專利名稱：：一種中空多孔微膠囊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及高分子微球與微囊材料的成型加工及作為復(fù)合材料的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：微囊是生命現(xiàn)象中普遍存在的物質(zhì)聚集形態(tài)，合成微囊也是一種成功的商品形式，具有廣泛的應(yīng)用。一種殼層材料包裹另一種功能材料，是膠囊的主要構(gòu)造方式，而微囊通常是指從亞微米到毫米尺度的小型膠囊。無論以何種形態(tài)存在，功能材料與殼層材料是構(gòu)成微囊的兩類基本元素；前者決定了微囊的功用，后者主要用于輔助前者功能的實(shí)現(xiàn)。微囊的制備，指的是通過一定的方法將功能材料包裹或分散在支持材料中，從而制備顆粒狀復(fù)合材料的過程。通過對(duì)物質(zhì)進(jìn)行微囊化包埋可以達(dá)到許多目的，如可以改善囊芯材料的化學(xué)或物理穩(wěn)定性，屏蔽囊芯的氣味、顏色和毒性，還可以實(shí)現(xiàn)囊芯物質(zhì)的控制釋放或靶向釋放。微囊化是構(gòu)建復(fù)合材料的重要方法，也是提高囊芯材料操控性能的重要手段；隨著材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的功能材料實(shí)現(xiàn)了微囊包埋，使功能材料的應(yīng)用得到不斷拓展。本發(fā)明致力于開發(fā)新型膠囊體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)新興納米尺度功能材料的微囊化。在諸多新型功能材料中，納米功能材料是近來最引人關(guān)注的一類。這類材料在應(yīng)用中具有優(yōu)異的表現(xiàn)；如納米催化劑，同傳統(tǒng)的大尺寸催化劑相比單位質(zhì)量具有更大的接觸表面，更有利于催化反應(yīng)進(jìn)行。但是小尺度也造成了單元操作的困難，無論是高速離心還是超濾都會(huì)耗費(fèi)大量的能量與工時(shí)；此外納米粉體擴(kuò)散到環(huán)境中，會(huì)長(zhǎng)期殘存，對(duì)人體健康造成危害。實(shí)現(xiàn)納米顆粒的微囊化，一方面可以提高功能單元的尺寸以便于單元操作，另一方面能有效防止納米粉體流失進(jìn)入環(huán)境。對(duì)納米材料進(jìn)行微包埋己經(jīng)見諸報(bào)道，但包埋后的納米顆粒往往會(huì)損失原有的分散性與運(yùn)動(dòng)性，納米材料的優(yōu)勢(shì)會(huì)有很大損失。為了既實(shí)現(xiàn)納米材料的微包埋，又要保留納米材料的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明發(fā)明了一種新型結(jié)構(gòu)的微囊。其特征為膠囊具備數(shù)十微米的空腔，納米顆粒在限定的空間中能夠保持原有的分散性和自由運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；其次微囊具備多孔的殼層，殼層孔道為納米孔，能夠阻止納米材料向外擴(kuò)散，又能夠?qū)崿F(xiàn)微囊內(nèi)腔同外界分子的傳遞。這種特殊形態(tài)的微囊對(duì)制備方法提出了很高的要求；另外，具有該形態(tài)特征的膠囊還將用于具有生物活性的納米催化劑的包埋，制備過程必須要保證囊芯材料的生物活性，這也對(duì)該特殊形態(tài)的微囊制備提出了更高的要求。本發(fā)明提出了全新的微囊制備方法，該方法建立在復(fù)乳液(水包油包水型，w/o/w)包埋和懸浮聚合的基礎(chǔ)上。其中復(fù)乳液滴的內(nèi)水相通過配方和工藝的控制，可以制造出直徑數(shù)十微米的單一的內(nèi)腔；而懸浮聚合通過復(fù)合致孔劑的使用，能生成具備納米貫穿孔道的堅(jiān)固殼層；兩種技術(shù)遵循截然不同的調(diào)控機(jī)理，可以滿足兩個(gè)不同尺度的形態(tài)要求。