[发明专利]具有微米/纳米分级式孔的微颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能多孔微颗粒领域，特别涉及一种具有微米/纳米分级式孔的微颗粒及其制备方法。

背景技术

近年来，多孔微颗粒在许多领域受到了广泛关注，如药物传送、组织工程、传感检测和色谱分析等。在多孔微颗粒中，纳米尺寸的孔隙能够为分子间的相互作用提供较大的功能表面积，微米尺寸的孔对分子特别是生物大分子产生的流体动力学阻力较小，有利于生物大分子较快地进出多孔基质。因此，如果能将纳米尺寸的孔与微米尺寸的孔相结合，制备出具有微米/纳米分级式孔的多孔微颗粒，这种微颗粒将在质量传递相关领域，如吸附、控制释放、催化方面产生重要的应用价值。

Lee,D.等以0.2～2wt％聚乙烯醇(PVA)水溶液为外相流体、0～2wt％的PVA水溶液为内相流体，以含有7.5wt％疏水二氧化硅纳米颗粒的甲苯为中间相流体，采用微流控装置制备水/油/水双重乳液，将所述双重乳液在真空或者自然条件下放置过夜，中间相中的甲苯挥发完全后，其中的二氧化硅纳米颗粒即沉积到内部水核表面并以水核为模板形成以二氧化硅纳米颗粒为囊壁的微胶囊，该微胶囊中具有微米级的大孔，由于该微胶囊的囊壁是由二氧化硅纳米颗粒沉积形成的，因此囊壁上的二氧化硅颗粒之间还具有小孔(见Lee,D.,Weitz,D.A.,Small.2009,5,1932)。该方法制备的二氧化硅微胶囊存在以下不足：(1)二氧化硅为无机材料，其应用范围十分有限，需要对该微胶囊进行进一步的功能化修饰才能得以实际应用；(2)由于该微胶囊的囊壁由二氧化硅纳米颗粒沉积形成，纳米颗粒之间没有化学键存在，因此该微胶囊的强度有限，在使用过程中容易破损，稳定性有限。虽然该方法可通过调节内部包载水核的数量调控微胶囊的形状，但是，该方法制备的微胶囊囊壁的微观多孔结构依赖于二氧化硅纳米颗粒的尺寸及其在中间相中的含量，因此，该方法存在难以调整和精确控制微囊壁上纳米颗粒之间的孔隙度的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有微米/纳米分级式孔的微颗粒，以丰富现有微米/纳米分级式多孔微颗粒的种类，本发明的另一目的是提供该微颗粒的制备方法，以在调整微颗粒的微米级孔的数量和孔尺寸的同时实现对纳米级孔的孔隙度和孔尺寸的调整和精确控制。

本发明具有微米/纳米分级式孔的微颗粒的基体为聚(甲基丙烯酸甲酯-co-二甲基丙烯酸乙二醇酯)或者聚(甲基丙烯酸甲酯-co-二甲基丙烯酸乙二醇酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)，所述基体中具有微米级孔和纳米级孔。

上述具有微米/纳米分级式孔的微颗粒中，微米级孔的孔径为20～500μm，纳米级孔的孔径为5～1000nm。

上述具有微米/纳米分级式孔的微颗粒中含有磁性纳米粒子，该磁性纳米粒子的含量为0.05wt％～5wt％；所述磁性纳米粒子优选为四氧化三铁磁性纳米粒子。

上述具有微米/纳米分级式孔的微颗粒中，微米级孔的数量、微米级孔和纳米级孔的孔径可根据实际应用需求进行调整；微颗粒的粒径也可根据实际应用需求进行调整，通常微颗粒的粒径为40～1000μm。

本发明还提供了一种具有微米/纳米分级式孔的微颗粒的制备方法，工艺步骤如下：

(1)中间相、内相、外相流体和收集液的配制

配制中间相流体：将二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸甲酯、油溶性表面活性剂、光引发剂混合均匀，即得中间相流体；所述甲基丙烯酸甲酯与二甲基丙烯酸乙二醇酯的体积比为1:0.05～2，甲基丙烯酸甲酯与光引发剂的体积比为1:0.005～0.1，油溶性表面活性剂的加入量为每1mL甲基丙烯酸甲酯中0.05～1g；

配制内相流体：将水溶性表面活性剂、丙三醇加入水中混合均匀，即得内相流体；所述水与水溶性表面活性剂的质量比为1:0.005～0.05，水与丙三醇的质量比为1:0.05～0.1；

配制外相流体：外相流体的配制方法与内相流体的配制方法相同；

配制收集液：收集液的配制方法与内相流体的配制方法相同；

(2)微颗粒的制备

分别将内相流体、中间相流体和外相流体注入毛细管微流体装置的注射管、过渡管和收集管中形成单分散水/油/水乳液，采用收集液收集该单分散水/油/水乳液，并将所收集的单分散水/油/水乳液放置至少10min，然后用紫外光照射所述单分散水/油/水乳液使甲基丙烯酸甲酯与二甲基丙烯酸乙二醇酯发生交联反应，即形成具有微米/纳米分级式孔的微颗粒；

所述内相流体的流量为10～400μL/h，中间相流体的流量为50～1000μL/h，外相流体的流量为200～10000μL/h；