微球材料尺寸和结构控制的过程工程

微球材料的粒径均一性和结构可控性直接影响其应用效果,这对过程工程提出了挑战。在发展微孔膜乳化过程制备均一乳液和微球的基础上,对均一乳液的形成机理进行了研究,通过对液滴形成过程的控制,在油/水、水/油、水/油/水等体系成功制备出了均一微球。通过发展微球结构演变过程的定量研究方法,成功对微球结构进行了调控;针对生化工程对超大孔微球的重要需求,发展了超大孔微球制备方法,实现了孔径在100 nm到微米级的调控。研究了粒径均一性和结构对其应用效果的影响。微球应用于生物分离介质时,粒径均一性提高了蛋白质的分离度;超大孔微球可使超大生物分子快速进入介质内部,显著提高纯化回收率。微球应用于胰岛素口服药物载体时,粒径对其在消化道的分布有显著影响,中空-多孔微球显示了最佳的降血糖效果。     

高分子大孔微球的制备和结构控制

高分子大孔微球的形成和结构调控是一个复杂的过程,特别对于孔径超过100 nm的超大孔微球而言,无法通过常规的制孔剂与聚合物之间的相分离得到。针对生化工程对于超大孔微球的重要需求,发展了反胶团溶胀法和复乳法,实现了孔径在百纳米级以上的控制。研究了微球结构对于应用效果的影响。超大孔微球用于生物大分子的分离纯化,显示出高载量、高活性回收率、高纯化倍数的特点。超大孔微球固定化酶在酶的热稳定性、储存稳定性、重复使用性能等方面具有显著的优势。微球的结构有效控制是在不同领域获得成功应用的保障。     

复乳法制备大孔琼脂糖分离介质与疫苗结合性能研究

大孔分离介质在分离纯化特别是超大生物分子分离纯化领域具有十分重要的应用意义。受材料性质和制备技术所限制,大孔分离介质以聚合物材料最为常见,针对琼脂糖的大孔分离介质较为少见。通过复乳法制备大孔琼脂糖微球,研究制备条件对微球形貌与成孔情况以及粒径与分布等的影响,发现该微球具备微米级超大孔结构,且制备条件对孔道结构的影响呈现一定规律,琼脂糖溶液浓度、内/外油相与水相比例、初乳转速和成球转速等都对成孔性至关重要。激光共聚焦显微镜实验结果表明,衍生后的大孔琼脂糖分离介质对乙肝表面抗原具有良好的结合能力,使其能够完全进入微球内部。与传统琼脂糖介质相比,大孔琼脂糖介质能够更快速、充分结合大分子疫苗,在超大分子分离纯化领域应用前景广阔。     

复乳液滴模板法结合溶剂去除法制备P(MMA-MAA)超大孔聚合物微球

以聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)[P(MMA-MAA)]为主要微球材质,两亲性聚(乳酸-聚乙二醇)二嵌段共聚物(PELA)为辅助材质,通过复乳液滴模板法结合溶剂去除法,制备了微米尺度贯穿孔道结构的超大孔P(MMA- MAA)微球,考察了油相中材质浓度、内水相盐浓度、复乳演变时间等对微球形态及孔道结构的影响,分析了微球表面孔隙的演变机理. 在P(MMA-MAA)浓度100 g/L和PELA浓度30~40 g/L、外水相PVA浓度25 g/L、内水相NaCl浓度1~5 g/L、乳液熟化时间0~30 min的条件下,可制备出形态较好的超大孔微球,微球的表面孔径可达数微米,孔隙率最高可达95%. 超大孔微球形成后,对其骨架进行共价交联,可形成刚性微球骨架.     

