一种基于强电荷作用的水-水微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于强电荷作用的水

【技术实现步骤摘要】
一种基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法


[0001]本专利技术属于微流控技术、材料化学等领域，涉及一种基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法。

技术介绍

[0002]水性两相系统，也称为全水性系统，是由含有两种不相容添加剂的水性混合物相分离形成的，例如两种不相容的聚合物或一种聚合物和其他盐，超过临界浓度。在1950年代，Per
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Ake Albertsson利用双水相系统浓缩和分离不同类型的生物材料。从那时起，双水相系统在食品工业、化学合成和生物医学工程等各个领域获得了极大的关注。
[0003]微球(microsphere)是指药物分散或被吸附在高分子、聚合物基质中而形成的微粒分散体系，可用于药物、细胞等的负载和递送，目前大多数微球都是由水相和油相组成的。而油相中的惰性油和表面活性剂会对细胞和药物等产生影响，造成负载物活性降低。水相中化学物质也易发生泄露，并破坏表面活性剂的稳定性，影响微球的稳定性。含有油相的微球生物相容性较低，对负载物损伤大，不利于微球的广泛应用。
[0004]因此，在全水环境中，通过引入水性两相系统产生的水包水微球引起了越来越多的兴趣。双水相微球的形成可通过改变两水相的界面张力、粘度及流速得以实现，其制备方法有被动法、压电盘法、脉冲压力控制法、毛细管法等。制备方法过于复杂，涉及仪器繁多，大大局限了双水相微球的广泛应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种简单的基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法，利用微流控芯片和双水相体系，在芯片内通过一步法制得了形貌可控、产量较高的水
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水微球，为药学、医学、生物学等的发展提供前期技术支持。
[0006]本专利技术的的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤(1)、微流控芯片：微流控芯片包括连续相入口、分散相入口、连续相通道、分散相通道、交叉口、微球形成通道、微球出口；连续相入口与两条对称设置的连续相通道相通，分散相入口与分散相通道相通，两条连续相通道的出口端、分散相通道的出口端以及微球形成通道的进口端通过呈“十”字形的交叉口相通，且连续相通道的出口端与分散相通道的出口端垂直分布，微球形成通道出口端与微球出口相连；
[0009]步骤(2)、分散相、连续相的制备：将含有强负电荷的聚阴离子化合物溶于水，过滤，得到分散相；将乳化剂、含有强正电荷的聚阳离子化合物与溶剂混合，超声，过滤，得到连续相；
[0010]步骤(3)、以强电荷作用为模板的水
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水微球的形成：分散相通过分散相入口进入微流控芯片，沿着分散相通道到达交叉口；连续相通过连续相入口进入微流控芯片，沿着两条对称的连续相通道到达交叉口，连续相在交叉口处与分散相接触，通过剪切力，促进微球
的形成，分散相(作为内相)被连续相(作为外相)包裹，表面带有负电荷的聚阴离子化合物与带有正电荷的聚阳离子化合物在分散相和连续相的接触界面发生离子交联反应，形成以强电荷作用为模板的水
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水微球；
[0011]步骤(4)、以强电荷作用为模板的水
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水微球的洗涤和进一步交联：收集分散在连续相中的微球，该微球是油包水包水，经丙酮洗涤后离心除去上清液，得到水包水微球，再加入含有强正电荷的聚阳离子化合物溶液进一步交联，离心除去上清液，再经无水乙醇洗涤后离心除去上清液，得到水
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水微球产品，水
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水微球产品于PBS缓冲液中保存。
[0012]步骤(1)中，采用硅片为基底模板和软蚀刻方法制作微流控芯片。硅片模板制作过程包括设计芯片结构、光掩膜打印、感光胶铺制、紫外曝光、显影和蚀刻等。以聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)为材料制备微流控芯片，将PDMS混匀浇注在硅片模板上，固化，揭下，得到透明的有微管道的PDMS层，在PDMS层进出口位置打孔形成连续相入口、分散相入口、微球出口，将PDMS层与空白PDMS基底层用胶带表面除尘后置于等离子清洗机中清洗60s，在高速高能量的等离子体轰击下，PDMS表面结构得以最大化，同时空白PDMS基底层与含有微通道的芯片表面形成了活性层，将空白基底层覆盖在芯片表面，形成了PDMS层与空白PDMS基底层的键合，75℃固化2h，得到微流控芯片。
[0013]所述的分散相通道的宽为30～50μm，连续相通道的宽为80～100μm，微球形成通道的宽为80～100μm；所述的分散相通道的高为30～50μm，所述的分散相通道、连续相通道和微球形成通道的高度相同。
[0014]步骤(2)中，优选的，所述的分散相的制备：将含有强负电荷的聚阴离子化合物溶于水，0.22μm过滤器过滤，得到分散相。
