專利名稱：一種無機亞微米膠囊的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種無機亞微米膠囊的制備方法。
背景技術：
中空材料，可包覆藥物、熒光染料、催化劑、蛋白質、DNA等活性成分，在藥物緩釋、 生物、醫學、化妝品、涂料、催化等領域有巨大的潛在應用價值。二氧化硅化學性質穩定、熱穩定性好、生物相容性好、機械強度好、具有多孔結構，是優異的殼壁候選材料。無機亞微米膠囊能綜合上述兩類材料的優勢，賦予材料新的性能，可拓寬其應用價值，尤其是其多孔的結構可保證被包覆化合物與膠囊外環境間的物質傳遞。為制備無機膠囊，專利和文獻已報道了較多方法，已經提出的有以下幾種(I)在正相細乳液體系中，以非極性烴液滴為模板，通過硅氧烷的水解-縮合反應在液滴表面形成殼壁，得到無機納米膠囊(單國榮，曹志海.發明專利，專利號 200710160376. 9,2010 ；Peng B, Chen M, Zhou S，Wu L，Ma X. J Colloid Inter Sci，2008， 321,67-73 ；Pang H，Zhou S，Wu L，Chen M，Gu G. Colloids Surface A Physicochem Eng Aspects，2010，364，42-48.)。(2)正相乳液體系中，以油滴為模板，十六烷基三甲基溴化銨為結構控制劑，在油水界面，通過正娃酸乙酯的水解-縮合反應形成中孔二氧化娃微膠囊(Schacht S, Huo Q, Voigt-Martin G, Stucky G D，，Schuth F. Science，1996，273，768-771.);反相乳液體系中，通過混合酸性的十六烷基三甲基溴化銨溶液和疏水的正硅酸乙酯溶液制備了中孔的二氧化娃微膠囊(Fornasieri G, Badaire S, Backov R, Mondain-monval O, Zakri C, Poulin P. Adv Mater,2004，16，1094-1097.)。(3)以聚合物粒子為模板，通過硅氧烷的溶膠-凝膠反應在模板上沉積二氧化硅得到核殼型納米粒子，后通過高溫煅燒除去聚合物核，得到中空無機粒子(Tissot I， Reymond J P, Lefebvre F, Bourgeat-Lami E. Chem Mater,2002,14 :1325-1331.)。(4)Koh等人以硅羥基官能化的膠束為模板制備了無機納米膠囊(Koh K，Ohno K， Tsujii Y, Fukuda T. Angew Chem Int Ed, 2003,42 :4194-4197.)。(5)以帶電聚合物粒子為模板，通過層層自組裝的方法，沉積多層聚電解質和無機納米粒子，然后通過化學萃取或煅燒的方法除去模板，得到無機膠囊(Caruso F，Caruso R A, Mohwald H. Science, 1998,282 :1111-1114)。對于方法(1)，以液核為模板，模板容易去除，但只能用于包覆疏水的化合物；對于方法(2)，常規的攪拌條件只能制備微米尺度的液滴模板，因此該方法只能制備微米尺度的無機膠囊；對于方法(3)，需先合成羥基官能化或陽離子型的聚合物粒子，后利用高溫煅燒或化學的方法去除模板，過程較為繁瑣，且除去模板過程易引起無機膠囊的破裂。對于方法(4)，需合成官能化的嵌段共聚物，然后進行自組裝，利用水解-縮合反應形成無機相，再去除疏水的聚合物核，步驟相對較多，且存在組裝效率有限的問題。對于方法(5)，利用聚電解質的層層自組裝，由于聚電解質存在易絮凝、需在極低濃度下進行、在溶劑中不能穩定分散等問題，所以其應用范圍也受到限制。近年來，基于細乳液體系，以液核為模板制備納米膠囊報道較多，尤其是正相體系，如以十六燒為模板細乳液聚合苯乙烯一步法制備納米膠囊(Tiarks F, Landfester K，Antonietti M. Langmuir, 2001,17 =908-918);以正辛烷為模板，苯乙烯和甲基丙烯酸 3-甲氧基硅丙酯細乳液共聚合制備有機-無機雜化納米膠囊(Ni K F，Shan G R，Weng Z X. Macromolecules, 2006, 39 :2529-2535);以及前述以正辛烷或硅油液滴為模板通過正硅酸乙酯的溶膠-凝膠反應制備無機納米膠囊的報道。最近，也有利用反相細乳液體系，以親水液核為模板制備納米膠囊的報道，如以四氟硼酸鈷水溶液為模板，通過N-異丙基丙烯酰胺的聚合制備了熱敏型納米膠囊(Cao Z, Landfester K, Ziener U. Macromolecules, 2010, 43 =6353-6360)。本發明將基于反相細乳液體系，通過硅氧烷前驅物的溶膠-凝膠反應制備無機亞微米膠囊，且用于包覆親水化合物，目前尚未有利用此法合成無機亞微米膠囊的報道。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于反相細乳液體系的制備無機亞微米膠囊的方法，該制備過程簡單，模板易于去除，還可實現對親水功能化合物的直接包覆，無機膠囊的尺寸可在亞微米和微米尺度調節。