專利名稱：一種納米復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及納米材料的制備方法，尤其涉及一種制備聚合物基納米復合材料的新方法。
背景技術：
現有技術中，聚合物基納米復合材料的制備方法可以分為下列幾種方法
一是將聚合物加熱熔解，然后將納米粒子加入到聚合物熔體中分散，從而制得聚 合物基納米復合材料。由于納米粒子表面能高，很容易團聚，所以這種方法制備的復合材料 中納米粒子團聚程度高，分布不均勻，納米粒子在聚合物中很多情況下并不以納米尺度分散。第二種方法是先將納米粒子分散在單體中，然后引發聚合，形成納米復合材料。這 種方法要優于前一種，但是也不能完全保證納米粒子在單體中是單粒子分散從而獲得完全 均一的聚合物基納米復合物。第三種方法是將聚合物溶解在某種溶劑中并將納米粒子分散于其中，然后將另外 一種溶劑滴入聚合物溶液中引發聚合物連帶納米粒子沉淀從而獲得納米復合材料。這種方 法需要大量的溶劑，而且納米粒子并不能完全的從溶劑中沉淀出來。以上方法的局限性大，納米粒子分散效果不夠理想，而且都需要首先制得納米粒 子，才有可能獲得納米復合物。為了解決上述方法存在的技術問題，達到更理想的效果，本發明提出一種納米復 合材料的新的制備方法。
發明內容
本發明的目的在于提出一種新的制備納米復合材料的方法，不僅能夠解決現有 技術中納米粒子不能單粒子均勻分散的難題，而且能夠將大量化學品、藥物或生物分子方 便地制備成納米顆粒并完全均勻地分散在聚合物中。本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的提供一種納米復合材料的制備方法，包括以下步驟以可聚合的有機化合物為油 相，以含有化學物質、藥理活性物質或生物分子的一種或幾種極性溶液為水相，先將所述油 相和水相在具有表面活化功能的物質的作用下形成油包水的微乳液，然后在所述微乳液中 弓丨發聚合反應，形成納米復合物。所用的油相可以是任何帶有不飽和鍵的天然或合成的有機化合物，常溫常壓下為 液態，優選通過酰化或酯化反應生成的不飽和化合物，進一步優選丙烯酰和/或甲基丙烯 酰化的酸酐及酯類化合物。所用的水相可以含有各種化學物質、具有藥理活性的天然與合成物質、以及生物 分子中的一種或幾種。所用的表面活性劑可以是陰離子表面活性劑、陽離子表面活性、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑或特種表面活性劑，也包括具有表面活化功能的其它物質，優選磷 酯類化合物，比如磷酸氫二(甲基丙烯酰氧乙基)酯，三乙二醇二甲基丙烯酸酯，磷酸二氫 (甲基丙烯酰氧癸)酯，磷酸二氫(甲基丙烯酰氧丙)酯，磷酸二氫(甲基丙烯酰氧乙)酯； 也可以優選已存在的表面活性劑經含有不飽和鍵的化合物反應修飾生成新的具有表面活 性劑功能的化合物，如丙烯酰化或甲基丙烯酰化或酯化的聚(氧化乙烯氧化丙烯)共聚物。本發明的優選方案之一是以丙烯酰或甲基丙烯酰化的酸酐或酯類化合物為油 相，以含有化學分子，藥理活性物或/和生物分子的極性溶液為水相，先將所述油相和水相 在HLB值不大于20的表面活性劑尤其是烷基磷酯、失水山梨醇硬脂酸酯、硬脂酸甘油酯或 聚醚多元醇或其衍生物的作用下形成油包水的微乳液，然后在所述微乳液中引發聚合反 應，形成納米復合物。所述的微乳化過程按常規方法進行。所述的聚合反應可以是引發劑引發聚合、熱引發聚合、光引發聚合及輻射聚合。聚 合反應若由引發劑引發聚合，所用的引發劑可以是自由基聚合引發劑，陽離子聚合引發劑， 陰離子聚合引發劑及配位聚合引發劑。引發劑占可聚合單體的重量百分比在0. 至10% 之間。引發劑可以單獨使用，也可以與助溶劑混合以增強其在油相中的溶解性。
可以將含有不同化學成分的水相分散在油相中形成不同的微乳液，將兩種或以上 含有不同成分水相的微乳液混合后，分散的水相微滴可能會發生碰撞融合而使不同物質之 間發生反應生成新的化合物。在聚合過程中，表面活性劑可以參與聚合反應，也可以不參與。而水相中的水分可 以保留在聚合物中，也可以在聚合反應發生之前或之后經過干燥蒸發除去水分。若表面活性劑不參與聚合，其可以存在于聚合物體系中，也可以被溶劑萃取而從 聚合物中分離。所用的溶劑可以是水，有機溶劑，或含有某些特定物質的水溶液或有機溶 液。所生成的是多孔的聚合物或納米復合物。生成的聚合物或納米復合物可能化學結構不穩定而發生降解，也可能具有良好的 化學穩定性。這種方法所生成的納米復合材料在藥物/生物分子遞送與釋放，生物醫學，化學 化工，材料及工程領域將會有廣泛的應用。