專利名稱：一種利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備中空微膠囊的方法。尤其是利用表面可控沉積和交聯 制備微膠囊的方法。
背景技術：
微膠囊是通過成膜物質將囊內空間與囊外空間隔離開以形成特定幾何結構 的物質。微膠囊的形狀以球形結構為主，也可為卵圓形、正方形或長方形、多 角形及各種不規則形狀。傳統微膠囊尺寸大小通常在微米至毫米級，壁厚在亞 微米至幾百微米。微膠囊在食品、藥物、化妝品、生物工程和組織工程中都有 十分重要的應用。微膠囊的制備方法有很多。根據囊壁形成的原理，微膠囊的 傳統制備技術大體可分為三類利用反應生成囊壁的化學方法、利用相分離形 成囊壁的物理化學方法和利用機械或其它物理作用形成囊壁的物理方法。囊壁 通常由天然或合成的高分子材料組成，也可是無機化合物。
近年來，又發展了許多新的微膠囊的制備方法，如模板組裝、模板聚合、 表面接枝聚合、分散聚合等。其中，以膠體微粒為模板，利用層層自組裝技術 在模板微粒上組裝聚合物超薄膜，去除模板后制備的微膠囊具有結構和性能可 控、易賦予各種獨特功能等特點。層層自組裝的驅動力主要有靜電力、氫鍵、 疏水力等。其中，通過靜電相互作用形成的微膠囊，其制備過程可在水中進行， 能夠避免對環境的污染。所得微膠囊的尺寸由模板預先控制，而其壁厚可控制 在納米尺度內。微膠囊的滲透性以及包埋物質的釋放性能可以通過環境條件如 溫度、離子種類和離子強度、pH值、溶液性質、光、電、聲等進行控制。因此 在藥物控制釋放、酶的包埋與催化反應、組織工程等領域顯示了十分重要的應 用前景。但是，該制備方法存在步驟多、耗時長、浪費原料的缺點，這些缺點 限制了其推廣和應用，尤其是難以適應大規模快速制備的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種簡便快速的利用表面可控沉積和化學交聯來制備
微膠囊的方法。
本發明的利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法，包括以下步驟
1 )將NH4HC03和MnS04分別配成0.16M和0.016M的水溶液，向MnS04 水溶液中加入無水乙醇，無水乙醇的用量為MnSO4水溶液體積的10Q/^，攪拌使 其混合均勻；在磁力攪拌下迅速向其中加入NH4HC03水溶液，NH4HC03水溶
液與MnS04水溶液的體積比為1: 1，持續攪拌，然后靜置反應，收集所得微粒， 洗滌，得到MnC03微粒；
2) 將濃度為1 2mg/mL的聚電解質水溶液與步驟1)所得的MnC03微粒 混和，在振蕩下向其中逐步滴加可與水互溶的該聚電解質的不良溶劑，滴加體 積為聚電解質水溶液體積的1 2.5倍；然后用該不良溶劑反復洗滌去除未吸附 的聚電解質，得到表面沉積有聚電解質的MnC03膠體微粒；
3) 將步驟2)所得表面吸附有聚電解質的MnCCM敖粒分散到不溶解該聚電 解質的交聯劑溶液中，振蕩下反應1 6小時，洗滌；
4) 將步驟3)所得的微粒分散到0.1M的鹽酸溶液中，去除MnC03微粒， 得到中空微膠囊。
本發明中，所說的聚電解質是聚烯丙基銨鹽酸鹽(PAH)、聚賴氨酸(PLL) 或牛血清白蛋白(BSA)，所說的聚電解質的不良溶劑是乙醇或二甲基亞砜 (DMSO)，所說的不溶解聚電解質的交聯劑溶液是戊二醛的乙醇或二甲基亞砜 溶液，或是3，3，-二硫雙丙酸—雙(氮一羥基琥珀酰亞胺酯)(DSP)的乙醇或二 甲基亞砜溶液。