而且無機膠囊具備高的熱、機械和化學穩定性，好的生物相容性，殼壁多孔的結構可保證被包覆化合物與膠囊外環境間的物質傳遞，有廣闊的應用前景。本發明采用的技術方案是一種無機亞微米膠囊的制備方法，所述方法包括(I)將低HLB值的乳化劑溶于非極性溶劑，所述低HLB值的乳化劑選自下列至少一種SPAN系列乳化劑(例如SPAN-20、SPAN-40、SPAN-60、SPAN-80等)、吐溫系列乳化劑 (如吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-80等)、0P-10、嵌段共聚物乳化劑(由親水和疏水段組成);所述非極性溶劑選自下列至少一種=C6 C2tl的脂肪烷烴、C6 C2tl的環烷烴、含 I 3個C1 C4烷基的烷基苯；所述嵌段共聚物乳化劑優選為以丁烯-乙烯共聚物為疏水段、聚氧乙烯為親水段的嵌段共聚物；(2)將pH調節劑溶解于水中，配成pH值為O 13的pH調節劑水溶液，再將結構控制劑溶解于PH調節劑水溶液形成混合溶液，將該混合溶液加到步驟(I)乳化劑溶液中，經分散得到反相細乳液；所述結構控制劑選自下列至少一種有機季銨鹽陽離子型乳化劑、 兩性離子型乳化劑；考慮到結構控制劑種類及用量不僅會對粒子形態產生重要影響，還會對殼壁的孔徑及表面積有較大影響，因此應根據目標產物的要求選擇不同的結構控制劑和用量，含長鏈的季銨鹽乳化劑因其能分配在油水界面，對粒子形態有較好的控制效果；(3)向步驟(2)得到的反相細乳液中加入硅氧烷前驅物，混合均勻后將混合液溫度調節至O 100°C，反應Ih 5天，得到以無機化合物為殼、水溶液為核的無機亞微米膠囊；添加方式可以是一次性添加、分段添加或半連續滴加；所述硅氧烷前驅物為下列化合物中的至少一種
權利要求
1.一種無機亞微米膠囊的制備方法，所述方法包括(1)將低HLB值的乳化劑溶于非極性溶劑，所述低HLB值的乳化劑選自下列至少一種 SPAN系列乳化劑、吐溫系列乳化劑、0P-10、嵌段共聚物乳化劑；所述非極性溶劑選自下列至少一種C6 C2tl的脂肪烷烴、C6 C2tl的環烷烴、含I 3個C1 C4烷基的烷基苯；(2)將pH調節劑溶解于水中，配成pH值為O 13的pH調節劑水溶液，再將結構控制劑溶解于PH調節劑水溶液形成混合溶液，將混合溶液加到步驟(I)乳化劑溶液中，經分散得到反相細乳液；所述結構控制劑選自下列至少一種有機季銨鹽陽離子型乳化劑、兩性離子型乳化劑；(3)向步驟(2)得到的反相細乳液中加入硅氧烷前驅物，混合均勻后將混合液溫度調節至O 100°C，反應Ih 5天，得到以無機化合物為殼、水溶液為核的無機亞微米膠囊；所述硅氧烷前驅物為下列化合物中的至少一種
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述PH調節劑選自下列至少一種鹽酸、氫氧化鈉、乙酸、氨水、磷酸二氫鹽、磷酸氫二鹽、硼砂、鄰苯二甲酸氫鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽或氫氧化鈉。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述pH調節劑選自下列至少一種氫氧化鈉、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氨水或鹽酸。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述硅氧烷前驅物為下列之一或其中兩種以上的混合物正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯、十八烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述低HLB值的乳化劑為下列之一或其中兩種以上的混合物=SPAN系列乳化劑，0P-10，或丁烯-乙烯共聚物為疏水段、聚氧乙烯為親水段的嵌段共聚物乳化劑。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述非極性溶劑為環己烷、甲苯或C6 C16的脂肪烷烴。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述結構控制劑為式(V)所示的有機季銨鹽陽離子型乳化劑或十四烷基二甲基胺乙內酯；
全文摘要
本發明提供了一種無機亞微米膠囊的制備方法。所述方法先通過超聲或高壓均化制備含液滴模板的反相細乳液，前驅物直接與細乳液混合，通過前驅物的水解-縮合反應在液滴表面生成無機殼壁，得到無機亞微米膠囊。通過調節乳化劑用量、油水比、乳化條件等因素能方便地制備不同尺度的液滴模板，進而得到不同尺度的無機膠囊。殼壁的厚度及強度可通過改變硅氧烷前驅物的用量、反應時間、液滴的pH值等調節。本發明得到的無機亞微米膠囊，在催化劑載負、親水藥物、蛋白質及其它生物活性物質的緩釋、親水表面的納米顆粒的包覆、及其它親水試劑的裝載和緩釋領域有大的潛在的應用價值。
文檔編號B01J13/02GK102580636SQ201210028778
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者曹志海 申請人:杭州師范大學