fā)現(xiàn)石墨烯的

8、引入，使微膠囊對藥物的釋放速度更慢，具有緩釋效果。
　　⑸通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合技術(shù)合成苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯梯度共聚物乳液。探討了兩親性RAFT試劑對于聚合反應(yīng)和聚合物分子量的控制作用。當(dāng)RAFT試劑對引發(fā)劑的摩爾比大于1時，共聚合反應(yīng)表現(xiàn)出明顯的可控聚合的特點(diǎn)。通過 GPC、1H-NMR和 DSC測試表征了共聚物分子量和化學(xué)結(jié)構(gòu)，并證明苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯共聚物具有梯度鏈結(jié)構(gòu)。以含氟梯度共聚物乳液作為內(nèi)相溶