[发明专利]一种表面功能化的微纳米聚合物空心粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，涉及一种微纳米聚合物空心粒子，特别是一种表面功能化的微纳米聚合物空心粒子及其制备方法。

背景技术

聚合物空心微粒具有低密度、高比表面的特性，而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，因而产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质，使得空心微粒材料在医药、生化和化工等许多技术领域都有重要的应用。另外，聚合物空心微粒的壳的化学成分和厚度可以进行调节，从而使空心粒子的诸多性能如光、电、磁、热、机械等性能可以在很大的范围内进行“剪裁”。

聚合物空心微粒因其独特的结构可以作为药物的载体，充当药物输送系统，具有以下优点：(一)具有被动靶向性，进入循环系统后，可被单核巨噬细胞系摄取，到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶向部位，此外也可以经过特殊的处理如表面修饰或物化手段达到主动靶向的效果；(二)药物包裹于其空腔内，进入体内后，通过基质材料的小孔或随着基质的降解而达到控释、缓释效果；(三)应用于那些治疗指数小的药物时，可以大大降低其毒副作用；(四)药物经其包裹，处于较为封闭的环境中，这样的结构可以有效防止外界因素及给药后体内酶的破坏，从而达到提高药物稳定性的目的。

目前制备聚合物空心粒子的方法有乳液聚合法和模板法等。种子乳液聚合是目前为止研究最多、应用最广的制备核-壳/空心结构聚合物复合粒子的方法，概括其基本工艺可以分为以下几步：首先采用乳液聚合的方法合成种子乳液，然后将第二单体加入到种子乳液中进行再聚合，即可获得具有核壳结构的聚合物乳液，最后用适当的溶剂除去核，得到空心粒子。根据第二单体的加料方式的不同，种子乳液聚合又可分为间歇法、平衡溶胀法、半连续法和连续法等四种不同的工艺。

模板法的关键在于模板，一般需要预先制得。模板在整个反应流程中不发生化学反应，聚合物在模板的表面发生形成并定型，因此模板的形状和尺寸直接决定所得空心球的形状和尺寸，通过调节模板的形貌达到调整微球形貌的目的。将微胶囊化的核一壳结构产物通过适当的方法去除。Caruso等报道了利用层层组装方法(Layer by Layer)制备聚合物空心粒子，是具有代表性的一种体系，该体系中具有相反电荷的聚电解质在固体模板表面通过静电作用发生交替的逐层吸附，最后去掉模板便得到空心球。模板法的优点在于形貌可控易控，缺点在于反应条件相对苛刻，稳定性相对较差，目前实际应用较少。

乳液聚合法和模板法制备聚合物空心粒子各有所长，传统的乳液聚合以及种子聚合法制备空心聚合物粒子具有体系组成复杂、粒径分布宽、产物结构不稳定等缺点；模板法具有形态可控的特点，但是通常反应条件苛刻，步骤繁琐，而且稳定性较差。

本发明提出一种工艺简便的模板粒子以及空心粒子的制备方法，而且得到一种同时具备高反应性酸酐基团和高络合性吡咯烷酮基团的微纳米聚合物空心粒子。

发明内容

本发明的目的是克服现有微纳米聚合物空心粒子及其制备方法的不足，提供一种表面功能化的微纳米聚合物空心粒子及一种简便的制备方法工艺。

所述聚合物空心粒子粒度均匀、粒径可控，而且空心粒子的壁厚可以通过多种工艺参数进行调控。

所述聚合物空心粒子的空腔内外表面具有反应性功能基团，可以通过化学键合方式附载、包裹特定的活性物质、药物、生物分子、肿瘤靶向剂、抗体等等，有利于微纳米聚合物空心粒子在生物医药领域的应用。

本发明提供如下技术方案：

首先通过一种简便的聚合工艺制备可溶性高分子模板粒子，然后在模板粒子的表面引发种子聚合，制备出核-壳结构的聚合物粒子，继而用模板内核的良溶剂溶去核-壳粒子中的内核，可以制备出壁厚均匀、表面带有反应性基团的空心结构聚合物粒子。

一种表面功能化的微纳米聚合物空心粒子，所述聚合物空心粒子，包含如下的结构单元：

其中n为10-10000，优选100-1000。

优选地，上述结构单元通过交联剂连接为交联结构。

所述聚合物空心粒子的化学结构中同时含有酸酐基团和吡咯烷酮基团。

所述酸酐基团具有高反应活性，可以发生水解、皂化、酯化、酰化、酰胺化等反应。

所述吡咯烷酮基团具有络合反应活性，可以与含有空轨道的过渡金属、吸电的卤素、药物分子等进行配位络合。