内部填充层层组装微胶囊研究进展

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1、http://www.paper.edu.cn1内部填充层层组装微胶囊研究进展范国强，仝维鋆，高长有*高分子合成与功能构造教育部重点实验室，浙江大学高分子科学与工程学系，浙江杭州（310027）E-mail:cygao@mail.hz.zj.cn摘要：利用层层（LBL）组装技术，在可去除的胶体微粒上组装聚合物薄膜，去除模板后可得到形状、尺寸、囊壁厚度及组成可控的微胶囊。这类微胶囊的结构易于调控，并可通过选用功能性组装材料或胶囊内外修饰实现功能集成，因而在药物传输、微反应器、微传感器及催化等许多领域具有潜在的应用前景。和中空微胶囊相比，内部具

2、有特定填充物的微胶囊可在其内外创造不同的物理化学微环境，从而在胶囊内部受限微小空间内实现特定的生物和化学反应或功能物质的可控包埋，因而是LBL微胶囊研究的热点之一。本文主要介绍了内部填充层层组装微胶囊的制备方法和应用。关键词：层层组装，微胶囊，填充，药物传输，微反应器中图分类号：O6331．引言微胶囊是通过成膜物质将囊内空间与囊外空间隔离开以形成特定几何结构的物质，其内部可以是填充的，也可以是中空的。微胶囊的技术特色在于囊内空间与囊外空间隔[1,2]离，因而可以分别对囊内和囊外空间的物理化学性质进行调控。随着现代科技的发展，微胶囊越来越多地

3、被用于微反应器、药物载体、细胞和酶的包埋防护以及基因转染等领域。最近，Möhwald等采用可被去除的胶体颗粒作为组装的模板，通过层层组装技[3-5]术将聚电解质沉积到该胶体颗粒上，然后将作为模板的胶体颗粒溶解或分解，制备[6,7]出了一类全新结构的聚合物中空微胶囊。这类新型微胶囊的形状和尺寸可由模板控制，囊壁组分可由组装材料控制，囊壁厚度可由组装层数和组装条件控制并可在纳米尺度范围内调控，并且可通过选用功能性构[8]筑单元或胶囊内外修饰实现功能集成。因此该种微胶囊在药物微载体、微反应器以及者微储存器等研究领域有着广泛的应用前景。在此类应用中

4、，微胶囊中特定物质的合成与包埋是这类微胶囊诸多应用中的一个前提，也是LBL微胶囊研究领域中的热点之一。实现这一目标的思路之一就是在微胶囊内部首先填充某种特定的物质，从而在微胶囊内部创造一个特殊的物理化学微环境，进而诱导特定化学反应在内部的发生或功能物质的沉淀包埋，或利用填充物与包埋目标物质之间的亲和作用实现物质的高效包埋。本文将综述最近几年发展起来的内部填充LBL微胶囊的制备方法及其应用。2．填充微胶囊的制备方法2.1模板控制填充模板控制填充是将填充目标物首先和模板结合，然后通过在其表面组装聚电解质薄膜，去除模板后可将其截留在微胶囊内部。这

5、种方法利用了聚电解质多层膜的半透膜性质，模板降解形成的小分子可通过囊壁扩散出去，而大分子物质则被截留在微胶囊内部，[9]因此这种方法只适用于大分子物质的填充。Yu等以多孔的SiO2为模板，先将多孔粒子与大分子如酶的溶液混合，酶可被大量吸附到多孔粒子中，之后在表面层层组装聚电1本课题得到国家自然科学基金（20434030，50425311）和教育部博士点基金（20050335035）资助。-1-http://www.paper.edu.cn解质，去核之后即可得到内部含有酶的微胶囊(图1)。Fig.1Schematicrepresentatio

6、noftheprocedureforencapsulatingenzymeinpolyelectrolytemicrocapsulesusingmesoporoussilicaparticleastemplate.碳酸钙晶核的形成和晶体的生长对环境变化十分敏感，通常可以通过各种添加剂来[10]控制结晶过程，从而可将添加剂掺杂到碳酸钙的模板粒子中。Tong等通过加入聚苯乙烯磺酸钠（PSS）来调控碳酸钙的结晶，得到了PSS掺杂的碳酸钙微粒，并以此为模板层层组装聚电解质，制备了囊内填充有PSS的微胶囊(图2)。EDTAwashingCorerem

7、ovalStablecomplexoradsorbedlayerabcFig.2Schematicillustrationtoshowtheformationprocessandthetopologyoftheas-preparedmicrocapsules.2.2内层解离填充[11]3+Sukhorukov等以三聚氰胺甲醛（MF）微粒为核，三价铽离子（Tb）和PSS为3+壁材料以层层吸附技术制备4个双层的Tb/PSS胶囊壁；然后继续层层吸附4个双层的PSS/聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）；在HCl中去核后，将微胶囊放置在高盐和高温的（2M3+

8、3+NaCl和80℃）环境中2小时，使Tb/PSS结构解离。由于Tb可以自由渗透出囊壁而PSS由于分子量较高被束缚在胶囊中，因此可以利用这种方法得到填充PSS的微胶囊(图3+3)