尺寸均一微球制剂的研究进展

微球制剂是新型的给药系统,其粒径均一性非常重要,不仅影响产品批次间制备重复性,还会影响应用效果。因此,尺寸均一、可控的微球产品是医药制剂的关键核心。本团队成功发展了微孔膜乳化技术,20年来在粒径均一、尺寸可控微球的制备和应用方面进行了系统性研究。均一的微球制剂的优势有：绿色环保、降低成本,利于规模放大,批次间重复性好,利于研究构效关系。本团队制备的均一载药微球已成功应用于缓释制剂、疫苗递送及恶性肿瘤治疗中。     

无皂乳液聚合法合成单分散性阴离子聚苯乙烯微球

采用无皂乳液聚合法制备了粒径大小可控且均一的聚苯乙烯微球,研究了反应过程中SDS加入量、反应温度、引发剂加入量及反应介质对聚苯乙烯微球粒径大小及分布的影响。利用傅立叶变换红外光谱仪对微球结构进行了表征。     

表面羧基化聚丙烯酸酯多孔微球的制备及其铜离子吸附性能研究

以浓乳液作为悬浮聚合的油相,采用水（W）/油（O）/W浓乳液/悬浮聚合方法制备出了内部具有通孔结构、粒径均一的聚甲基丙烯酸叔丁酯多孔微球。结果表明,通过研究乳化剂含量、搅拌速度等参数对多孔微球的内部微孔形貌与微球粒径的影响,发现当乳化剂含量为4 %时,得到的聚合物微球内的微孔结构分布均匀;而聚合物微球的平均粒径会随着搅拌速度的增大而减小。将不同粒径的多孔微球进行酸化水解后得到了表面羧基官能化的聚合物多孔微球,利用其丰富的通孔结构实现了对铜离子（Cu²⁺）的有效吸附,当微球平均粒径介于200~300 μm时,铜离子的去除率最高,可达99.3 %。     

快速膜乳化法制备胸腺法新长效缓释微球

采用快速膜乳化技术结合溶剂蒸发法制备以生物可降解聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)为载体的胸腺法新载药微球,考察了PLGA分子量、油相中PLGA和乳化剂浓度、外水相pH值和内水相体积等对微球包埋率和粒径的影响. 结果表明,制备粒径均一的PLGA载药微球的优化条件为：PLGA分子量51 kDa,油相中PLGA和乳化剂浓度为100和10 g/L,内水相体积0.5 mL,外水相pH值为3.5. 该条件下所制载药微球粒径均一性好(Span<0.7),药物包埋率高达80%以上,突释率24 h内低于20%,线性持续稳定释药时间长达30 d.     

羧基磁性高分子微球的制备和表征

用改进的悬浮聚合法制备了表面含有羧基功能团的聚苯乙烯磁性微球。考察了磁微球的形态与结构 ,测定了磁微球的粒径与磁响应性 ,主要研究了单体 /水、丙烯酸 /单体、反应温度和反应时间对磁性微球形成的影响 ,并对磁性微球的生物吸附活性进行了表征。优化得到了制备具有良好生物吸附活性的羧基磁性微球的最佳实验条件     

用于单克隆抗体纯化的仿生多肽超大孔PGMA微球制备及其性能

以仿生多肽配基FYEILHC为亲和配基、以葡聚糖修饰的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯[Dextran-poly(glycidyl methacrylate), Dextran-PGMA]超大孔微球为基质，制备用于单克隆抗体纯化的仿生多肽超大孔PGMA微球，在环氧氯丙烷中滴加2 mol/LNaOH使其表面衍生出环氧基，在表面修饰FYEILHC；用扫描电镜表征微球表面形貌，用AKTA蛋白纯化系统考察了Dextran-PGMA微球和琼脂糖微球对抗体的动态吸附量随线性流速的变化。结果表明，偶联FYEILHC后Dextran-PGMA微球仍能保持其大孔结构，在923 cm/h线性流速下，其对抗体的动态吸附量仅下降约8%，而琼脂糖微球的动态吸附量则迅速下降25%。表明在较高流速下，抗体在Dextran-PGMA微球上的传质性能较好。吸附?用0.1 mol/L NaOH原位清洗重复40次后，Dextran-PGMA微球对抗体的动态吸附量约为(21?1) mg/mL，表明微球具有良好的化学稳定性；血清中回收的抗体纯度为95.0%，表明仿生多肽亲和介质具有从复杂生物样品中纯化抗体的巨大潜力，可满足高流速、高通量抗体分离纯化需求。     

