具有生物相容性的Janus颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有生物相容性的Janus颗粒及其制备方法。本发明专利技术采用生物相容性材料，将紫胶和聚乳酸材料溶解在共同的良溶剂中，然后在一定温度下将混合溶液快速注入到含有表面活性剂的水溶液中，基于共沉淀和相分离机理，得到一端为紫胶另一端为聚乳酸的紫胶‑聚乳酸Janus纳米颗粒。通过调节紫胶和聚乳酸在良溶剂中的浓度，可以调控Janus纳米颗粒的大小；通过调节良溶剂中紫胶和聚乳酸的配比，可以调控Janus纳米颗粒中紫胶半球和聚乳酸半球的比例。然后通过正负电荷相互作用，在紫胶半球表面修饰具有生物相容性的聚赖氨酸，提高紫胶半球的亲水性。本发明专利技术的具有生物相容性的Janus纳米颗粒具有两亲性，作为颗粒表面活性剂，可以很好地稳定油在水中的乳液。

Biocompatible Janus particles and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
具有生物相容性的Janus颗粒及其制备方法
本专利技术涉及颗粒材料领域，具体涉及一种具有生物相容性的Janus颗粒及其制备方法。
技术介绍
乳液在食品、化妆品等领域具有广阔的应用前景。乳液包括水相分散在油相中的油包水乳液和油相分散在水相中的水包油乳液。乳液的稳定通常需要添加表面活性剂。传统的表面活性剂是一种既有亲水基团又有疏水基团的两亲性分子，能有效降低水/油界面的张力。但传统的分子表面活性剂因热运动在界面是一个吸附和解吸附的动态平衡，液滴容易发生融合。另一方面，在Ostwaldripening的影响下，小液滴将逐渐变小，大液滴将逐渐变大，最终导致相分离。两亲性固体颗粒可以有效代替分子表面活性剂。固体颗粒不会因为热运动在水/油界面发生解吸附，其稳定的Pickering乳液可以长时间稳定。然而，目前尚未有生物相容的Janus颗粒，极大地限制了其在食品、化妆品等领域的应用。本专利技术采用生物相容性材料，通过共沉淀和相分离，制得性质可调的紫胶-聚乳酸Janus纳米颗粒。进一步通过正负电荷相互作用表面修饰聚赖氨酸，提高紫胶半球的亲水性。所制得的具有生物相容性的Janus纳米颗粒具有两亲性，作为颗粒表面活性剂，可以很好地稳定油在水中的乳液。
技术实现思路
针对现有技术上的不足，本专利技术提供一种具有生物相容性的紫胶-聚乳酸的Janus颗粒及其制备方法。该制备方法采用生物相容性材料，如紫胶、聚乳酸和聚赖氨酸等材料，此类材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，绿色无污染，具备可食用性。该方法简便易行，制备得到的Janus颗粒的尺寸、组成和形貌均可进行精确调控，基于其两亲性结构，本专利技术的具有生物相容性的Janus纳米颗粒可作为食品级的颗粒表面活性剂，很好地稳定油在水中的乳液。为实现上述目的，本专利技术提供如下解决方案，包括如下步骤：(1)将紫胶溶于四氢呋喃中，搅拌至紫胶完全溶解得到紫胶溶液；再加入聚乳酸，得到紫胶和聚乳酸的混合溶液；将吐温80加入到去离子水中，超声分散，得到吐温80水溶液；(2)将步骤(1)中制得的混合溶液和吐温80水溶液加热，将混合溶液注入到吐温80水溶液中，摇晃混合均匀，得到具有生物相容性的紫胶-聚乳酸的Janus颗粒在吐温80溶液的均匀分散液；(3)将步骤(2)中制备得到的具有生物相容性的紫胶-聚乳酸的Janus颗粒在吐温80溶液的均匀分散液在室温下静置，随后取上述溶液，在高速离心机中离心，离心后除去上层清液，然后加入去离子水，将颗粒在水中重新分散均匀；再重复离心分散过程，除去表面活性剂吐温80，完成对Janus颗粒的洗涤，得到具有生物相容性的Janus颗粒在去离子水中的均匀分散液。(4)将聚赖氨酸溶解于去离子水中，加入步骤(3)中制备得到的Janus颗粒在去离子水中的均匀分散液，静置，带正电的聚赖氨酸与带负电的紫胶半球通过正负电荷的相互作用，得到聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒在水中的均匀分散液。作为本专利技术的优选，在步骤(1)中，所述紫胶在1mL四氢呋喃中加入的质量范围为2-100mg；进一步优选的，所述紫胶在1mL四氢呋喃中加入的质量范围为2-50mg，所述紫胶为一种天然包裹材料，易溶于乙醇等有机溶剂和碱性溶液但难溶于中性或酸性溶液。