傳統的聚合物基納米復合材料中，納米粒子局限性強，都是已經存在的或須經預 先制備好的無機物如層狀粘土、云母、V205、Mo03，層狀金屬鹽，CaCO3, SiO2，碳納米管等；還可 能包括具有生物相容性的羥基磷灰石和β-Ca3(PO4)2等，并且所制備的復合材料中納米顆 粒在不同程度上都有團聚的情況發生，很難獲得完全納米單顆粒均勻分散的復合材料。本發明的主旨是利用一種與以往截然不同的新的途徑來制備納米復合物。與現有 技術相比，本發明的制備方法完全克服了目前納米粒子不能單粒子均勻分散的難題，可以 將大量化學品，藥物及生物分子方便地制備成納米顆粒并將其完全均勻分散聚合物中。本 發明中納米尺度粒子(< 1000納米)的生成是通過微乳化的方法在有機單體中直接生成， 而不需要預先制備；由于本發明提供的是一個非常穩定的納米分散體系，所制備的復合材 料中納米粒子是在納米尺度上的單粒子分散且均勻分布，完全避免了粒子團聚的可能。而 且這種方法制備的復合材料可能會發生降解從而釋放出其中的藥物或其它生物活性物質， 也可能具有良好的化學及生物穩定性。
具體實施例方式實施例1合成的甲基丙烯酰(聚丙二醇-丙交酯)單體(分子量712g/mol)作為油相 (1. 4g)與0. 6g表面活性劑Pluronic L121混合均勻，然后加入0. 3mL CaCl2溶液(2. 2% w/V)，形成微乳液A。同樣質量的甲基丙烯酰(聚丙二醇-丙交酯)單體與Pluronic L121 混合液中加入0. 3mLNa3P04形成微乳液B。將微乳液A與微乳液B混合，攪拌下反應24小 時。然后加入引發劑l%D-2-莰酮苯醌(10%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液)和甲 基-N，N-二甲基苯胺(20%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液)攪拌混合均勻。在光照下聚合 形成納米聚合物。實施例2將上述實施例1的微乳液A與微乳液B混合反應后，也可用干燥的辦法除去其中 的水分，然后加入引發劑光引發聚合制得納米復合物。實施例3合成的甲基丙烯酰(聚丙二醇-丙交酯)單體(分子量lOOOg/mol)作為油相 (1. 2g)與0. 8g表面活性劑Pluronic L121混合均勻，然后加入0. 3mL CaCl2溶液(2. 2%w/ ν)禾Π 10 μ L pEGFP (400 μ g/mL)，形成微乳液A。在同樣質量的甲基丙烯酰(聚丙二醇_丙 交酯)單體與 PluronicL 121 混合液中加入 0. 3mL Na2HPO4,10 μ L pEGFP (400 μ g/mL)，禾口 0. 2mL Tris HCl (0. 1M，pH6)形成微乳液B。將微乳液A與微乳液B混合，攪拌下反應24小 時。然后加入引發劑l%D-2-莰酮苯醌(10%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液)和甲 基-N，N-二甲基苯胺(20%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液)攪拌混合均勻。在光照下聚合 形成含CaP-DNA納米顆粒的可降解復合物用于基因的控制釋放。實施例4將實施例3的微乳液A與微乳液B混合反應后，也可用干冷凍干燥法除去其中的 水分，然后加入引發劑光弓I發聚合制得可降解納米復合物。實施例5甲基丙烯酰(聚乙二醇_丙交酯)單體為油相(5g)，磷酸氫二(甲基丙烯酰氧乙 基)酯(3g)作為表面活性劑，和氯己定(10%w/v)水溶液三者形成油包水微乳液。真空干 燥除去水分，然后與1-羥基環己基苯甲酮(10%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液))混合，光 引發聚合形成納米聚合物。實施例6甲基丙烯酰化的PluroniCL122為表面活性劑(20g)與苯乙烯(24g)混合，加入 2. 2% CaCl2 (1. OmL)形成微乳液A ；在同樣質量的甲基丙烯酰化的PluroniCL122與苯乙烯 (24g)加入1 % Na3PO4 (2. 2mL)形成微乳液B。將微乳液A與微乳液B混合，攪拌24小時。 然后加熱引發苯乙烯與甲基丙烯酰化的PluroniCL122共聚，從而形成磷酸鈣納米顆粒均 勻分散在聚合物基體中的納米復合物。實施例7合成的甲基丙烯酰(聚丙二醇-丙交酯)單體(分子量lOOOg/mol)作為油 相(1.8g)與0. 2g表面活性劑失水山梨醇三油酸酯混合均勻，加入的人胰島素溶液0.05mL。然后加入引發劑l%D-2-莰酮苯醌(10%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液)和2-甲基-N，N-二甲基苯胺(20%的甲基丙烯酸-2-羥乙酯溶液)攪拌混合均勻。在光照下 引發聚合，干燥除去水分。形成納米藥物顆粒在聚合物中均勻分散的并可緩慢釋放的內置 物。