本發明的原理是在膠體微粒與聚電解質溶液混合中，逐漸滴加該聚電解 質的不良溶劑，聚電解質則會逐漸沉淀出來，形成微小的納米微粒并沉積到膠 體微粒表面形成均勻的薄膜。通過化學交聯使薄膜的結構得以穩定，在去除膠 體微粒后也不會再溶解，從而得到在水中能夠穩定存在的中空微膠囊。通過調 節步驟2)加入的不良溶劑的量，可以控制所得微膠囊的囊壁厚度。
本發明的有益效果在于
本發明工藝過程簡單，制備速度快，可控性好，材料來源廣泛，適于微膠 囊的快速大量制備；得到的微膠囊由于經過了化學交聯，具有對有機溶劑、酸、 堿、鹽和溫度變化等穩定的特點。
圖1是MnC03微粒的掃描電鏡照片。
圖2是BSA微膠囊干燥后的掃描電鏡照片。
圖3是BSA微膠囊干燥后的原子力顯微鏡照片。
圖4是BSA微膠囊的激光共聚焦顯微鏡照片。微膠囊分散在水中，并加 入少量羅丹明進行標記。
圖5是表面沉積有異硫氰酸熒光素標記牛血清白蛋白(FITC-BSA)并交 聯后的MnC03微粒的激光共聚焦顯微鏡照片。
圖6是FITC-BSA微膠囊的激光共聚焦顯微鏡照片。
圖7是DSP交聯的BSA微膠囊干燥后的原子力顯微鏡照片。
圖8a)是滴加乙醇與BSA溶液體積1:1時得到的微膠囊的掃描電鏡照片，
b)是滴加乙醇與BSA溶液體積2.5:1時得到的微膠囊的掃描電鏡照片。
圖9 a)是交聯時間為1小時的BSA微膠囊的掃描電鏡照片，b)是交聯時
間為6小時的BSA微膠囊的掃描電鏡照片。
具體實施例方式
以下結合實例進一步說明本發明，但這些實例并不用來限制本發明。 實施例1
1)將NH4HC03和MnS04分別配成0.16M和0.016M的水溶液；取200ml MnS04 溶液，加入20ml無水乙醇，用磁力攪拌使其混合均勻；在磁力攪拌下迅速向其 中加入200ml NH4HC03溶液，持續攪拌15s，然后讓其靜置反應，直至生成的 所有微粒完全沉淀；將所得微粒離心收集，水洗3次，得到直徑約為7.5微米的 MnCCM敫粒，其掃描電鏡照片見圖l;
2)取步驟1)所得MnC03微粒的水分散液2ml (5X10 個/ml)，置于15mL 的離心管中，用水離心洗滌3次；然后加入2ml濃度為lmg/ml的BSA溶液， 超聲10s使分散均勻，然后將離心管置于振蕩器上，以12微升/秒的速度緩慢滴 加乙醇，共滴加4ml乙醇；然后將微粒用乙醇離心洗滌3次，去除未在微粒表 面吸附的BSA，得到表面沉積有BSA的MnC03膠體微粒； 3 )將步驟2 )所得的表面沉淀有BSA的微粒分散到4ml濃度為1 %的戊二醛(GA) 乙醇溶液中，在緩慢振蕩下反應3小時，然后用水離心洗滌5次； 4)將步驟3)所得的微粒分散到大量的0.1M的鹽酸溶液中，反應30分鐘，去 除MnC03微粒，然后用大量水洗滌直至中性；干燥后的BSA微膠囊的掃描電 鏡照片見圖2，原子力顯微鏡照片見圖3;水中分散的微膠囊的激光共聚焦顯微 鏡照片見圖4。 實施例2
步驟同實例1，但在步驟2)中使用FITC-BSA (異硫氰酸熒光素標記的牛血 清白蛋白)代替普通的BSA。表面吸附有FITC-BSA的MnC03微粒的激光共聚 焦顯微鏡照片見圖5;去核后得到的中空微膠囊的激光共聚焦顯微鏡照片見圖6。 實施例3
步驟同實例1,但在步驟2)中使用2mg/ml的PAH的水溶液代替BSA溶液。
實施例4
歩驟同實例1 ，但在步驟2)中使用2mg/ml的PLL的水溶液代替BSA溶液。 實施例5
