[发明专利]一种以液滴为模板制备的超分子水凝胶微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超分子聚合物化学与液滴生成操控领域，特别涉及修饰有环糊精水溶性聚合物和修饰有金刚烷水溶性聚合物在液滴内主客体组装形成超分子水凝胶微球的制备方法和用途。

背景技术

水凝胶微球又称微凝胶，是指一种具有分子内部交联的高分子聚合物，由于其特定的圆球形态和可刺激响应性能，水凝胶微球已经在细胞包覆、药物输送、微反应器和传感器等领域展现出潜在的应用前景。

水凝胶微球的形成主要依赖于化学交联和物理交联两种。化学交联是指通过共价键的化学作用力连接小分子或者大分子，形成永久稳定的三维分子交联结构；物理交联是通过物理作用力如氢键作用、静电作用、链的缠绕等形成，这种凝胶是非永久性的, 通过加热凝胶可转变为溶液。最近，依赖超分子化学的方法制备水凝胶块体材料引起了国内外研究者的广泛关注，超分子组装是指多个分子通过氢键、范德华力、电荷的库仑作用、л-л共轭和亲之作用等非化学建立的弱作用力而自动结合成有序有组织的聚合系统，依赖这种方法获得的水凝胶具有自识别、自组装和自复制的能力，在催化、传输、自组织合成等方面开拓了一个广阔的应用领域。尽管如此,目前采用超分子组装的方法限制于毫米或者厘米尺寸的宏观体相材料,如何制备微米级尺寸的超分子水凝胶微球还缺乏可靠的方法；同时,如何控制制备的超分子水凝胶微球的尺寸均一性也是研究者亟待解决的关键问题。

发明内容

针对上述问题，本发明选用液滴为模板，利用环糊精对金刚烷的特异性识别的特性，提出了一种在液滴内自组装两种分别修饰有环糊精和金刚烷的高分子制备超分子水凝胶微球的方法，其显著特点是以微米级液滴的球形形态为高分子的反应腔体，可以有效的控制水凝胶微球的尺寸和均一性，开辟了一种通用性强且可靠的超分子水凝胶微球的合成途径。

本发明的目的之一在于提供一种新型、主客体组装的超分子水凝胶微球，二是利用液滴为模板实现超分子的组装，达到超分子水凝胶微球的粒径与形态可控的制备方法，三是提供该类型超分子水凝胶微球在阿霉素、紫杉醇水溶性抗肿瘤药物缓释中的应用，以达到药物可以长时间的维持在较高浓度水平的目的。

为实现上述目的，本发明的技术手段为：一种以液滴为模板制备的超分子水凝胶微球，由环糊精类修饰的高分子与金刚烷修饰的高分子在液滴内自组装形成。本发明利用环糊精与金刚烷之间的主客体超分子作用力，溶解于液滴内环糊精修饰的高分子与金刚烷修饰的高分子可以复合形成超分子水凝胶微球。

所述液滴指静止条件下可沉降，在紊流条件下能保持悬浮状态的细小液体粒子，直径在500纳米到500微米之间。

所述环糊精类为α-环糊精，β-环糊精或γ-环糊精中的一种或者几种。

所述环糊精修饰的高分子为水溶性高分子，可以是均聚物、共聚物、不同共聚物或均聚物的共混物、不同均聚物的共混物或共聚物与均聚物间的共混物，包括聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、海藻酸钠聚合物、壳聚糖、聚氨基酸等以及它们的共聚物、不同共聚物或均聚物的共混物、不同均聚物的共混物或共聚物与均聚物间的共混物。

所述金刚烷修饰的高分子为水溶性高分子，可以是均聚物、共聚物、不同共聚物或均聚物的共混物、不同均聚物的共混物或共聚物与均聚物间的共混物，包括聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、海藻酸钠聚合物、壳聚糖、聚氨基酸等以及它们的共聚物、不同共聚物或均聚物的共混物、不同均聚物的共混物或共聚物与均聚物间的共混物。

所述的以液滴为模板制备的超分子水凝胶微球的制备方法，是通过以下技术方案实现的：

1）通过自由基共聚或者高分子侧链接枝改性的方法获得侧链带有环糊精的水溶性高分子，即环糊精类修饰的高分子，将制备好的1-100重量份的环糊精类修饰的高分子充分溶解至100重量份的去离子水中，得到环糊精高分子水溶液；

2）通过自由基共聚或者高分子侧链接枝改性的方式获得侧链带有金刚烷基的水溶性高分子，即金刚烷修饰的高分子，并将制备好的1-100重量份的金刚烷修饰的高分子充分溶解至100重量份的去离子水中，得到金刚烷基高分子水溶液；

3）超分子水凝胶微球的制备：环糊精高分子水溶液与金刚烷基高分子水溶液通过界面张力形成液滴，溶解于液滴中的环糊精类修饰的高分子与金刚烷修饰的高分子自我识别，通过主客体的作用力，线型的高分子交联形成超分子水凝胶微球，如图1所示。