一种制备尺寸可控的单分散纳/微胶囊的新方法

Capsules are of scientific and technological interest because of their ability to encapsulate cargo inside their hollow interiors, having shown potential applications as drug loading and release, microreactors, sensors, catalysis, etc. Generally, there are two main approaches to produce capsules; template-free and template-assisted techniques. The common issues with techniques are their polydispersity for template-free method, and large sizes as well as harsh reaction conditions for template-assisted method, respectively, which limits capsule’s application. In this project, we shall develop an alternative method for the preparation of monodisperse capsules with nano or submicron scale under mild etching conditions by using thermos-sensitive ionic liquid or poly(ionic liquid) as soft template. Through in-depth study of the formation conditions and mechanism, we can design and synthesis of new template and wall materials. Functional components (i.e. drugs and metal nanoparticles) will be immobilized via physical encapsulation in the hollow capsule core. The loading ability make capsules promising candidates for therapeutic delivery, catalysis and other applications.

聚合物胶囊因其特殊的中空结构及稳定性而在药物装载与释放、微反应器、传感、催化等方面有潜在应用前景。微胶囊的制备方法主要分无模板法和模板法。无模板法制备得到微胶囊的尺寸及其分布往往可控性较差，而模板法则存在模板去除条件严苛或模板尺寸较大等问题，限制了其应用。本项目提出一种以温敏性离子液体或聚离子液体为软模板，在温和条件下制备尺寸可调的单分散纳米或亚微米尺度胶囊的新方法。通过对胶囊形成条件和机理的深入研究，设计合成新的模板材料和囊壁材料。同时采用物理包埋等方法使胶囊功能化，实现其在药物控释、检测、催化等各领域的广泛应用。

本项目主要研究了以温敏性三氮唑鎓聚离子液体为软模板，在温和条件下制备一系列尺寸在几十纳米至几微米范围内可调的单分散纳米或亚微米尺度的胶囊。同时，利用物理包埋、原位生长等方式将功能性分子引入微胶囊内腔，进而研究其在药物控释、催化、检测等方面的应用。通过系统的研究，本项目获得了以下成果：1）建立了一种新的制备微纳米尺度单分散胶囊的普适方法，是对可控制备微胶囊方法的一个补充，为今后进一步研究和实际应用打下基础。2）将亲/疏水药物、金纳米颗粒、荧光分子等引入纳/微胶囊内部，初步实现了相关材料在药物控释、催化、金属离子检测等方面的应用，说明该种材料作为载体的潜在应用价值。3）设计开发了其他刺激响应性聚合物，例如光响应性、气体响应性聚合物等，也可作为制备微胶囊的软模板，在更宽泛的实验条件下获得不同尺度的纳/微胶囊。在基金资助下，本项目已在SCI收录的国内外重要学术刊物上发表论文10篇，授权发明专利1项。