快速膜乳化法制备尺寸均一的载硫酸亚铁明胶微球

采用快速膜乳化技术,以大豆油为油相、葡萄糖为固化剂,制备均一载硫酸亚铁明胶微球,考察了制备参数对明胶微球形貌和均一性的影响. 结果表明,优化的制备参数为明胶溶液浓度0.200 g/mL、乳化剂浓度0.07 g/mL、初乳均质转速10000 r/min、固化反应时间20 min. 在该条件下制备了球形圆整、平均粒径为50 μm的均一载FeSO4明胶微球,FeSO4包埋率达44.12%,Fe2+含量为60.8%.     

快速膜乳化技术制备均一小粒径复合多糖微球及其色谱性能评价

采用快速膜乳化技术制备均一小粒径复合多糖微球,重点探究膜乳化工艺关键参数和微球固化冷却工艺等对微球形貌、粒径及其分布的影响,以及制备工艺对微球耐压性能的影响,在此基础上制备粒径均一、耐压性能良好的小粒径复合多糖微球。色谱研究表明,该均一小粒径复合多糖微球具有较高的色谱分离度,在高分辨率色谱领域具有良好的应用前景。     

原位乳液聚合法制备二氧化钛/聚苯乙烯复合微球

采用原位乳液聚合法制备了TiO2 PS(二氧化钛 聚苯乙烯)复合微球,探索了复合微球的制备条件,并采用红外、透射电镜和差热分析等分析手段对其结构进行了表征。结果表明,采用原位乳液聚合法可制备出粒径分布均一的不同粒径的TiO2 PS复合微球,反应条件对微球的形成及粒径影响很大,介质pH>7以及乳化剂用量小于临界胶束浓度是形成复合微球的必要条件;复合微球粒径随苯乙烯浓度增加而增大。     

反相微乳液交联法制备葡聚糖水凝胶微球的粒径调控

基于天然高分子的水凝胶微球因具有良好的生物相容性,作为生物材料得到了广泛应用。本文采用反相微乳液交联技术制备了一系列葡聚糖水凝胶微球,并探讨了反相微乳液体系中表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)、乳化方式、水油相体积比(φ)、水相与表面活性剂的摩尔比(R0)等因素对该葡聚糖水凝胶微球形貌及粒径的影响情况。结果表明:采用环己烷(CYH)/Span 80-Tween 80/醛基化葡聚糖(Dex-CHO)乳液体系制备所得葡聚糖水凝胶微球的粒径在400nm~70μm之间可调;相对于机械搅拌乳化,超声波乳化条件下获得的凝胶微球具有更小的粒径,且当复配乳化剂m(Tween 80)/m(Span 80)=0.10、HLB值=5.27、φ=1/6时,获得的凝胶微球粒径最小(约422nm);葡聚糖凝胶微球的粒径随着R0值的增加呈现增大趋势。该葡聚糖水凝胶微球粒径可控,是一类天然高分子水凝胶,有望作为载体材料应用于生物医学领域。     

快速膜乳化与热固化法制备粒径均一的pH敏感壳聚糖季铵盐凝胶微球

以具有升温自固化特性的壳聚糖季铵盐/甘油磷酸钠混合溶液为水相,利用快速膜乳化与热固化法制备了粒径均一、pH敏感的壳聚糖季铵盐凝胶微球,考察了跨膜压力、水油相组成、水油相体积比及微孔膜孔径等对微球粒径、结构和药物包埋率的影响. 结果表明,得到粒径698±57.33, 1145±71.48, 2021±53.63及3984±191.72 nm、粒径分布窄(多分散系数<0.1)、药物包埋率高达75.49%±2.62%的凝胶微球. 所制微球生物相容性好,有明显的pH敏感性,中性和碱性环境下结构稳定,药物缓释,pH=7.4时24 h内药物累计释放率为34.6%;酸性环境下微球崩解,药物快速释放,pH=5.5时1 h内药物累计释放率高达79.6%.     