由于制備過程中微囊的內(nèi)腔由水相組成，可以用于包埋親水性的納米材料，并且適合于包埋具有生物活性的納米材料，保護(hù)生物活性不受破壞。復(fù)乳法制備的微囊通常為多腔結(jié)構(gòu)，本發(fā)明首次提出了一種單腔復(fù)乳微囊的制備方法，同傳統(tǒng)的多腔結(jié)構(gòu)相比，單腔具有明顯優(yōu)勢(shì)首先是能夠提供寬敞的內(nèi)空腔，有利于提高裝載量，還有利于納米顆粒的自由分散；此外單腔膠囊只有一層殼層，有利于物質(zhì)傳遞，納米催化劑裝入膠囊后，底物能夠迅速擴(kuò)散進(jìn)入，產(chǎn)物也能夠迅速移除。本發(fā)明在開發(fā)過程中考慮了放大的需要，乳化和懸浮聚合都是常規(guī)的生產(chǎn)方式，適合大規(guī)模生產(chǎn)；并考慮了所開發(fā)產(chǎn)品的通用性，使新型微囊適用于廣泛的囊芯材料，通過對(duì)不同材料的包埋，可以制備出多種不同功用的微囊產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種新型的聚合物膠囊及其制備方法，該類膠囊具有中空內(nèi)腔和多孔的殼層，制備過程結(jié)合了復(fù)乳化和懸浮聚合的優(yōu)勢(shì)。該膠囊生物兼容性好，內(nèi)腔容積大，機(jī)械強(qiáng)度高，而且制備規(guī)模容易放大。本發(fā)明首次提出了一種控制復(fù)乳液滴演變的方法，來獲得單一內(nèi)水腔的復(fù)乳液滴，從而制備出單一內(nèi)腔的固體膠囊。制備膠囊的粒徑控制在10-lOOum;內(nèi)腔直徑控制在數(shù)微米到數(shù)十微米范圍內(nèi)；殼層有效孔徑范圍為2-200nm。本發(fā)明驗(yàn)證了該膠囊體系的應(yīng)用，其中包括裝載固定化酶顆粒，裝載活細(xì)胞體，裝載磁性納米材料和納米光催化劑。本發(fā)明還進(jìn)一步驗(yàn)證了多種顆粒組合包埋的可能性，證明該膠囊體系適用于復(fù)雜反應(yīng)過程的集成。膠囊制備方法如下1.配置油相(0)，其中包含乙烯基單體、二乙烯基交聯(lián)劑、自由基引發(fā)劑、油相乳化劑和制孔劑；其中還可以包含三乙烯基交聯(lián)劑、比重調(diào)解劑、粘度調(diào)解劑和疏水調(diào)解劑。2.配置內(nèi)水相溶液(W。和外水相溶液(W2),分別包含高分子穩(wěn)定劑、水溶性表面活性劑、無機(jī)鹽和自由基聚合阻聚劑；Wl中使用非離子型表面活性劑，W2中使用離子型表面活性劑；乳化前Wi和W2通氮?dú)鈒小時(shí)，排除水中溶解的氧；被裝載顆粒分散在Wj溶液中；3.通過復(fù)乳化將被包埋水相組分W,包埋在復(fù)乳液滴中，如圖1所示；首先將Wl通過超聲破碎分散到O中，形成初乳液(W!/0)，W!與O體積比為1:10;再將初乳液分散到W2中，形成W^O/W2復(fù)乳液，初乳液與W2體積比為1:20;4.調(diào)控復(fù)乳液滴形態(tài)演變，制備單腔復(fù)乳液滴；將制備的復(fù)乳液封裝在密閉容器中，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，輕微攪拌或振蕩；W2中穩(wěn)定劑濃度要高于W"而鹽濃度低于Wt，內(nèi)水相液滴會(huì)在油滴內(nèi)部逐漸融合為單一內(nèi)水腔；可以通過在W2中添加高濃度的分散劑溶液，進(jìn)一步提高W2分散劑濃度，同時(shí)降低鹽濃度；經(jīng)過一段時(shí)間的演變，絕大多數(shù)復(fù)乳液滴將只含有一個(gè)內(nèi)水腔，演變過程如圖2所示；5.懸浮聚合，使油相固化；可選擇熱引發(fā)聚合，也可以選擇紫外引發(fā)聚合，分別選擇相應(yīng)的引發(fā)劑；當(dāng)內(nèi)水相包埋生物活性組分時(shí)，應(yīng)選擇波長(zhǎng)為360-380nm的紫外引發(fā)聚合.6.