步驟同實例l，但在步驟2)中使用2mg/ml的BSA的水溶液，滴加的乙醇 量為3ml;在步驟3)中用使用0.75mg/ml的DSP的DMSO溶液交聯反應3小
時；干燥后的微膠囊的原子力顯微鏡照片見圖7。 實施例6
步驟同實例l，但在步驟2)中滴加的乙醇量為2ml;干燥后的微膠囊的掃 描電鏡照片見圖8a。 實施例7
步驟同實例l，但在步驟2)中滴加的乙醇量為5ml;干燥后的微膠囊的掃 描電鏡照片見圖8b。 實施例8
步驟同實例l，但在步驟3)中交聯反應時間為l小時；干燥后的微膠囊的 掃描電鏡照片見圖9a。 實施例9
步驟同實例l，但在步驟3)中交聯反應時間為6小時；干燥后的微膠囊的
掃描電鏡照片見圖9b。
權利要求
1.一種利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法，包括以下步驟1)將NH4HCO3和MnSO4分別配成0.16M和0.016M的水溶液，向MnSO4水溶液中加入無水乙醇，無水乙醇的用量為MnSO4水溶液體積的10％，攪拌使其混合均勻；在磁力攪拌下迅速向其中加入NH4HCO3水溶液，NH4HCO3水溶液與MnSO4水溶液的體積比為1∶1，持續攪拌，然后靜置反應，收集所得微粒，洗滌，得到MnCO3微粒；2)將濃度為1～2mg/mL的聚電解質水溶液與步驟1)所得的MnCO3微粒混和，在振蕩下向其中逐步滴加可與水互溶的該聚電解質的不良溶劑，滴加體積為聚電解質水溶液體積的1～2.5倍；然后用該不良溶劑反復洗滌去除未吸附的聚電解質，得到表面沉積有聚電解質的MnCO3膠體微粒；3)將步驟2)所得表面吸附有聚電解質的MnCO3微粒分散到不溶解該聚電解質的交聯劑溶液中，振蕩下反應1～6小時，洗滌；4)將步驟3)所得的微粒分散到0.1M的鹽酸溶液中，去除MnCO3微粒，得到中空微膠囊。
2. 根據權利要求1所述的一種利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法， 所說的聚電解質是聚烯丙基銨鹽酸鹽、聚賴氨酸或牛血清白蛋白。
3. 根據權利要求1所述的一種利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法， 所說的聚電解質的不良溶劑是乙醇或二甲基亞砜。
4. 根據權利要求1所述的一種利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法， 所說的不溶解聚電解質的交聯劑溶液是戊二醛的乙醇或二甲基亞砜溶液，或是 3，3，-二硫雙丙酸一雙(氮一羥基琥珀酰亞胺酯)的乙醇或二甲基亞砜溶液。
全文摘要
本發明公開了一種利用表面可控沉積和交聯制備微膠囊的方法。將碳酸錳膠體微粒分散在聚電解質的水溶液中；逐漸滴加該聚電解質的不良溶劑，使聚電解質從溶液中逐漸沉淀出來并沉積到膠體微粒的表面；并將表面沉積有聚電解質的微粒用其不良溶劑洗滌；將洗滌后的微粒分散在不溶解該聚電解質的交聯劑溶液中，反應一段時間后，用水多次離心洗滌；最后通過鹽酸分解碳酸錳微粒，得到中空微膠囊。本發明制備方法簡便快捷，材料來源廣泛，生產效率高，得到的微膠囊由于經過了化學交聯，具有對有機溶劑、酸、堿、鹽和溫度變化等穩定的特點，有良好的應用前景。
文檔編號B01J13/14GK101172223SQ20071007074
公開日2008年5月7日 申請日期2007年8月10日 優先權日2007年8月10日
發明者仝維鋆, 一 朱, 高長有 申請人:浙江大學