三維立體褶皺聚乳酸微球及其制備方法與用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物功能材料制備領(lǐng)域，尤其是三維立體褶皺聚乳酸微球及其制備方 法與用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 然界中存在著這樣的神奇界面，如海底珊瑚，上皮組織，植物的葉子等，其表面具 有獨特的非平面褶皺特性。通過模擬自然界的非平面褶皺可以增強材料的表面功能并推進(jìn) 現(xiàn)今的平面二維應(yīng)用。研究表明，三維立體褶皺由于其表面褶皺的增強功能和高效的能量 攝入，可以廣泛應(yīng)用于如細(xì)胞迀移的調(diào)節(jié)，智能膠，可調(diào)諧器件，納米有序模板，膠體和蛋白 質(zhì)自組裝，和各向異性和/或可調(diào)的表面潤濕性等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)制備方法依然局限于二 維褶皺的制備，對于復(fù)雜的三維褶皺加工鮮有報道。目前，提出了三維方法褶皺的制作主要 是基于硬模板與傳統(tǒng)光刻和隨后的表面處理（如紫外臭氧輻射（UV0)，反應(yīng)離子刻蝕和電 化學(xué)聚合）。但是傳統(tǒng)方法制備的三維褶皺材料通常需要耗費大量的時間和精力，并極大地 依賴聚（二甲基硅氧烷）（PDMS)薄膜作為基地材料。一般而言，材料表面產(chǎn)生褶皺的前提 是較軟的材料基礎(chǔ)上的一個薄的一個相對較硬的材料上施加一個臨界應(yīng)力誘導(dǎo)由膜的雙 層系統(tǒng)界面應(yīng)力的不匹配。界面應(yīng)力不匹配之后，再通過表面處理，如機械能和熱能驅(qū)動的 表層變形固化形成褶皺。然而，目前大多數(shù)的褶皺材料主要是基于平面或階梯面處理，可能 不適用于三維立體褶皺立體制作。因此，尋求新的簡便方法在非平面表面制作可調(diào)控的三 維立體褶皺微觀結(jié)構(gòu)十分迫切。
[0003] 聚乳酸（PLA)是一種生物可降解，生物相容性良好的生物材料，已被廣泛用于三 維細(xì)胞支架，傷口敷料，抗菌、防污劑等領(lǐng)域。近年來，乳液軟模板法，如多重乳液，皮克林 乳液，單乳液，皮克林雙乳液等，已經(jīng)在二維材料制備基礎(chǔ)上得以廣泛應(yīng)用。其中，W1/0/W2 雙乳液是一種擁有兩個界面的微觀結(jié)構(gòu)，已被廣泛應(yīng)用于制備中空材料，多孔各向異性微/ 納米顆粒等。通過調(diào)控在界面上的表面活性劑和微粒可以制備出多功能的PLA材料。雖然 雙乳液模板法是基于PLA的功能材料設(shè)計的一個功能強大的模板法，但是他們?nèi)匀痪窒抻?二維PLA材料的構(gòu)建。
[0004] 為了在雙乳液基礎(chǔ)上將目前常見的聚乳酸二維材料轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體褶皺材料，類 似于雙層系統(tǒng)的二維表面褶皺上的界面應(yīng)變力不匹配必須被引入到雙乳液界面中。一般來 說，在軟模板界面上，應(yīng)變力不匹配可以通過增強的力差（即機械不穩(wěn)定）來實現(xiàn)，并基于 這樣的二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體褶皺。氣體形成雙乳液關(guān)聯(lián)法，起源于碳酸氫銨的分解， 一直被視為一個多功能的工具制備具有內(nèi)部交聯(lián)孔室的多孔微球。文章Gasfoamedopen porousbiodegradablepolymericmicrospheres(氣體生成法制備多孔可降解聚合物微 球）·Biomaterials2006, 27, 152-159,與Biodegradablepolymericmicrocarrierswith controllableporousstructurefortissueengineering(多孔可生物降解的聚合物載 體在組織工程中的應(yīng)用）.Macromol.Biosci. 2009, 9, 1211-1218.證實了氣體形成雙乳液 關(guān)聯(lián)法可以通過控制碳酸氫銨分解形成多孔微球生物支架。此外，利用氣體形成雙乳液關(guān) 聯(lián)法制作不同孔徑的改性聚乳酸微球。在溶劑蒸發(fā)過程中，碳酸氫銨的自發(fā)分解產(chǎn)生二氧 化碳（C02)和氨氣（NH3)，不僅導(dǎo)致界面上"凸起"的產(chǎn)生，而且有利于多孔結(jié)構(gòu)的最終形成。 與此同時，內(nèi)部氣泡的生成有利于在乳液界面產(chǎn)生應(yīng)變力不匹配，并幫助實現(xiàn)二維材料想 三維立體褶皺材料的轉(zhuǎn)變。但是由于氣體的形成方法和限制擠壓產(chǎn)生的固有的局限性，其 內(nèi)部氣化核心有限，盡管內(nèi)部交聯(lián)的多孔聚乳酸微球已經(jīng)成功制備出，他們依然局限于二 維材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種三維立體褶皺聚乳酸微球的制備方 法，通過碳酸氫銨產(chǎn)生的氣體在乳液界面引入應(yīng)變力不匹配，并在乳液內(nèi)部加入納米顆粒 引入多重氣化核心，成功實現(xiàn)三維立體褶皺聚乳酸微球的制備，得到的聚乳酸微球用于油 水分離和細(xì)胞的吸附。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0007] -種三維立體褶皺聚乳酸微球的制備方法，包括如下步驟：