去除輔助成型試劑，主要是去除油相制孔劑、油相表面活性劑和水相分散劑；可以分別使用醇溶液和去離子水洗滌固化膠囊；當(dāng)包埋生物活性組分后，應(yīng)使用非離子型表面活性劑溶液與緩沖鹽溶液洗滌膠囊體系。乳液的穩(wěn)定性是復(fù)乳液制備的難題，傳統(tǒng)復(fù)乳裝載過程一般采用多腔室的復(fù)乳形態(tài)，以利于內(nèi)水相穩(wěn)定。多腔室結(jié)構(gòu)不利于提高內(nèi)腔的容積，也不利于物質(zhì)的跨膜傳遞。本發(fā)明根據(jù)復(fù)乳液滴形態(tài)演變的規(guī)律，首次提出了一種控制復(fù)乳液滴內(nèi)部形態(tài)的方法，制備具有單一內(nèi)水腔的復(fù)乳液滴?？刂茝?fù)乳液滴內(nèi)部形態(tài)，首先要保證內(nèi)水相穩(wěn)定，盡可能避免內(nèi)水相溶液與外水相融合，之后要促進(jìn)復(fù)乳內(nèi)部水滴間的融合。這就要求外水相與油相界面(0與W2界面)穩(wěn)定性高，而同時(shí)希望內(nèi)水相與油相界面穩(wěn)定性較差。本發(fā)明還提出通過水相鹽濃度來控制內(nèi)水相融合的方法。當(dāng)內(nèi)水相(W!)鹽濃度超過外水相(W2)，外水相中水分子會(huì)透過油層進(jìn)入內(nèi)水相，使內(nèi)水相不斷膨脹，加速了內(nèi)水液滴間的融合。通過調(diào)節(jié)內(nèi)外水相無機(jī)鹽濃度，可以有效控制內(nèi)水相融合速度；內(nèi)水相鹽濃度越高，吸水膨脹就越明顯，融合速度也就越快。穩(wěn)定的初乳液是實(shí)現(xiàn)復(fù)乳均勻裝載的前提，在初乳化階段，要盡可能提高乳化強(qiáng)度，以減小內(nèi)水相液滴的直徑，并盡可能減小內(nèi)水相與油相間的比重差異。內(nèi)水相液滴越小，分散越均勻，就越有利于復(fù)乳裝載。復(fù)乳液滴剛形成時(shí)包含很多細(xì)小水滴，隨著內(nèi)水相(W。間的融合，內(nèi)水液滴的數(shù)目會(huì)逐漸減少。當(dāng)達(dá)到融合要求時(shí)，引發(fā)油相單體聚合，殼層固化后內(nèi)腔形態(tài)就永久保留下來。本發(fā)明的方法適用于裝載固態(tài)顆粒組分。裝載前可以將固態(tài)顆粒懸浮在內(nèi)水相中，聚合后顆粒便被截留在膠囊空腔內(nèi)部。被裝載顆粒在膠囊空腔內(nèi)沒有嚴(yán)格的空間限制，可以自由運(yùn)動(dòng)；納米尺度的固態(tài)顆粒在膠囊內(nèi)部的水環(huán)境中保持了布朗運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。對(duì)于某些納米尺度的催化劑或催化劑載體而言，納米尺度是催化活性的前提，通過本發(fā)明的裝載方法，可以將成百上千的納米載體包裝在膠囊中，而在限定空間內(nèi)的分散性不被破壞，其催化特點(diǎn)能很好的保持。本發(fā)明的方法不僅可以裝載無機(jī)的材料，還可以裝載生物活性材料和細(xì)胞體。裝載生物活性組分時(shí)，要選擇適當(dāng)?shù)某跞榛瘡?qiáng)度，既要滿足乳化要求，又不能破壞被裝載組分的生物活性；同時(shí)要紫外引發(fā)或其他物理射線引發(fā)的聚合方式。本方法可以實(shí)現(xiàn)納米載酶顆粒的裝載，納米載酶顆粒在空腔內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，保持了較高的酶活；膠囊殼層的孔隙能夠允許小分子底物和產(chǎn)物自由進(jìn)出，同時(shí)確保納米顆粒不丟失。本方法可以實(shí)現(xiàn)活體細(xì)胞的裝載。細(xì)胞被包埋后還有一定的生長(zhǎng)空間，可以進(jìn)一步生產(chǎn)充滿膠囊內(nèi)腔。