木質素微膠囊及其制備方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請根據35U.S.C. § 119要求于2014年10月31日提交的韓國專利申請第 10-2014-0149941號的優先權及由其產生的所有權益，其內容通過引用整體并入本文。
技術領域
[0003] 本公開內容涉及木質素微膠囊及其制備方法。更特別地，本公開內容涉及具有微 米/納米結構的木質素微膠囊及其制備方法。
[0004] 關于國家I持研究開發的說明
[0005] 本研究在韓國科學技術研究院的監督下受到韓國科學資訊通信技術和未來規劃 部（Ministry of Science，ICT and Future Planning)(融合商業研究項目（Convergence commercialization research project)，項目編號：應用商業-13-21-KAERI 以及 KIST Jeonbuk分支研究項目，項目編號：2Z04270)的支持。
【背景技術】
[0006] 木質素是存在于木質化植物（如針葉樹或闊葉樹）細胞壁中的天然高分子化合 物和脂溶性酚聚合物。木質素由于其特征性的無定形結構而經不起酸水解，并且具有其中 C3-C6苯基丙烷基團的構成單元通過碳-碳鍵或醚鍵縮合的化學結構。最近，生物質作為用 于生物能的原材料的重要性增加，因此，關于木質素膠囊化、木質素原纖化以及通過引入木 質素生物合成和分子生物學技術中所涉及的酶的特性來控制生物質中的木質素含量已進 行了許多研究。
[0007] 自愈合（self-healing)或自恢復（self-restoring)系統是指設計成具有以下性 質的系統：通過其可以根據具體環境（如熱、電和光）檢測到一些缺陷并自發地恢復而不需 要人工操作。在這樣的系統中，伊利諾伊大學厄本那香檳分校（UIUC)(美國）的White教 授在Nature，2001中已提出了使用微膠囊的自愈合材料的應用。特別地，將微膠囊添加到 聚合物基體中，向聚合物基體施加外力以使聚合物基體被損壞，被損壞部分周圍的膠囊壁 材料破裂，然后內部的核材料（固化劑或基體增強材料等）排出使得聚合物基體恢復其原 始的物理性質。
[0008] 碳納米管具有纏繞成圓柱形的石墨烯層。碳納米管憑借其電性質和機械性質作為 可適用于多個工業領域的一維納米材料獲得了許多關注。然而，由于納米材料所獨有的強 內聚力，應用碳納米管存在許多限制。為了解決這樣的問題，已提出了使用多種類型的分散 劑、聚合物、DNA、蛋白質等的非共價功能化方法。特別地，關于通過使用木質素在溶劑存在 下穩定并有效控制碳納米管的分散性進行了研究。
[0009] [現有技術文獻]
[0010] 非專利f獻
[0011] Mariarosaria Tortora.等，Biomacromolecular 15,1634-1643(2014)
[0012] S. R. White 等，Nature 409, 794-797 (2001)
[0013] Olivier Rochez 等，J Mater Sci 48(14)，4962-4964(2013)
【發明內容】
[0014] 本公開內容涉及提供木質素微膠囊及其制備方法，所述木質素微膠囊具有高產量 以及優化的膠囊顆粒尺寸、尺寸分布和釋放量。
[0015] 本公開內容還涉及提供木質素微膠囊及其制備方法，所述木質素微膠囊通過添加 碳納米管作為其核材料而具有改善的電性質。
[0016] 在一個總體方面中，提供了木質素微膠囊，其包含木質素作為殼材料以及油和/ 或碳質材料作為核材料。
[0017] 根據一個實施方案，所述木質素微膠囊的尺寸可以為10nm至1 μπι。
