具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法
【專利摘要】具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，屬于功能高分子材料【技術領域】。將4-乙烯基吡啶在75℃下加入HCl水溶液中，再加入去離子水，恒溫10min使其溶解后，用氮氣吹掃除氧，再加入苯乙烯，攪拌，升溫至75℃，得混合溶液A；再將過硫酸鉀溶解于去離子水中，超聲震蕩，待反應體系溫度恒定于75℃后加入混合溶液A，繼續(xù)反應，得核殼結構聚合物納米微球；將聚合物微球乳液溶于不同pH值的HCl溶液中，攪拌，即得到具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球。制備方法簡單，無須乳化劑和表面活性劑等助劑，粒徑均一，具有明顯的核殼結構。且當pH發(fā)生變化時可以發(fā)生組裝與解組裝，因而具有極高的應用價值。
【專利說明】具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能高分子材料【技術領域】，涉及一種具有PH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備。
【背景技術】
[0002]隨著高分子科學技術的不斷發(fā)展，聚合物復合微球的研究日趨深入。聚合物復合微球是指由兩種或兩種以上的聚合物組成的微球，利用聚合物各自不同的特點，可實現(xiàn)親水性與疏水性、剛性與柔性等性能間的互補。其中，功能性聚合物納米復合微球由于其特殊的納米級尺寸與多樣化的結構，成為了一類極重要的新型高分子材料，廣泛運用于生物醫(yī)藥、光電、磁學等諸多領域，具有很高的研究價值。
[0003]自組裝技術是利用基本結構單元之間自發(fā)的相互識別，通過非共價鍵弱相互作用力(如氫鍵、范德華力、靜電力、疏水作用力、吸附作用)形成的具有特定排列順序的聚集體。它的產(chǎn)生需要兩個條件:自組裝的動力和導向作用。自組裝的動力為自組裝提供能量，自組裝的導向作用是指基本單元的空間尺寸和方向要達到重排的要求。自組裝技術一直以來是研究的熱點，但人們研究的重點主要還是以分子或超分子為基本單元的自組裝。隨著這一技術的發(fā)展，以聚合物微球為基本單元，通過改變組裝過程中的導向作用引導產(chǎn)生的二次組裝逐漸引起世界各國研究者的興趣。
[0004]Cayre等(OliverJ.Cayre.al.pH-responsive Colloidosomes andTheir Use forControlling Release.Soft Matter, 2012，8:4717-4724)首先以 RAFT 活性自由基聚合法合成出聚(甲基丙烯酸甲酯一二甲氨基乙酯)，并以此為穩(wěn)定劑加入苯乙烯單體制備聚合物小球，最后將小球置于水/十六烷界面二次組裝成一種具有PH敏感性的多級復合微球。這種復合微球制備方法復雜，其對PH的響應局限于物理結構的改變，并沒有發(fā)生解組裝，應用受到一定的限制。Yow 等(Huai N.Yow and Alexander F.Routh, ReleaseProfilesof Encapsulated Actives from Colloidosomes Sintered for VariousDurations.Langmuir, 2009, 25, 1:159-166)制備了一種聚(苯乙烯一丙烯酸丁酯)微球，經(jīng)過二次組裝得到一種復合微球。這種復合微球可以對藥物進行封裝與釋放，且載藥效率可以通過控制微球尺寸等因素來實現(xiàn)，但是同樣缺乏環(huán)境響應性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法。
[0006]本發(fā)明包括以下步驟:
[0007]I)核殼結構聚合物納米微球的制備:
[0008]將4-乙烯基吡啶在75°C下加入HCl水溶液中，再加入去離子水，恒溫IOmin使其溶解后，用氮氣吹掃除氧，再加入苯乙烯，攪拌，升溫至75°C，得混合溶液A;再將過硫酸鉀溶解于去離子水中，超聲震蕩，待反應體系溫度恒定于75°C后加入混合溶液A，繼續(xù)反應，得核殼結構聚合物納米微球；
[0009]2)具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備
[0010]將聚合物微球乳液溶于不同pH值的HCl溶液中，攪拌，即得到具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球。
[0011]在步驟I)中，所述4-乙烯基吡啶、HCl水溶液、去離子水、苯乙烯、過硫酸鉀的配比可為:4-乙烯基吡啶0.1~0.3ml, HCl溶液10~25mL，去離子水20~50mL，苯乙烯I~2ml，過硫酸鉀0.03~0.lg，其中，4-乙烯基吡啶、HCl水溶液、去離子水、苯乙烯以體積計算，過硫酸鉀以質(zhì)量計算；所述除氧的時間可為15min ;所述超聲震蕩的時間可為5~8min ;所述繼續(xù)反應的時間可為24h。
[0012]在步驟2)中，所述聚合物微球乳液與HCl溶液的體積比可為1: 10;所述攪拌的時間可為0.5~2h。
[0013]所述核殼結構聚合物納米微球，其核結構主要富集了聚苯乙烯鏈，其殼結構主要富集了聚4-乙烯基吡啶鏈。
[0014]由于聚4-乙烯基吡啶在不同pH值環(huán)境下的溶解度不同，在不同的pH刺激下，作為殼層的聚4-乙烯基吡啶鏈段的親水性會有明顯差異。當pH逐漸增大時，所述核殼結構微球之間會發(fā)生聚集，從而形成具有PH敏感性的多級復合微球。