細(xì)胞可以在膠囊中實(shí)現(xiàn)周期性生長(zhǎng)生長(zhǎng)周期結(jié)束時(shí)，部分細(xì)胞轉(zhuǎn)入休眠，或生成繁殖體；待新的營養(yǎng)成分重新補(bǔ)充后，休眠細(xì)胞重新進(jìn)入生長(zhǎng)期，繁殖體開始發(fā)育成細(xì)胞。本發(fā)明提供的方法可裝載不同種類的功能分子或功能顆粒，可以將不同的分子或顆粒相互組合包裝在一批膠囊中，實(shí)現(xiàn)多種功能的集成化與并行化。本發(fā)明的膠囊為剛性樹脂結(jié)構(gòu)，可以填充在固定床層中，能夠承受1.5Mpa壓力沖擊；也適用于懸浮攪拌的反應(yīng)器，能夠抵抗常規(guī)的機(jī)械剪切。圖I復(fù)乳操作流程圖示意圖2不同演變時(shí)間的復(fù)乳形態(tài)照片，A:lmin，B:15min，C:30min，D:90min;圖3實(shí)施例1所述的中空膠囊顯微鏡照片；圖4實(shí)施例1所述的膠囊電子顯微鏡照片；圖5實(shí)施例2所述的光催化降解亞甲基藍(lán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，照射40分鐘；圖6實(shí)施例3所述膠囊裝載超順磁性顆粒的顯微鏡照片；圖7實(shí)施例4所述膠囊裝載固定化酶納米顆粒的激光共聚焦照片；圖8實(shí)施例4所述的納米載酶顆粒的重復(fù)使用性能與膠囊裝載納米載酶顆粒的重復(fù)使用性能；圖9實(shí)施例5所述膠囊裝載兩種熒光納米球的激光共聚焦照片；圖IO實(shí)施例6所述膠囊裝載酵母細(xì)胞的顯微鏡照片。具體實(shí)施實(shí)例實(shí)施例l:單腔膠囊制備表1制備中空復(fù)乳膠囊的配方1組分類別~一組分名稱含量(％)按照表1配方分別配置油相0、內(nèi)水相W!和外水相W2。首先將Wi同O混合，在冰水浴中超聲破碎乳化20秒，超聲強(qiáng)度200V，每超聲1秒間隔5秒。超聲乳化后獲得油包水(W"O)初乳液，再將初乳液同外水相混合，使用機(jī)械攪拌制備復(fù)乳液(W!/0/W2)，攪拌速度400rpm，乳化時(shí)間為2min。復(fù)乳液制備后裝入反應(yīng)釜，常壓通氮?dú)獗Ｗo(hù)，調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速為100rpm，室溫下攪拌2hr;在此過程中，復(fù)乳液滴將逐漸演變?yōu)閱吻恍螒B(tài)。當(dāng)復(fù)乳液形態(tài)達(dá)到要求后，對(duì)反應(yīng)釜水浴加熱，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速，升溫至7(TC，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾收集制備膠囊，用乙醇和去離子水反復(fù)淋洗膠囊，除去制孔劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑。制備膠囊絕大部分為單腔形態(tài)，光學(xué)顯微鏡照片如圖3所示，照片中的膠囊經(jīng)過篩分，粒徑在50-6(Him。微球表面形態(tài)如圖4所示，從掃描電子顯微鏡照片可以看出，膠囊殼層為多孔結(jié)構(gòu)。乙烯基單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)18六薛判乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EDMA)27又^介」甲基丙三醇三甲基丙烯酸甲酯(TTMA)9油相O引發(fā)劑V65(2,2，-Azobis(2，4-dimethylvaleronhrile))0.5llml油溶性乳化劑制孔劑疏水調(diào)解劑比重調(diào)解劑——0聚乙烯醇1Tween201NaCl0.8水~970.010.10.001~96內(nèi)水相Wllml外水相W2300ml乙烯醇二垸基磺酸鈉(SDS)"醇烷l己庚仿s正正氛化分乳組劑性鹽載