天然多糖微球的制备及功能应用

多糖微球不仅具有生物相容、无毒性、可再生等优点,还可以通过改性或者与其他功能组分巧妙结合赋予其更加多样化的功能,结合本身独特的3D球型多孔结构,多糖微球可以作为微反应器、微分离器、微结构单元等,应用涉及人们生活的方方面面。本文综述了近年来多糖微球功能材料的研究进展,首先介绍了以滴定法和乳化法及其衍生方法制备粒径均一多糖微球的进展,然后着重介绍了多糖微球的功能化构建策略及其在吸附分离、催化剂载体、组织工程与药物释放、能源转化与储存四个领域的应用进展,最后讨论了多糖微球功能材料在面向以上应用过程中仍然需要解决的关键科学问题,包括粒径均一多糖微球的规模化制备和多糖孔结构的可控制备。为今后高性能多糖微球材料的研制及应用提供有价值的参考和指导。     

聚二乙烯基苯微球介质制备及其在奥曲肽层析分离中的应用

以二乙烯基苯为单体,采用微孔膜乳化法制备了尺寸均一的水包油乳液,在75℃下悬浮聚合20 h,制得均一的聚二乙烯基苯微球填料,粒径为14.2μm,粒径分布系数Rspan=0.71,孔径为65 nm,比表面积为160 m2/g.通过高压匀浆法将合成的微球介质高效装填不锈钢液相色谱柱(ψ4.6 mm×250 mm),使柱效达11000塔板数.利用装填的色谱柱进行多肽药物奥曲肽的分离纯化,奥曲肽从固相合成粗品中快速有效分离,纯度由42.89%提高到99.99%.     

天然纤维素微球的高压静电喷雾法制备及喷雾模式研究

以天然纤维素的碱/尿素/水溶液为原料,通过高压静电喷雾法制备了再生纤维素微球。研究发现施加电压会引起静电喷雾模式的转换并会影响相应微球的粒径和粒径分布;不同接收区域接受的微球的平均粒径存在一定差异,表明不同区域的电场对不同粒径的微球产品有一定的筛分作用。通过调控喷雾模式和选择接收区域可以得到粒径均一的纤维素微球产品。当电压在10 kV时,液滴喷射状态呈现稳定的"Cone-jet"模式,纤维素微球粒径均一,平均粒径为111μm,中心区域和边缘区域接收的微球平均粒径接近,是制备均一再生纤维素微球的理想静电喷雾模式。     

聚二乙烯基苯微球制备及其在小分子和多肽反相色谱分离中应用

以二乙烯基苯为原料,采用微孔膜乳化法制备了尺寸均一的乳液,在75℃下悬浮聚合24 h,制得均一的聚二乙烯基苯微球,对其表面形态、粒径及其分布进行了表征,并考察了微球的色谱分离性能. 结果表明,微球呈多孔球体结构,粒径约为25 mm,平均孔径为14 nm,比表面积达520 m2/g,且机械强度好(可耐40~50 MPa高压). 利用该微球装填的半制备级高效液相色谱柱(300 mm×10 mm I.D.)分别分离酚类混合物和多肽混合物,分离度均大于1.5,最大理论塔板数分别达13000和21000 m-1,批次间重现性良好.     

氨基功能化聚苯乙烯纳米微球的制备及其CO2吸附性能研究

以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为共聚单体,通过细乳液聚合法制备出聚苯乙烯纳米微球,并研究了单体配比与反应条件对纳米微球粒径大小与分布的影响。然后利用GMA上的活性环氧基团将有机胺接枝到纳米微球表面,并将其应用于CO2吸附。采用动态激光散射、扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析等方法对纳米微球进行了结构表征。结果表明,所制备的纳米微球最小粒径为67 nm,粒径大小均一可控,而且纳米微球表面成功地接枝上有机胺;乙二胺改性纳米微球的CO2吸附量为2.45 mmol/g,并且吸附循环稳定性较好。