所述聚乳酸在1mL水中加入的质量范围为2-100mg；进一步优选的，所述聚乳酸在1mL四氢呋喃中加入的质量范围为2-50mg，所述聚乳酸为一种合成的高分子材料，易溶于四氢呋喃但难溶于乙醇。所述聚乳酸的分子量范围为2000-5000；进一步优选的，聚乳酸的分子量为3000。所述吐温80在1mL水中加入的体积分数范围为0.5％-5％；进一步优选的，所述吐温80在1mL水中加入的体积分数范围为0.8％-2％。作为本专利技术的优选，在步骤(2)中，所述制备过程需在65℃-90℃的水浴中进行，生成的颗粒可以在室温长时间稳定。进一步优选的，水浴温度为70℃。所述混合溶液注入到吐温80水溶液中的注入速度为5ml/h-30ml/h；进一步优选的，注入速度为15ml/h-20ml/h。所述混合溶液与吐温80水溶液的体积百分比范围为1.67％-6.67％；进一步优选的，混合溶液与吐温80水溶液的体积分数范围为1.67％-3.33％。作为本专利技术的优选，在步骤(3)中，所述室温下静置的时间范围为4h-12h；进一步优选的，室温下静置保存的时间范围为6h。所述离心分散次数的范围为3次-10次；进一步优选的，离心洗涤次数为5次。作为本专利技术的优选，在步骤(4)中，所述聚赖氨酸与Janus颗粒的质量比范围为2：1-5：1；进一步优选的，聚赖氨酸与Janus颗粒的质量比范围为3：1-4：1。本专利技术的另一方面公开了所述方法制备得到具有生物相容性的Janus颗粒，所述的Janus颗粒尺寸形貌可控，Janus颗粒中紫胶半球和聚乳酸半球的比例可控。本专利技术还公开了一种聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒稳定的水包油型乳液的制备方法，包括如下步骤：取权利要求1中制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒在水中的均匀分散液，再加入蚕丝油，油相与均匀分散液的体积比为1：5，混合油水两相1-8min，得到聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒稳定的水包油型乳液。本专利技术的有益效果是：(1)以生物相容性材料为原料，制备得到的Janus颗粒具有良好的生物相容性和生物可降解性，对人体无毒无刺激，具备可食用性。与此同时，Janus颗粒的两个半球是由不同的材料组成，因此一个Janus颗粒同时具有两种材料的性质，兼顾了紫胶和聚乳酸的优点。(2)可实现Janus颗粒的尺寸、组成和形貌的精确调控，如通过调节紫胶和聚乳酸在良溶剂中的浓度，可以调控Janus纳米颗粒的大小；通过调节良溶剂中紫胶和聚乳酸的配比，可以调控Janus纳米颗粒中紫胶半球和聚乳酸半球的比例。(3)本专利技术制备所得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒可用作颗粒表面活性剂，提高油在水中的乳液的稳定性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地说明。图1(a)为制备具有生物相容性的Janus颗粒的示意图；图1(b)为实施例1制备得到的Janus颗粒的模型图；图1(c)为实施例1制备得到的Janus颗粒的扫描电镜图；图2为实施例2Janus颗粒在碱性溶液中颗粒形貌变化过程的光学图像；图3为实施例3制备得到的不同粒径尺寸的Janus颗粒的扫描电镜图像；图4为实施例4制备得到的不同形貌的Janus颗粒的扫描电镜图像；图5(a)为实施例5制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒的模型图；图5(b)为实施例5制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒稳定在水中的油滴的示意图；图5(c)为实施例5制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒稳定的水包油型乳液中油滴的光学图像；图6为实施例5制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒稳定的水包油型乳液的图像