定溶機(jī)裝穩(wěn)水無水化劑性鹽劑定溶機(jī)聚穩(wěn)水無阻水1o聚十l麗水實(shí)施例2:膠囊裝載Ti02納米催化劑表2制備包埋Ti02納米粉體膠囊的配方相組分類別_組分名稱_含量(％)乙烯基單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)J5"奪瞎判乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EDMA)5X^」甲基丙三醇三甲基丙烯酸甲酯(TTMA)5油相O引發(fā)劑V65(2,2，-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile))0.55.5ml油溶性乳化劑Span858制孔劑正己醇30疏水調(diào)解劑正庚烷1.5比重調(diào)解劑氯仿20穩(wěn)定劑聚乙烯醇3.5^"日、、"水溶性乳化劑十二烷基磺酸鈉(SDS)0.01557無機(jī)鹽Naa0-1阻聚劑NaN020.001__^__^__~96按照表2配方分別配置油相O、內(nèi)水相W！和外水相W2。以Degussa納米1102粉體P250為裝載目標(biāo)，首先將目標(biāo)粉體通過超聲破碎分散到內(nèi)水相溶液中，W,固體含量控制在3y。。將W,同O混合，冰水浴超聲乳化60秒，超聲功率200V。再將初乳液同外水相混合，使用機(jī)械攪拌制備復(fù)乳液(W!/OAV2)。復(fù)乳液制備后裝入反應(yīng)釜，常壓通氮?dú)獗Ｗo(hù)，控制攪拌轉(zhuǎn)速為100rpm，室溫下攪拌2hr;復(fù)乳液滴將逐漸演變?yōu)閱吻恍螒B(tài)。當(dāng)復(fù)乳液形態(tài)達(dá)到要求后，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速，升溫至7(TC，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾收集制備膠囊，用乙醇和去離子水反復(fù)淋洗膠囊，除去制孔劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑。制備膠囊同圖3所示膠囊，殼層具有良好的透光性。以亞甲基藍(lán)為底物，考察包埋Ti02粉體的催化能力。配置20mg/L亞甲基藍(lán)溶液，分別同Ti02納米粉體和膠囊裝載的催化劑體系相混合，將反應(yīng)體系裝入石英瓶中，使用高壓汞燈照射，反應(yīng)體系的振蕩速度為100rpm。圖5顯示了30分鐘的催化結(jié)果A為沒有催化劑的空白體系；B為膠囊裝載Ti02的體系，30分鐘后反應(yīng)體系變澄清；C為使用納米Ti02體系，反應(yīng)后催化劑不容易分離。膠囊裝載納米Ti02能夠保持納米粉體的催化能力，膠囊裝載有利于催化劑的分離和重復(fù)利用。Ti02納米粉體5聚乙烯醇1Tween201NaCl0.6水~94內(nèi)水相Wl0.5ml布分乳組劑性鹽載定溶機(jī)裝穩(wěn)水無水實(shí)施例3:膠囊裝載超順磁性顆粒表3制備包埋磁性顆粒膠囊的配方1組分類別組分名稱含量(％)穩(wěn)定劑聚乙烯醇3.5kktt、m水溶性乳化劑十二烷基磺酸鈉(SDS)0.01々卜f^"無機(jī)鹽Nad(U阻聚劑NaN020.001__^__^__~96以具有超順磁性的顆粒為包埋目標(biāo)，目標(biāo)顆粒表面為Si02材質(zhì)，內(nèi)包含超順磁性納米核，顆粒平均直接在l-2nm。按照表3配方分別配置油相O、內(nèi)水相Wt和外水相W2。將Wt同O混合，在冰水浴中超聲乳化60秒，超聲功率200V。超聲乳化后獲得油包水(W"O)初乳液，再將初乳液同外水相混合，使用機(jī)械攪拌制備復(fù)乳液(W"0/W2)，攪拌速度400rpm，乳化時(shí)間為2min。