[0008] S1、制備二氧化硅包覆的核殼結(jié)構(gòu)的Fe304@Si02納米離子；
[0009] S2、制備三維立體褶皺聚乳酸微球：加入S1中制備的Fe304@Si02m米粒子的碳酸 氫銨去離子水溶液作為內(nèi)相，聚乳酸的二氯甲烷溶液作為中間相，所述內(nèi)相與中間相均化 形成水包油型（W/0)初乳；聚乙烯醇的去離子水溶液作為外相，所述外相與所述初乳均化 形成水包油包水型（wyo/wj雙乳液，將所述的雙乳液震蕩，待所述雙乳液中二氯甲烷揮發(fā) 后，將所得的產(chǎn)物真空干燥后得三維立體褶皺聚乳酸微球。
[0010] 進(jìn)一步，S1所述的Fe304@Si02m米粒子的制備方法為包括如下步驟：
[0011] (1)將三氯化鐵與醋酸鈉混合在乙二醇中并于氮氣保護(hù)下160°C攪拌lh，轉(zhuǎn)入反 應(yīng)釜中200°C反應(yīng)10h，磁性分離、洗滌、干燥得四氧化三鐵納米粒子；
[0012] (2)將步驟（1)所述的四氧化三鐵納米粒子分散在含氨水的乙醇和水的混合液 中，并在攪拌下加入原硅酸四乙酯反應(yīng)12h，將獲得的Fe304@Si02納米粒子分離、洗滌、干 燥。
[0013] 在上述方案中，S2中所述的碳酸氫銨去離子水溶液的濃度為0. 05g/mL;
[0014] S2中所述聚乙烯醇的去離子水溶液中聚乙烯醇的濃度為0. 001g/mL;
[0015] S2中所述聚乳酸、二氯甲烷的用量比為（15. 8~62. 5)mg: (0· 99~1. 01)mL。
[0016] 進(jìn)一步，S2中所述內(nèi)相與中間相體積比為5 :16 ;所述初乳與所述外相的體積比為 1 ：25〇
[0017] 進(jìn)一步，S2中所述Fe304@Si0^米粒子的加入量與所述碳酸氫銨的去離子水溶液 的用量比為（10 ~90)mg: (0· 99 ~1. 01)mL。
[0018] 進(jìn)一步，S2中所Fe304@Si02納米粒子的加入量與所述碳酸氫銨的去離子水溶液的 用量比l〇mg:lmL。
[0019] 本發(fā)明還包括一種三維立體褶皺聚乳酸微球，其特征在于，所述聚乳酸微球的平 均直徑為50μm，表面褶皺，具有多級孔結(jié)構(gòu)。
[0020] 本發(fā)明還包括將所述的三維立體褶皺聚乳酸微球作為油水分離的用途。
[0021] 本發(fā)明還包括將所述的三維立體褶皺聚乳酸微球作為粘附細(xì)胞的用途。
[0022] 三維立體超褶皺聚乳酸微球的形成機理：
[0023] 本發(fā)明所述的三維立體褶皺聚乳酸微球的形成機理：（1)反應(yīng)結(jié)束后將雙乳液震 蕩，內(nèi)相中的碳酸氫銨溶液分解產(chǎn)生的氣體，在乳液界面上"凸起"，由于外界表面活性的作 用，內(nèi)部的氣泡無法突破油相；因此，隨著油相溶劑的揮發(fā)，這些"凸起"得以保存，并且在大 氣壓的作用下"凹進(jìn)"。
[0024] (2)內(nèi)部氣體的生成在乳液的兩個界面上引入應(yīng)變力不匹配，隨著溶劑的揮發(fā)，有 利于在生成的微粒表面形成褶皺。
[0025] Fe304@Si02納米粒子在三維立體裙皺聚乳酸微球的制備過程中起到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑、 表面褶皺劑和多重氣化核心的作用：（1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑，與不加Fe304@Si02納米粒子構(gòu)建的內(nèi) 部微粒主導(dǎo)的氣體形成雙乳液關(guān)聯(lián)法相比，加入Fe304@Si02m米粒子獲得三維立體褶皺的 聚乳酸微粒，而不加Fe304@Si02納米粒子獲得片狀褶皺聚乳酸微粒，因此在三維立體超褶皺 的聚乳酸微粒形成過程中，F(xiàn)e304@Si02納米粒子作為Pickering粒子可以有效地穩(wěn)固獲得 的微粒的形貌，從而制備出理想的三維立體超褶皺聚乳酸微粒。
[0026] (2)表面褶皺劑：與不加Fe304@Si02納米粒子獲得的片狀褶皺聚乳酸微粒相比，加 入Fe304@Si02m米粒子后獲得的三維立體超褶皺聚乳酸微粒不僅體現(xiàn)出三維立體構(gòu)型，而 且其表面的褶皺與片狀聚乳酸微粒相比明顯增加很多，因此在三維立體超褶皺的