与实施例1制备得到的Janus颗粒稳定的水包油型乳液的图像；图7(a)实施例5制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒在水中的均匀分散液的电位测定；图7(b)实施例5制备得到的聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒在水中的均匀分散液与油的界面张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有生物相容性的Janus颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将紫胶溶于四氢呋喃中，紫胶在四氢呋喃中的浓度范围为2‑100mg/ml，搅拌至紫胶完全溶解得到紫胶溶液；再加入聚乳酸，聚乳酸在四氢呋喃中的浓度范围为2‑100mg/ml，得到紫胶和聚乳酸的混合溶液；将吐温80加入到去离子水中，吐温80在去离子水中的体积分数范围为0.5％‑5％，超声分散，得到吐温80水溶液；(2)将步骤(1)中制得的混合溶液和吐温80水溶液分别加热到65℃‑90℃，在此温度下将混合溶液以5ml/h‑30ml/h的速度注入到吐温80水溶液中，混合溶液与吐温80水溶液的体积百分比范围为1.67％‑6.67％，摇晃混合均匀，得到具有生物相容性的紫胶‑聚乳酸的Janus颗粒在吐温80溶液的均匀分散液；(3)将步骤(2)中制备得到的具有生物相容性的紫胶‑聚乳酸的Janus颗粒在吐温80溶液的均匀分散液在室温下静置，随后取上述溶液，在高速离心机中离心，离心后除去上层清液，然后加入去离子水，将颗粒在水中重新分散均匀；再重复离心分散过程，除去表面活性剂吐温80，完成对Janus颗粒的洗涤，得到具有生物相容性的Janus颗粒在去离子水中的均匀分散液。(4)将聚赖氨酸溶解于去离子水中，加入步骤(3)中制备得到的Janus颗粒在去离子水中的均匀分散液，聚赖氨酸在水中的浓度范围为24‑400mg/mL，Janus颗粒分散在水中的浓度范围为12‑100mg/mL，聚赖氨酸与Janus颗粒的质量比范围为2：1‑5：1，静置1‑8h，带正电的聚赖氨酸与带负电的紫胶半球通过正负电荷的相互作用，得到聚赖氨酸修饰紫胶半球的两亲性Janus颗粒在水中的均匀分散液。...

【技术特征摘要】
1.一种具有生物相容性的Janus颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将紫胶溶于四氢呋喃中，紫胶在四氢呋喃中的浓度范围为2-100mg/ml，搅拌至紫胶完全溶解得到紫胶溶液；再加入聚乳酸，聚乳酸在四氢呋喃中的浓度范围为2-100mg/ml，得到紫胶和聚乳酸的混合溶液；将吐温80加入到去离子水中，吐温80在去离子水中的体积分数范围为0.5％-5％，超声分散，得到吐温80水溶液；(2)将步骤(1)中制得的混合溶液和吐温80水溶液分别加热到65℃-90℃，在此温度下将混合溶液以5ml/h-30ml/h的速度注入到吐温80水溶液中，混合溶液与吐温80水溶液的体积百分比范围为1.67％-6.67％，摇晃混合均匀，得到具有生物相容性的紫胶-聚乳酸的Janus颗粒在吐温80溶液的均匀分散液；(3)将步骤(2)中制备得到的具有生物相容性的紫胶-聚乳酸的Janus颗粒在吐温80溶液的均匀分散液在室温下静置，随后取上述溶液，在高速离心机中离心，离心后除去上层清液，然后加入去离子水，将颗粒在水中重新分散均匀；再重复离心分散过程，除去表面活性剂吐温80，完成对Janus颗粒的洗涤，得到具有生物相容性的Janus颗粒在去离子水中的均匀分散液。(4)将聚赖氨酸溶解于去离子水中，加入步骤(3)中制备得到的Janus颗粒在去离子水中的均匀分散液，聚赖氨酸在水中的浓度范围为24-400mg/mL，Janus颗粒分散在水中的浓度范围为12-100mg/mL，聚赖氨酸与Janus颗粒的质量比范围为2：1-5：1，静置1-8h，带正电的聚赖氨酸与带负电的紫胶半球通过正负电荷的相互作用，得到聚赖氨酸修饰紫胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，孙竹，吴柏衡，孔琳琳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33