復(fù)乳液制備后裝入反應(yīng)釜，常壓通氮?dú)獗Ｗo(hù)，調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速為100rpm，室溫下攪拌2hr;在此過程中，復(fù)乳液滴將逐漸演變?yōu)閱吻恍螒B(tài)。當(dāng)復(fù)乳液形態(tài)達(dá)到要求后，對(duì)反應(yīng)釜通過水浴加熱，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速，升溫至7(TC，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾收集制備膠囊，用乙醇和去離子水反復(fù)淋洗膠囊，除去制孔劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑。制備膠囊絕大部分為單腔形態(tài)，光學(xué)顯微鏡照片如圖6所示。膠囊裝載的磁性顆粒呈自由分散狀態(tài)，包埋過程不會(huì)造成磁性損失，不會(huì)因?yàn)轭w粒團(tuán)聚喪失超順磁性。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例4:膠囊裝載固定化酶納米顆粒表4制備包埋納米載酶顆粒膠囊的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>選擇400nm的聚合物納米球?yàn)楣潭ɑ篙d體，為便于檢測(cè)使用的納米球用羅丹明B標(biāo)記。將a-胰凝乳蛋白酶通過共價(jià)交聯(lián)的方法固定在納米球表面。再按照表2給出的包埋配方，將載酶納米顆粒包埋在復(fù)乳液滴中。包埋方法同實(shí)施例1，首先將W,同混合超聲乳化，超聲強(qiáng)度100V。超聲乳化后將初乳液同外水相混合，使用機(jī)械攪拌制備復(fù)乳液(Wi/0/W2)，攪拌速度400rpm，乳化2min。復(fù)乳液制備后裝入石英反應(yīng)瓶，乳液以上氣體用氮?dú)庵脫Q，將石英瓶置于垂直混合器上，緩慢振蕩90min;在此過程中，復(fù)乳液滴將逐漸演變?yōu)閱吻恍螒B(tài)，固定化酶粉體被包埋其中。當(dāng)復(fù)乳液形態(tài)達(dá)到要求后，將石英瓶置于紫外黑光燈下，照射波長(zhǎng)為365nm，照射功率為50V/100ml。在紫外照射下，油相開始固化，聚合反應(yīng)持續(xù)8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾收集制備膠囊，使用l%Tween20溶液洗滌制備膠囊，除去膠囊殼層制孔劑和內(nèi)外水相中的分散劑；再用PH7.8的Tris-HCl緩沖鹽置換膠囊的水環(huán)境，并作為最終保存緩沖體系。制備膠囊絕大部分為單腔形態(tài)，被裝載的納米載酶顆粒在膠囊空腔中保持了良好的分散狀態(tài)。通過激光共聚焦顯微鏡觀察膠囊體系，如圖7所示；顯微鏡下能觀察到膠囊中納米球的布朗運(yùn)動(dòng)。納米載酶顆粒經(jīng)過包埋后，保留了絕大部分的催化活性；膠囊體系的催化活性達(dá)到2U/g膠囊。膠囊裝載后重復(fù)使用性能得到顯著提高，如圖8所示，納米載酶顆粒使用20次后活性降低到原始活性的一半，膠囊裝載后使用IOO次活性仍沒有下降。實(shí)施例5:兩種納米顆?；旌习癖?制備裝載兩種熒光顆粒的膠囊的配方1組分類別組分名稱含量(％)拔教站公羅丹明B標(biāo)記的納米球2《雙^W酸性曙紅標(biāo)記的納米球2內(nèi)水相W1穩(wěn)定劑聚乙烯醇1lml水溶性乳化劑Tween201無機(jī)鹽NaCl0.6水水~93穩(wěn)定齊U聚乙烯醇U"水溶性乳化劑十二烷基磺酸鈉(SDS)0.01f^無機(jī)鹽NaC1o.1阻聚劑NaN020.001水水~96包埋目標(biāo)為兩種不同材質(zhì)的納米球，為觀測(cè)方便，兩種納米球分別用不同的熒光染料標(biāo)記羅丹明B具有紅色激發(fā)熒光，酸性曙紅具有黃綠色激發(fā)熒光。按照表5配方分別配置油相O、內(nèi)水相Wi和外水相W2。