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聚倍半硅氧烷空心/碗状颗粒的制备及在药物缓释领域的应用

曹姣洁  
【摘要】:近年来,构筑无机或有机材料的空心球引起了人们的关注。聚合物空心球是一类具有内部空腔的以聚合物为壳层的微纳米球,因其在缓释、催化、传感器、吸波材料、微纳米反应器,生物医学等领域有广泛应用而备受关注。 聚倍半硅氧烷材料是一类有机-无机杂化高分子材料,具有很多优异的物理化学性质,越来越多的被应用于光学、涂覆、光传导器的纤维材料及凝胶色谱柱等领域。聚倍半硅氧烷因其功能基的存在,被认为是制备单分散功能微球潜力最大的材料。近年来,功能化(巯基、环氧基,乙烯基,氨基,异腈酸酯基等)聚倍半硅氧烷实心微球有一些研究,其通过R-Si(OR)3单体在水中简单的水解聚合来获得。但基于聚倍半硅氧烷材料的聚合物空心微球制备及其它复杂有趣形貌的开拓研究较少。 亚微米级的碗状颗粒是一类新型的空心材料,因其具有凹陷结构及内部空,是一类有潜在应用的空心聚合物材料。其内部空腔的存在使得这类材料可作为容纳客体分子的容器,如控释载体,微纳米反应器等。除此之外,这类碗状颗粒由于其凹穴的存在有着特殊的光学性质,研究表明,碗状颗粒有较强的拉曼增强效应。 本论文的工作是基于以上研究背景展开的,首先基于溶胶凝胶技术,制备了碗状聚倍半硅氧烷颗粒,并深入研究了碗状聚倍半硅氧烷颗粒的可控制备及形成机理。此外,研究了聚倍半硅氧烷载药微球对农药阿维菌素的缓释行为。主要工作和实验结果可分为以下几个方面: (1)基于溶胶凝胶技术,采用三官能硅烷单体为原料,以有机溶剂为模板,利用O/W悬浮聚合制备了聚倍半硅氧烷空心微球,在此基础上,制备了聚倍半硅氧烷碗状颗粒,通过调节甲基三乙氧基硅烷(MTES)和苯基三乙氧基硅烷(PTES)的比例来控制碗状形貌,对比讨论了不同实验条件(单体比、单体和溶剂比、催化反应时间及搅拌速度)对碗状颗粒形成的影响。通过透射电镜和扫描电镜对形貌进行表征,结果证明,不同条件对碗状形貌的形成有影响,苯基三乙氧基硅烷(PTES)的加入有利于碗状形貌的形成,这主要是由于苯基单体的加入,减慢水解聚合过程的速率,微球壳层交联密度降低,壳层易变形而形成碗状颗粒。 (2)探究碗状形貌的形成机理。根据实验结果,证明了碗状形貌形成机理为Kippah塌陷机理,即在O/W悬浮体系中,随着单体在油水界面的水解聚合,形成以甲苯为核,单体水解聚合产物为壳的核壳结构,在此过程中,球体因溶剂核的挥发而产生渗透压,加之外界搅拌流体产生的定向离心力对球的作用,最终导致壳层塌陷,形成碗状颗粒。影响碗状形成的因素主要有三点:离心力;渗透压;壳软硬度。 (3)制备聚倍半硅氧烷/阿维菌素载药微球,研究其释放行为,考察了载药率、温度、缓释介质对药物释放的影响,并用Ritger Peppas模型拟合缓释数据,研究载药微球在不同条件下的缓释机理。


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