[0018] 根據另一個實施方案，所述木質素微膠囊可以在疏水環境下釋放油。
[0019] 根據又一個實施方案，所述碳質材料可以是碳納米管。
[0020] 根據又一個實施方案，所述碳納米管可以是分散的碳納米管。
[0021] 根據再一個實施方案，所述木質素微膠囊可以在疏水環境下釋放碳納米管。
[0022] 在另一個總體方面中，提供了用于制備木質素微膠囊的方法，其包括：形成包含木 質素、油和水的水包油（0/W)乳液以及進行聚合以獲得木質素微膠囊。
[0023] 根據一個實施方案，可在包含油和水的水包油（0/W)乳液中進行木質素的界面聚 合。
[0024] 根據另一個實施方案，所述界面聚合可以通過超聲聚合進行。
[0025] 根據又一個實施方案，所述超聲聚合可以通過26W至91W的超聲聚合功率進行。
[0026] 根據又一個實施方案，所述超聲聚合可以進行40秒至90秒。
[0027] 根據又一個實施方案，木質素可以以5重量％至20重量％的濃度使用。
[0028] 根據又一個實施方案，木質素：油之比可以在5 : 1至20 : 1的范圍中。
[0029] 根據又一個實施方案，所述乳液還可以包含碳質材料。
[0030] 根據又一個實施方案，所述方法可以包括：形成其中分散有碳質材料的油；以及 向所述其中分散有碳質材料的油中添加木質素和水以形成水包油（0/W)乳液。
[0031] 根據再一個實施方案，所述碳質材料可以是碳納米管。
[0032] 本文公開的木質素微膠囊提供了以下效果。
[0033] 第一，本文公開的木質素微膠囊包括其中木質素實現抗菌性質的酚結構，并因此 其可形成為具有抗菌性。因此，木質素微膠囊可用作復合材料中的添加劑。
[0034] 第二，木質素微膠囊可形成為允許釋放其核材料，所述核材料可包含具有高分散 性的材料如油，因此木質素微膠囊可用作碳納米管的分散穩定劑。
[0035] 第三，根據一個實施方案，提供了通過其可優化木質素微膠囊的特定尺寸和/或 核材料釋放量的條件。因此，通過使用所述條件，可獲得尺寸和/或核材料釋放量適用于具 體情況的納米尺寸的木質素微膠囊，并且可由其制造納米纖維或納米網。
[0036] 第四，本文公開的木質素-碳納米管微膠囊包含具有優良自恢復性質的碳納米管 作為核材料。因此，在制造包含木質素-碳納米管微膠囊的納米纖維或納米網時，可使得納 米纖維或納米網能夠在特定環境下釋放碳納米管，使得其可被用作醫用材料，如傷口恢復 碳納米纖維或使傷口部位（如真皮）恢復的疏水性藥物遞送系統。
【附圖說明】
[0037] 圖1是說明根據一個實施方案的用于制備木質素微膠囊的方法的示意圖。
[0038] 圖2a至2c分別示出了根據一個實施方案獲得的木質素微膠囊的共聚焦顯微鏡圖 像、其掃描電子顯微鏡（SEM)圖像和其透射電子顯微鏡（TEM)圖像。
[0039] 圖3是說明根據一個實施方案的木質素微膠囊的釋放行為的攝影圖像。
[0040] 圖4a至4c示出了說明在使用根據一個實施方案的木質素微膠囊時碳納米管的高 分散性的攝影圖像。
[0041] 圖5a至5c分別示出了：說明根據一個實施方案的通過使用不同木質素含量獲得 的木質素微膠囊的尺寸的曲線圖，木質素濃度為5%的木質素微膠囊的SEM圖像，以及說明 根據一個實施方案的通過使用不同木質素含量獲得的木質素微膠囊中的核材料釋放量的 圖。
[0042] 圖6a至6c分別示出了：說明根據一個實施方案的通過使用不同木質素：油之比 獲得的木質素微膠囊的尺寸的圖，木質素：油之比為10 : 1的木質素微膠囊的SEM圖像， 以及說明根據一個實施方案的通過使用不同木質素：油之比獲得的木質素微膠囊中的核 材料釋放量的圖。
[0043] 圖7a至7c分別示出了：說明根據一個實施方案的通過使用不同超聲聚合功率獲 得的木質素微膠