將等比例的兩種納米球分散到W,中，控制固體含量為4%。將W!同0混合，在冰水浴中超聲破碎乳化60秒，超聲強(qiáng)度200V。超聲乳化后獲得油包水(WWO)初乳液，再將初乳液同外水相混合，使用機(jī)械攪拌制備復(fù)乳液(W一0/W2)，攪拌速度400rpm，乳化時(shí)間為2min。復(fù)乳液制備后裝入反應(yīng)釜，常壓通氮?dú)獗Ｗo(hù)，調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速為100rpm,室溫下攪拌2hr;在此過程中，復(fù)乳液滴將逐漸演變?yōu)閱吻恍螒B(tài)。當(dāng)復(fù)乳液形態(tài)達(dá)到要求后，對(duì)反應(yīng)釜水浴加熱，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速，升溫至7(TC，持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾收集制備膠囊，用l%TWeen20溶液洗滌制備膠囊，除去制孔劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑。通過激光共聚焦顯微鏡觀察共包埋體系，如圖9所示。兩種納米粉體經(jīng)過膠囊裝載后保持了良好的分散狀態(tài)和均勻的混合狀態(tài)。25200.581512.514油相Ollml乙烯基單體交聯(lián)劑甲基丙烯酸甲酯(MMA)乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EDMA)甲基丙三醇三甲基丙烯酸甲酯(TTMA)V65(2，2，-Azobis(2，4-dimethylvaleronitrile))化劑劑u乳u解解齊性齊調(diào)調(diào)改溶吼冰重引他制疏比I醇烷己庚仿cs-正正氯實(shí)施例6:膠囊裝載細(xì)胞表6制備裝載細(xì)胞的膠囊的配方1組分類別組分名稱含量(％)裝載目標(biāo)為酵母細(xì)胞，首先將酵母接種到液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24小時(shí)積累一定的細(xì)胞量。按照表6配方分別配置油相、內(nèi)水相W!和外水相W2。首先將目標(biāo)細(xì)胞體置換進(jìn)Wp控制固體含量約為1%;再將W,同O混合，在冰水浴中超聲破碎乳化20秒，超聲強(qiáng)度100V，每超聲1秒間隔5秒。超聲乳化后獲得油包水(W一O)初乳液，再將初乳液同外水相混合，使用機(jī)械攪拌制備復(fù)乳液(W!/0/W2)，攪拌速度400rpm，乳化時(shí)間為2min。復(fù)乳液制備后裝入石英反應(yīng)瓶，乳液以上氣體用氮?dú)庵脫Q，將石英瓶置于垂直混合器上，緩慢振蕩90min;在此過程中，復(fù)乳液滴將逐漸演變?yōu)閱吻恍螒B(tài)，固定化酶粉體被包埋其中。當(dāng)復(fù)乳液形態(tài)達(dá)到要求后，將石英瓶置于紫外黑光燈下，照射波長(zhǎng)為365nm，照射功率為50V/100ml。在紫外照射下，油相開始固化，聚合反應(yīng)持續(xù)8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾收集制備膠囊，用乙醇和去離子水反復(fù)淋洗膠囊，除去制孔劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑。制備膠囊絕大部分為單腔形態(tài)，光學(xué)顯微鏡照片如圖IO所示。包埋后，酵母細(xì)胞保持完整的細(xì)胞形態(tài)；使用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)包埋細(xì)胞，經(jīng)過12hr培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞開始出芽生長(zhǎng)。