權利要求
一種納米復合材料的制備方法，其特征在于以可聚合的有機化合物為油相，以含有化學物質、藥理活性物質或生物分子的一種或幾種極性溶液為水相，先將所述油相和水相在具有表面活化功能的物質的作用下形成油包水的微乳液，然后在所述微乳液中引發聚合反應，形成納米復合物；所述油相是帶有不飽和鍵的天然或合成的有機化合物，在常溫常壓下為液體；所述的具有表面活化功能的物質是陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑、特種表面活性劑或具有表面活化功能的其它物質；所述聚合反應是引發劑引發聚合、熱引發聚合、光引發聚合及輻射聚合。
2.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于所述油相是通過酰化或 酯化反應生成的不飽和化合物。
3.權利要求2所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于所述通過酰化或酯化反 應生成的不飽和化合物是丙烯酰或甲基丙烯酰化的酸酐或酯類化合物。
4.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于所述具有表面活化功能 的物質為磷酯類化合物，選自磷酸氫二(甲基丙烯酰氧乙基)酯、三乙二醇二甲基丙烯酸 酯、磷酸二氫(甲基丙烯酰氧癸)酯、磷酸二氫(甲基丙烯酰氧丙)酯或磷酸二氫(甲基丙 烯酰氧乙)酯。
5.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于所述具有表面活化功能 的物質是已存在的表面活性劑經含有不飽和鍵的化合物反應修飾生成的新的具有表面活 性劑功能的化合物，選自丙烯酰化或甲基丙烯酰化的聚(氧化乙烯氧化丙烯)共聚物。
6.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于以丙烯酰或甲基丙烯酰 化的酸酐或酯類化合物為油相，以含有化學分子、藥理活性物或/和生物分子的極性溶液 為水相，先將所述油相和水相在HLB值不大于20的表面活性劑的作用下形成油包水的微乳 液，然后在所述微乳液中弓I發聚合反應，形成納米復合物。
7.權利要求6所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于所述表面活性劑是烷基 磷酯、失水山梨醇硬脂酸酯、硬脂酸甘油酯或聚醚多元醇或其衍生物。
8.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于具有表面活化功能的物 質參與或不參與聚合反應；不參與聚合反應的具有表面活化功能的物質通過萃取從聚合物 中分離。
9.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于將所述水相中的水分在 聚合反應發生之前或之后經過干燥蒸發除去水分。
10.權利要求1所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于所述油包水的微乳液是 含有不同化學成分的所述水相分散在所述油相中形成兩種或兩種以上不同的微乳液，再將 所述不同的微乳液混合得到的新的微乳液。
全文摘要
本發明提供一種納米復合材料的制備方法，以可聚合的常溫常壓下呈液態的有機化合物為油相，以含有化學物質、藥理活性物質或生物分子的一種或幾種極性水溶液為水相，先將所述油相和水相在具有表面活化功能的物質的作用下形成油包水的微乳液，然后在所述微乳液中引發聚合反應，形成納米復合物。本發明的主旨是利用一種與以往截然不同的新的途徑來制備納米復合物。與現有技術相比，本發明的制備方法完全克服了目前納米粒子不能單粒子均勻分散的難題，可以將大量化學品，藥物及生物分子方便的制備成納米顆粒并將其完全均勻分散聚合物中。
文檔編號C08F2/32GK101831013SQ20091011927
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者李浩瑩 申請人:李浩瑩