[发明专利]微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用。

背景技术

溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体(在干凝胶中也可以是气体)，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。微纳米凝胶粒子为颗粒大小在微米或纳米级别的凝胶粒子。

微纳米凝胶粒子自其发现以来在广泛的领域内得到了应用，如生物医药、催化反应和自组装等领域，但仍存在不少缺点：(1)生物相容性差，需经处理后方可使用；(2)不具备生物降解性；(3)纳米级别的凝胶制备方法较不成熟；(4)制备过程难以控制，无法精确控制所获得的微纳米凝胶粒子的粒径、交联度、吸水性、表面形貌等性质。微纳米凝胶粒子种类繁多，按照材料的降解性能可分为两大类：(1)可生物降解型；(2)不可生物降解型。现有的微纳米凝胶粒子大多属于不可降解的微米凝胶粒子。可生物降解型微纳米凝胶粒子主要采用现今已经临床医学证明并得到广泛应用的可降解原料加以合成，通常按其材料来源可分为天然和合成两大类：(1)天然的可降解型高分子包括多糖类(淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸和甲壳素等)和多肽类(胶原等)等；(2)合成的可降解型高分子包括聚酯(乳酸、乙醇酸、ε-己内酯的均聚物及它们的共聚物)、聚氨酯、聚氨基酸及其衍生物类等。

制备微纳米凝胶粒子的技术很多，包括液相制备技术、模板制备技术、流体制备技术、真空喷雾干燥技术、过膜技术，以及多种方法联合应用的技术等。液相制备技术可分为乳液法和自组装法，优势是方法成熟，应用广泛，利用分子特异性质，可制备多种复杂结构等，缺陷是进程较难调控，直观性不强，难以精确调控等。模板制备技术可分为刻印法和微模具制备法，优势是直观，简单，外观多样等，缺陷为受模板限制，难实现纳米尺度凝胶粒子制备，内部复杂结构调控难实现等。流体制备法为在流动的液体中制备微纳米凝胶的方法，优势是直观，简单，外观多样，制备量大等，缺陷是受设备限制，难以实现纳米尺度凝胶制备，内部复杂结构调控难实现。此外还有一些制备技术适合制备特殊要求的凝胶粒子，适用于特定聚合物等，但普遍存在可调控性不强，应用范围不广的缺点。以上的技术可以制备不同材质的、粒径从几纳米到几百微米，呈单一结构或多孔结构，具有球状、棒状、板状、碟状、锥状等不同形状、不同结构、不同大小的微纳米凝胶粒子，也可制备用一种或几种材料、呈单层或多层结构的复合结构微纳米凝胶粒子，以满足各种不同生物医药、催化反应和自组装等应用的需要。然而现有技术无法实现在微纳米尺度下的单层或多层结构凝胶粒子的可控制备，以及凝胶粒子的物理和化学性质的精确调控，因而亟待需要发展一种能够实现在微纳米尺度下可精确调控物理和化学性质的凝胶粒子的定制化制备新技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用。

本发明提供的单层或双层或三层或n+3层微纳米凝胶粒子的可控制备方法，为如下(一)、(二)、(三)或(四)所示：

(一)制备单层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

1)制备具有核壳结构的聚合物I，所述核壳结构的聚合物I中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

2)将步骤1)所得聚合物I分散于介质中形成聚合物溶液，使构成所述聚合物I的核的材料发生交联反应并且使构成所述聚合物的壳部分或完全离去，控制所述交联反应的时间来调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到单层微纳米凝胶粒子；

(二)制备双层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

3)向所述方法(一)步骤2)中交联反应后的体系中加入聚合物I的水溶液或聚合物II的水溶液，进行交联反应并且使构成所述聚合物I或II的壳部分或完全离去，并通过控制交联反应的时间调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到双层微纳米凝胶粒子；

所述聚合物II为具有核壳结构的聚合物，其中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

(三)制备三层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

4)向所述方法(二)中所述步骤3)中交联反应后的体系中加入聚合物I的水溶液或聚合物II的水溶液或聚合物III的水溶液，进行交联反应并且构成所述聚合物I或II或III的壳部分或完全离去，并通过控制交联反应的时间调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到三层微纳米凝胶粒子；

所述聚合物III为具有核壳结构的聚合物，其中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

(四)制备n+3层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：