[0015]本發(fā)明首先采用無皂乳液聚合制備了粒徑小于200nm的具有pH敏感性的聚(4-乙烯基吡啶一苯乙烯)納米微球；其次，通過一定濃度的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，利用4-乙烯基吡啶在不同PH環(huán)境下親水性的差異以及聚(4-乙烯基吡啶一苯乙烯)納米微球之間的相互作用力，通過二次組裝得到一種具有PH敏感性的多級復合微球。本發(fā)明中的pH敏感性微球制備方法簡單，無須乳化劑和表面活性劑等助劑，粒徑均一，具有明顯的核殼結構。且當PH發(fā)生變化時可以發(fā)生組裝與解組裝，因而具有極高的應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1的透射電子顯微鏡(TEM)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實施例1的掃描電子顯微鏡(SHM)圖。
[0018]圖3為聚合物納米微球的pH響應性實驗結果圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]實施例1
[0021]( I)功能性核殼結構納米微球的制備:
[0022]在150mL三口燒瓶中加入8mL0.lmol/L的HCl水溶液，加塞密閉后置于水浴鍋中升溫至75°C。向上述HCl水溶液中緩慢滴入200 μ L4-乙烯基吡啶。持續(xù)恒溫75°C加熱lOmin，加入32mL去離子水，令其充分溶解待用。常溫下向體系通冷凝水回流，并用氮氣保護吹掃15min,開啟磁力攪拌,緩慢加入1000 μ L苯乙烯,開始升溫。在IOmL血清瓶中加入準確稱量的0.04g過硫酸鉀，加入IOmL去離子水，常溫下至于超聲儀中進行超聲震蕩5min。待上述體系溫度恒定于75°C后，迅速加入。保持上述條件不變，反應24h。
[0023](2)具有pH敏感性的復合微球的制備[0024]取ImL聚(苯乙烯_4乙烯基吡啶)乳液溶液IOmL0.lmol/L HCl溶液，常溫攪拌Ih即得到具有PH敏感性的復合微球。
[0025](3) pH敏感性試驗
[0026]將步驟(2)中所得含具有pH敏感性的復合微球乳液在不同pH下用動態(tài)光散射(DLS)測其粒徑，實驗結果如圖3所示，突變pH點為7。
[0027]實施例2~5
[0028](1)將實施例1中同濃度的HCl水溶液的體積分別調(diào)整為10mL、12mL、15mL,分別加入去離子水30mL、28mL、25mL。其余同實施例1。
[0029](2)同實施例1。
[0030](3)同實施例1。
[0031]所得單分散功能性核殼結構聚合物納米微球的結構分別由透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察表征。從圖1中可見明顯核殼結構，粒徑低于200nm。其中，核層為聚苯乙烯，殼層為聚4-乙烯基吡啶。從圖2中可以看到所得功能性聚合物納米微球粒徑均一，分散良好。從圖3可觀察到，在pH變化時，具有顯著的pH響應性。
【權利要求】
1.具有PH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于包括以下步驟: .1)核殼結構聚合物納米微球的制備: 將4-乙烯基吡啶在75°C下加入HCl水溶液中，再加入去離子水，恒溫IOmin使其溶解后，用氮氣吹掃除氧，再加入苯乙烯，攪拌，升溫至75°C，得混合溶液A;再將過硫酸鉀溶解于去離子水中，超聲震蕩，待反應體系溫度恒定于75°C后加入混合溶液A，繼續(xù)反應，得核殼結構聚合物納米微球；. 2)具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備 將聚合物微球乳液溶于不同PH值的HCl溶液中，攪拌，即得到具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球。
2.如權利要求1所述具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述4-乙烯基吡啶、HCl水溶液、去離子水、苯乙烯、過硫酸鉀的配比為:4-乙烯基吡啶0.1~0.3ml,HCl溶液10~25mL，去離子水20~50mL，苯乙烯I~2ml，過硫酸鉀0.03~0.1g,其中，4-乙烯基吡唳、HCl水溶液、去離子水、苯乙烯以體積計算,過硫酸鉀以質(zhì)量計算。
3.如權利要求1所述具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述除氧的時間為15min。
4.如權利要求1所述具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述超聲震蕩的時間為5~8min。
5.如權利要求1所述具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述繼續(xù)反應的時間為24h。
6.如權利要求1所述具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述聚合物微球乳液與HCl溶液的體積比為1: 10。
7.如權利要求1所述具有pH敏感性的多級聚合物復合納米微球的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述攪拌的時間為0.5~2h。
【文檔編號】C08F226/06GK103788278SQ201410047212
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月11日 優(yōu)先權日:2014年2月11日
【發(fā)明者】戴李宗, 謝泓輝, 袁叢輝, 毛杰, 羅偉昂, 何凱斌, 劉新瑜, 許一婷, 曾碧榕 申請人:廈門大學