乙烯基單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)25奪瞎利乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EDMA)20甲基丙三醇三甲基丙烯酸甲酯(TTMA)5油相O引發(fā)劑V65(2,2，-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile))0.5llml油溶性乳化劑制孔劑疏水調(diào)解劑比重調(diào)解劑內(nèi)水相Wllml裝載組分穩(wěn)定劑水溶性乳化劑無機(jī)鹽水酵母細(xì)胞聚乙烯醇Tween20NaCl水1110.8~96聚乙烯醇3.5十二烷基磺酸鈉(SDS)0.01NaCl0.1NaN020.001水~96外水相W2300ml^醇垸己庚仿印正正氯布化J乳劑性沐皿劑定溶機(jī)聚穩(wěn)水無阻水權(quán)利要求1.一種聚合物微膠囊，其特征為同時(shí)具備中空內(nèi)腔與多孔的殼層，膠囊為剛性樹脂材質(zhì)，殼層孔道為內(nèi)外貫穿孔。2.如權(quán)利要求1所述的聚合物微膠囊，其特征為膠囊直徑在l-lOOOpm范圍內(nèi)，內(nèi)腔直徑在0.1-999pm范圍內(nèi)，殼層孔徑在0-500nm范圍內(nèi)。3.如權(quán)利要求1所述的聚合物微膠囊，其特征為殼層具有透光性。4.如權(quán)利要求1所述的聚合物微膠囊，其制備過程包括6個(gè)步驟1)使用乙烯基單體、乙烯基交聯(lián)劑、引發(fā)劑、稀釋劑、油溶性表面活性劑、比重調(diào)解劑和粘度調(diào)解劑配制油相；2)分別使用高分子穩(wěn)定劑、水溶性表面活性劑和無機(jī)鹽配置內(nèi)水相和外水相，將被裝載組分同內(nèi)水相相混合；3)通過復(fù)乳化方法將內(nèi)水相組分裝載在復(fù)乳(水包油包水型)液滴中；4)調(diào)控復(fù)乳液滴形態(tài)，制備具有單一內(nèi)水腔的復(fù)乳液滴；5)通過懸浮聚合實(shí)現(xiàn)油相固化，并形成多孔的聚合物殼層；6)去除油相稀釋劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑，獲得貫穿的殼層孔道。5.如權(quán)利要求5所述的膠囊制備步驟2)，其特征為外水相中穩(wěn)定劑濃度高于內(nèi)水相。6.如權(quán)利要求5所述的膠囊制備步驟2)，其特征為內(nèi)水相中無機(jī)鹽濃度高于外水相。7.如權(quán)利要求5所述的膠囊制備步驟4)，其特征為控制內(nèi)水相液滴在復(fù)乳油滴內(nèi)部相融合。8.如權(quán)利要求5所述的膠囊制備步驟5),其特征為使用紫外照射引發(fā)懸浮聚合，包埋生物活性材料。9.如權(quán)利要求1所述的聚合物微膠囊，用于裝載尺寸在lOiim-lO(Hun的顆粒狀材料，顆粒在囊腔中保持自由分散狀態(tài)。全文摘要本發(fā)明提供了一種聚合物微囊，同時(shí)具備中空內(nèi)腔與多孔殼層。本發(fā)明提供了乳房該聚合物微囊的制備方法復(fù)乳化裝載、乳液滴形態(tài)控制和高分子懸浮聚合，容易規(guī)模放大。該膠囊適合裝載廣泛的囊芯材料，其中包括生物活性材料和具有催化功能的材料；利用本發(fā)明提供的微囊化方法，可解決納米尺度催化劑回收的困難，避免納米粉體對(duì)環(huán)境的污染，并能夠?qū)崿F(xiàn)多種催化劑的搭配裝載，構(gòu)建復(fù)合催化劑。文檔編號(hào)B01J13/14GK101362069SQ20081022358公開日2009年2月11日申請(qǐng)日期2008年10月8日優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日發(fā)明者穎張,平王,蘇志國,馬光輝,飛高申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所