一种缓释胶囊及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种缓释胶囊及其制备方法和应用，该缓释胶囊是基于聚乙撑亚胺的核壳胶囊，该核壳胶囊是由一种或数种环氧端基化合物和聚乙撑亚胺反应制备得到的以聚乙撑亚胺衍生物为核、以环氧化合物端基为壳的胶囊。与现有技术相比，本发明专利技术的缓释胶囊以聚乙撑亚胺为基体，通过环氧基团的开环反应使其中的氨基氢官能团被不同程度的转化，实现了对客体选择能力和释放能力的可调控，可广泛应用于缓释、分离化学和生物医药领域，同时，本发明专利技术的制备方法步骤简单，分离提纯方便，易于实现工业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能高分子材料和纳米材料领域，尤其涉及一种缓释胶囊及其制备方法和应用。
技术介绍
利用超支化聚合物制备单分子胶囊(共价胶束)有许多优点。超支化聚合物价廉 易得、结构丰富、分子量可控；超支化聚合物呈球形或接近球形，官能团分布在整个核壳结 构中，其中周环官能团分布密度最高，通过简单的化学反应对周环官能团进行改性就可获 得核_壳结构的单分子胶囊；利用超支化聚合物获得的胶囊尺寸具有相当的可预见性，尺 寸在数纳米至数十纳米；可以大规模、高浓度生产；由于单分子胶囊是一个分子，可以固体 形式存在并可以反复溶解。与之形成对照的是，常规物理胶束在稀释时易解离，尺寸预见性 相对低，尺寸在数纳米的较少，只能在低浓度下制备并保存， 一旦浓縮后难以再可逆分散。 而采用无机/有机模板法合成共价胶束则涉及到无机/有机模板的合成与去除，工艺较复 杂。通过对物理胶束进行选择性化学交联也可得到共价胶束，但合成工艺十分复杂。基于 树枝状聚合物合成共价胶束的也有报道，但树枝状聚合物合成步骤较多，目前限于实验室 合成。 超支化聚乙撑亚胺(HPEI)是已经商业化的聚合物，是目前制备共价胶束常选 的母体化合物之一。如Haag等将HPEI的氨基以十六烷酰氯进行酰胺化， 一步得到两亲 性胶囊，这种胶囊能包裹各种亲水性化合物如水溶性染料(Kramer, M. ;Kopagzynska， M; Krause， S ;Haag R. J. Polym. Sci. ， PartA， Polym. Chem. 2007， 45， 2287)，但主要以聚集体存 在。同样，该小组利用生物相容的聚环氧乙烷改性HPEI，所获胶囊是全亲水的，能包裹亲 水客体，但壳层中也包有客体。由于其中的聚环氧乙烷与HPEI间以希夫碱相连而对酸不 稳定，因此对酸性病灶部位的治疗十分有潜力(Xu， S. J. ;Luo， Y. ;Haag， R. Macromol. Rap. Comunn. 2008,29， 171)，但胶囊也倾向于形成聚集体。陈宇等人也报道了几种改性HPEI制 备两亲性胶囊的实例(LiuHJ， Chen Y， Shen Z， J. Polym. Sci. ， Part A :Polym. Chem. ，45， 1177,2007 ;Liu HJ，Shen Z，Stiriba SE， et. al. ， J. Polym. Sci. ， Part A :Polym. Chem. ， 44， 4165,2006)。上述这些胶囊都有不错的客体包裹能力，但都没有涉及客体释放能力的调控。 基于HPEI的胶囊之所以受到关注，还与它的酸碱响应性质相关，即其中的氨基易 可逆质子化。事实证明，即使在pH = 8的弱碱性条件下，带有三级胺的HPEI也能在一定程 度上被质子化，而对伯胺和仲胺进行质子化要难些。因此由HPEI衍生出来的反胶束状的单 分子胶囊的核一般在含水体系中呈阳离子性、强亲水和强极性，对亲水的、阴离子性的客体 有强亲合能力，反之，在碱性条件下，核去质子化，成为弱极性的、弱亲水的电中性核，就能 将客体推出胶囊，达到释放目的，这种性质称为酸碱响应性。 目前商业可得的HPEI内含有的三级胺约为30%，伯胺和仲胺的含量分别为30% 和40%。而在目前合成胶囊的各种路线中，都有相当多的伯胺和仲胺会被转化为其它官能 团，这些新生官能团对胶囊的酸碱响应能力、客体键合/释放能力和胶囊聚集行为会产生影响。 但除了利用pH值外，还没有利用其他手段有效调节客体释放能力的相关文献报 道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种与客体作用强 度可调、客体释放速率可调的缓释胶囊及其制备方法和应用。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现 —种缓释胶囊，其特征在于，该缓释胶囊是基于聚乙撑亚胺的核壳胶囊，该核壳胶 囊是由一种或数种环氧端基化合物和聚乙撑亚胺反应制备得到的以聚乙撑亚胺衍生物为 核、以环氧化合物端基为壳的胶囊。 所述的核壳胶囊中聚乙撑亚胺上的氨基氢有0_85%保留，15_100%转化为羟基。 