[0015]所述的含有强负电荷的聚阴离子化合物为海藻酸盐或其衍生物、透明质酸或其衍生物中的至少一种。
[0016]所述的分散相中聚阴离子化合物的浓度为1～2％(g/ml)。
[0017]优选的，所述的连续相的制备：将乳化剂、含有强正电荷的聚阳离子化合物与溶剂混合，在超声功率400W下超声1.5～5h，再经0.45μm有机相滤膜过滤，得到连续相，连续相为溶液。
[0018]所述的含有强正电荷的聚阳离子化合物为α
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聚赖氨酸、ε
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聚赖氨酸、聚鸟氨酸、聚
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L
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精氨酸、壳聚糖、四甲基草酸铵、四甲基溴化铵、四甲基氯化铵中的至少一种。
[0019]所述的乳化剂为乳化剂EM90、Span80(山梨醇酐油酸酯)中的至少一种。连续相是油相，而微流控芯片是亲水的，本专利技术加入乳化剂可以提高连续相的亲水性，从而使连续相能够按照通道形状流动，若不添加乳化剂，则没有办法制备微球。
[0020]所述的溶剂为十一烷醇、石蜡油、大豆油、C
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C
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的烷烃、硅油中的至少一种。
[0021]所述的连续相中含有强正电荷的聚阳离子化合物的浓度为饱和浓度，乳化剂的浓度为1～5％(ml/ml)。
[0022]步骤(3)中，所述的分散相的流速为10～35μL/h；所述的连续相的流速为300～1800μL/h。分散相和连续相在十字交叉口接触，连续相流速大，分散相流速小，连续相产生的力垂直于分散相，在分散相流体的相邻部分产生力，使得分散相沿着连续相力的作用方向发生相对错动变形，又由于泵的推动，使得剪切形成的微球能够向前移动。且在本专利技术分散相流速范围内，随着分散相流速增大，微球直径增大；在本专利技术连续相流速范围内，随着
连续相流速增大，微球直径减小。
[0023]步骤(4)中，丙酮洗涤的时间为0.5～2min；离心的速度为1000～10000rpm/min，离心的时间为3～5min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)、微流控芯片：微流控芯片包括连续相入口、分散相入口、连续相通道、分散相通道、交叉口、微球形成通道、微球出口；连续相入口与两条对称设置的连续相通道相通，分散相入口与分散相通道相通，两条连续相通道的出口端、分散相通道的出口端以及微球形成通道的进口端通过呈“十”字形的交叉口相通，且连续相通道的出口端与分散相通道的出口端垂直分布，微球形成通道出口端与微球出口相连；步骤(2)、分散相、连续相的制备：将含有强负电荷的聚阴离子化合物溶于水，过滤，得到分散相；将乳化剂、含有强正电荷的聚阳离子化合物与溶剂混合，超声，过滤，得到连续相；步骤(3)、以强电荷作用为模板的水
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水微球的形成：分散相通过分散相入口进入微流控芯片，沿着分散相通道到达交叉口；连续相通过连续相入口进入微流控芯片，沿着两条对称的连续相通道到达交叉口，连续相在交叉口处与分散相接触，通过剪切力，分散相被连续相包裹，表面带有负电荷的聚阴离子化合物与带有正电荷的聚阳离子化合物在分散相和连续相的接触界面发生离子交联反应，形成以强电荷作用为模板的水
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水微球；步骤(4)、以强电荷作用为模板的水
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水微球的洗涤和进一步交联：收集分散在连续相中的微球，经丙酮洗涤后离心除去上清液，得到水包水微球，再加入含有强正电荷的聚阳离子化合物溶液交联，离心除去上清液，再经无水乙醇洗涤后离心除去上清液，得到水
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水微球产品。2.根据权利要求1所述的基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的分散相通道的宽为30～50μm，连续相通道的宽为80～100μm，微球形成通道的宽为80～100μm；所述的分散相通道的高为30～50μm，所述的分散相通道、连续相通道和微球形成通道的高度相同。3.根据权利要求1所述的基于强电荷作用的水
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水微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的分散相的制备：将含有强负电荷的聚阴离子化合物溶于水，0.22μm过滤器过滤，得到分散相；所述的连续相的制备：将乳化剂、含有强正电荷的聚阳离子化合物与溶剂混合，在超声功率400W下超声1.5～5h，再经0.45μm有机相滤膜过滤，得到连续相。4.根据权利要求1所述的基于强电荷作用的水
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【专利技术属性】
技术研发人员：岳婉晴，钱玲，乔蔡蓉，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：