[发明专利]一种聚合物纳米微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子纳米微球材料制备技术及其在蛋白质识别中的应用，具体的说是一种基于聚合物相反转自组装制备纳米微球及其功能化应用。

背景技术

高分子纳米微球是指直径在1000纳米以下，形状为球形或其他几何形状的高分子材料或高分子复合材料。其形貌可以为实心、、多孔、空心、哑铃型、洋葱型等。由于其特殊的尺寸和形貌，高分子微球材料具备其他材料所不具备的特殊功能，已经广泛应用于药物控制释放、纳米技术、生物化学、电子信息、分析化学等领域。

制备高分子纳米微球的方法很多，可以大致分为两种：一种是高分子化学法，以单体为原料的微球制备方法，如乳液聚合法、无皂乳液聚合法、分散聚合法、沉淀聚合法、蒸馏沉淀聚合法等；另一种是物理法，以已经聚合结束的高分子为原料，制备纳米微球，如乳液-固化法、单凝聚法、复凝聚法、静电纺丝法等（Yang,K.G.;Berg,M.M.;Zhao,C.S.;Ye,L.Macromolecules2009,42,8739；中国专利：200910216645.8）。物理法制备高分子纳米微球较高分子化学法来讲，对制备环境要求较低，材料的制备重现性高。

相反转自组装是聚合物成型的重要方式，它是以某种控制方式使聚合物溶液从液态转变为固态的过程，在此过程中高分子链之间通过各种非共价键弱相互作用自发形成具有一定结构和功能的聚集体。当前聚合物相反转自组装以其精准、规则、快速、仿生、条件温和的优势成为新型功能材料设计的主要动力之一。当前已经有通过相反转法制备聚醚砜薄膜、聚醚砜大颗粒的报道（He,C.;Nie,C.X.;Zhao,W.F.;Ma,L.;Xiang,T.;Cheng,C.;Sun,S.D.;Zhao,C.S.Polym.Adv.Technol.2013,24,1040；Zhao,C.S.;Yang,K.G.;Wen,X.;Li,F.;Zheng,B.X.;Nomizu,M.;Nishi,N.J.Appl.Polym.Sci.2005,98,1674；）。聚合物相反转自组装成型时，都需要设备的辅助（例如，用注射针头制备颗粒、旋转涂膜机制备薄膜、纺丝机制备中空纤维）。受设备的限制，相反转自组装法制备纳米微球一直是这领域面临的挑战。

发明内容

因此，本技术中利用聚合物溶液中加入固态水，低温下形成一体材料，然后通过程序升温，通过相反转自组装法制备聚合物纳米微球材料。

为实现相反转自组装法制备聚合物纳米微球材料，本发明采用的技术方案为：

（1）制备聚合物-添加剂-有机溶液组成的三元分散体系，其组分按照重量计为：聚合物：0.01-5份；溶剂：80-99.99份；添加剂：0-15份。聚合物为：聚醚砜、聚砜、聚醚砜酮、聚芳硫醚砜、聚芳硫醚砜酰胺、聚芳硫醚砜酰胺酰胺中的至少一种；添加剂为：氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的任一种；其溶剂为：N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和N，N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

（2）将三元分散体系冷却至0℃以下，将固态水加入三元分散体系中，并混合均匀。

（3）将上述混合物在低温状态下形成固体，低温的范围为-100℃至-20℃，并维持1-10个小时。

（4）将上述低温状态下形成固体，进行升温，包括三个阶段的程序升温过程。第一阶段，从上述固态的低温，升至-20℃至-10℃之间某一温度，升温时间1-5小时；第二阶段，从第一阶段温度升至-9℃至4℃之间某一温度，升温时间1-5小时；第三阶段，从第二阶段温度升至5℃至40℃之间某一温度，升温时间1-10小时。

（5）将上述体系转入聚合物的非溶剂相（水、甲醇、乙醇、丙醇、甲酸、乙酸、丙酸中的至少一种；或为上述溶剂中的至少一种与氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的至少一种进行混合的混合溶剂）中，非溶剂相的体积为聚合物溶剂体积的2-50倍，从而制得聚合物纳米微球。

（6）将纳米微球用过量蒸馏水进行清洗，并用超速离心或者过滤的方法收集纳米微球。

（7）将制得的纳米微球用于包裹小分子化合物、生物吸附分离材料、催化载体、组织工程支架、细胞和药物分子载体、血浆纯化等领域。

本发明具有如下优点：

1.本发明突波了仪器对制备纳米微球的限制，通过加入固态水及程序升温的方式实现纳米微球的制备。

2.该方法制备纳米微球步骤简便，易于推广、重现性好。

3.该方法制备纳米微球易于大规模生产，成本低。