[发明专利]仿生构筑功能化Janus粒子的方法

说明书

技术领域

本发明属于Janus粒子的制备技术领域，具体涉及一种利用润湿性可调的SiO₂制备的不同类型Pickering乳液仿生修饰得到化学反应活性的Janus粒子的方法。

背景技术

Janus粒子是一类因结构不同造成物理化学性能差异的各向异性颗粒，因其具有不对称性而在一颗粒子上即可体现出不同的物理或化学性能，因此，Janus粒子在颗粒乳化剂、纳米发动机、磁响应、光学传感、电子纸、界面催化、药物载体、生物技术等众多领域具有极广阔的应用前景。

目前，制备Janus粒子的方法较多，其中Pickering乳液模板法因其立体曲面结构而具有产量高的优势，且方法具有操作简便、产物稳定、适用的乳化剂颗粒类型广泛、环境友好、可进行微结构调控、普适性强等优点，因此常被用来制备Janus粒子。Pickering乳液是一种以固体颗粒作为乳化剂而稳定的乳液系统，通过对固体颗粒在水相(水包油型)或者油相(油包水型)中的暴露面进行物理或化学处理，简易破乳之后，可得到化学分区明确的Janus粒子。Pickering乳液的性质受颗粒乳化剂的表面润湿性、颗粒间的相互作用、颗粒尺寸、形状、浓度等影响。其中，固体颗粒的润湿性最为关键，它直接决定了Pickering乳液类型以及乳液的稳定性。目前，稳定Pickering乳液的颗粒乳化剂中以SiO₂微球作为稳定剂的研究较多，方法合成的SiO₂微球，单分散性良好，性能稳定，但该方法制得的SiO₂表面富含硅羟基，表现出很强的亲水性，单一的润湿性致使其在颗粒乳化剂方面的应用受限。

单一的硅烷偶联剂改性获得的粒子往往仅具有单向的亲水或亲油性，难以实现润湿性连续可调，并由此制备的Pickering乳液类型单一，后期不能制得嵌入深度可调的Janus粒子。Bing Liu等(Angewandte Chemie,2008,47(21):3973-3975)使用4-氯甲基苯基三氯硅烷对SiO₂微球进行改性并得到亲油疏水的颗粒乳化剂，通过Pickering乳液法制备了一部分含有聚丙烯酰胺、另一部分含有聚苯乙烯的不对称微球，该方法得到的改性粒子润湿性单一，制备工序较为复杂，且得到的Janus粒子分区较不明确，不具有化学反应活性。

近年来，人们发现海洋贻贝足丝分泌蛋白具有黏附性，并且在水环境下黏附能力超强。Messersmith等(Science,2007,318(5849):426-430)进一步研究发现，DOPA的类似物多巴胺可以在碱性条件下氧化自聚合，并具有强的黏附特性和化学反应活性，其邻苯二酚基团活性较高，能对金、银和铂等贵重金属离子表现出还原能力，通过化学镀金属反应得到金属单质；能够螯合无机离子并原位矿化或者吸附无机纳米粒子得到无机化合物层(如Fe₃O₄、TiO₂、ZnO、CaCO₃等)；能与含硫醇、氨基的亲水或疏水有机分子或聚合物等发生迈克尔加成反应和席夫碱反应，并将功能性有机物引入到材料表面，使其表面具有特殊性质，如：抗腐蚀性、耐摩擦性、生物活性以及生物相容性等功能特性。与其它表面修饰方法相比，聚多巴胺修饰基材这一方法简单方便，与被修饰基材的几何形状无关，而且所修饰的表面具有很好的化学反应性，因而在生物技术、纳米技术、电化学、膜材料等方面显示出巨大的应用价值。

一般在Janus粒子制备或者应用过程中，往往伴随着环境不友好性过程的发生，如实验制备中需要特殊的保护试剂、还原试剂等化学试剂，或制备工艺复杂、过程繁琐，后期不便处理，产物Janus粒子表面缺乏化学反应活性的功能基团等，这些因素限制了Janus粒子的制备和使用范围。因此，一种工艺简便、环境友好、化学反应活性的复合微球制备方案越来越受到人们的重视。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种采用不同润湿性的改性SiO₂为颗粒乳化剂制备的Pickering乳液，基于贻贝的仿生原理利用聚多巴胺或其结构类似物制备功能化Janus粒子。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、改性SiO₂