所述的超支化聚乙撑亚胺(HPEI)的特征为分子量在500-1000000之间并具有一 定支化度(特别是支化度大于20%、分子量在1000-100000的HPEI);所述的环氧端基化合 物选自带有单端环氧基团的线性化合物、支化化合物或树枝形化合物中的一种或几种。 所述的线性化合物、支化化合物或树枝形化合物选自聚烯烃、通过开环聚合或縮 合聚合方式获得的聚合物、脂肪烃、芳香烃、生物分子。 所述的以任意方式获得的聚烯烃选自聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯酰胺或聚N-乙 烯己内酰胺；所述的通过开环聚合或縮合聚合方式获得的聚合物选自聚环氧乙烷、聚环氧 丙烷或聚己内酯；所述的脂肪烃包括含芳香基团的脂肪烃；所述的生物分子包括糖类或肽 链。 所述的环氧端基化合物的分子量为44到1万，当仅使用一种环氧端基化合物，该 环氧端基化合物的分子量大于120，同时使用数种环氧端基化合物时，至少有一种环氧端基 化合物的分子量大于120。 所述的含有环氧端基的化合物的分子量优选44-3000。 —种缓释胶囊的制备方法，其特征在于，该方法将聚乙撑亚胺和一种或数种环氧端基化合物在溶剂中于温度_50-1501:下搅拌数小时至数天，除去未反应的环氧端基化合物和溶剂，得到缓释胶囊。 所述的温度优选0-30。C 。 —种缓释胶囊的应用，其特征在于，所述的胶囊用于缓释材料、树脂添加剂或混合 物的分离。 本专利技术通过对胶囊的结构进行设计，特别是调节核内三级胺和羟基的含量，使得 胶囊与客体作用力能递变，释放能力可调。 本专利技术利用环氧化合物和HPEI的氨基氢反应来获得胶囊，该反应温和高效，通过 调节反应物的比例使胶囊内氨基氢、羟基官能团和三级胺的比例达到设计要求，从而影响 胶囊与客体的作用强度，使客体释放能力达到人为控制。 本专利技术所述的胶囊以下述方法合成将HPEI和一种或数种环氧化合物在共同溶 剂搅拌数小时至数天，除去未反应的环氧化合物和溶剂，即可得所需核壳胶囊。特别是通过 与小分子环氧化合物作用使核内残留的氨基氢部分或全部转化为羟基和三级胺。 本专利技术胶囊的核内氨基质子被部分或全部(15-100% )转化为三级胺，且每转化 一个氨基氢的同时生成一个羟基。随核内NH/NH2和OH比例的变化，胶囊对客体的亲合能 力也相应发生变化。 本专利技术研究了不同种类、不同长度的环氧化合物对胶囊释放客体的影响；胶囊对 不同客体的释放能力的比较；以及核内不同羟基含量对胶囊释放客体速率的影响。如溶解在水中的甲基橙染料可以完全被胶囊化而转移到三氯甲烷中。振荡下，当不断增大水相体 积时，胶囊化的甲基橙可以被部分或全部被释放到水层中。当胶囊中的羟基含量增高时，释 放速率明显降低。同样对乙酰水杨酸(阿司匹林)的释放速率也受类似影响。当胶囊的壳 层为生物相容的聚环氧乙烷时，有生物活性的药物分子仍能被包裹，且释放速率同样受核 内化学结构和外在物理条件的影响。这些性质使得本专利技术的胶囊具有广阔的应用前景。 本专利技术胶囊可用于缓释材料(如生物医用材料)，也可用于化学物质的分离。如甲 基橙和刚果红的混合溶液，二者都是水溶性的阴离子染料，以常规方法分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓释胶囊，其特征在于，该缓释胶囊是基于聚乙撑亚胺的核壳胶囊，该核壳胶囊是由一种或数种环氧端基化合物和聚乙撑亚胺反应制备得到的以聚乙撑亚胺衍生物为核、以环氧化合物端基为壳的胶囊。

【技术特征摘要】
一种缓释胶囊，其特征在于，该缓释胶囊是基于聚乙撑亚胺的核壳胶囊，该核壳胶囊是由一种或数种环氧端基化合物和聚乙撑亚胺反应制备得到的以聚乙撑亚胺衍生物为核、以环氧化合物端基为壳的胶囊。2. 根据权利要求1所述的缓释胶囊，其特征在于，所述的核壳胶囊中聚乙撑亚胺上的 氨基氢有0-85%保留，15-100%转化为羟基。3. 根据权利要求l所述的缓释胶囊，其特征在于，所述的聚乙撑亚胺的支化度(DB)大 于20%，分子量为500-100000 ;所述的环氧端基化合物选自带有单端环氧基团的线性化合 物、支化化合物或树枝形化合物中的一种或几种。4. 根据权利要求3所述的缓释胶囊，其特征在于，所述的线性化合物、支化化合物或树 枝形化合物选自聚烯烃、通过开环聚合或縮合聚合方式获得的聚合物、脂肪烃、芳香烃、生 物分子。5. 根据权利要求4所述的缓释胶囊，其特征在于，所述的以任意方式获得的聚烯烃选 自聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯酰胺或聚N-乙烯己内酰胺；所述的通过开环聚合或縮合聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：万德成，浦鸿汀，袁俊杰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]