[发明专利]三维立体超褶皱聚乳酸微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物功能材料制备领域，尤其是三维立体褶皱聚乳酸微球的制备方法。

背景技术

自然界中存在着这样的神奇界面，如海底珊瑚，上皮组织，植物的叶子等，其表面具有独特的非平面褶皱特性。通过模拟自然界的非平面褶皱可以增强材料的表面功能并推进现今的平面二维应用。研究表明，三维立体褶皱由于其表面褶皱的增强功能和高效的能量摄入，可以广泛应用于如细胞迁移的调节，智能胶，可调谐器件，纳米有序模板，胶体和蛋白质自组装，和各向异性和/或可调的表面润湿性等领域。然而，传统制备方法依然局限于二维褶皱的制备，对于复杂的三维褶皱加工鲜有报道。目前，提出了三维方法褶皱的制作主要是基于硬模板与传统光刻和随后的表面处理(如紫外臭氧辐射(UVO)，反应离子刻蚀和电化学聚合)。但是传统方法制备的三维褶皱材料通常需要耗费大量的时间和精力，并极大地依赖聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)薄膜作为基地材料。一般而言，材料表面产生褶皱的前提是较软的材料基础上的一个薄的一个相对较硬的材料上施加一个临界应力诱导由膜的双层系统界面应力的不匹配。界面应力不匹配之后，再通过表面处理，如机械能和热能驱动的表层变形固化形成褶皱。然而，目前大多数的褶皱材料主要是基于平面或阶梯面处理，可能不适用于三维立体褶皱立体制作。因此，寻求新的简便方法在非平面表面制作可调控的三维立体褶皱微观结构十分迫切。

聚乳酸(PLA)是一种生物可降解，生物相容性良好的生物材料，已被广泛用于三维细胞支架，伤口敷料，抗菌、防污剂等领域。近年来，乳液软模板法，如多重乳液，皮克林乳液，单乳液，皮克林双乳液等，已经在二维材料制备基础上得以广泛应用。其中，W₁/O/W₂双乳液是一种拥有两个界面的微观结构，已被广泛应用于制备中空材料，多孔各向异性微/纳米颗粒等。通过调控在界面上的表面活性剂和微粒可以制备出多功能的PLA材料。虽然双乳液模板法是基于PLA的功能材料设计的一个功能强大的模板法，但是他们仍然局限于二维 PLA材料的构建。

为了在双乳液基础上将目前常见的聚乳酸二维材料转变为三维立体褶皱材料，类似于双层系统的二维表面褶皱上的界面应变力不匹配必须被引入到双乳液界面中。一般来说，在软模板界面上，应变力不匹配可以通过增强的力差(即机械不稳定)来实现，并基于这样的二维结构转变为三维立体褶皱。气体形成双乳液关联法，起源于碳酸氢铵的分解，一直被视为一个多功能的工具制备具有内部交联孔室的多孔微球。文章Gas foamed open porous biodegradable polymeric microspheres(气体生成法制备多孔可降解聚合物微球).Biomaterials 2006,27,152-159，与Biodegradable polymeric microcarriers with controllable porous structure for tissue engineering(多孔可生物降解的聚合物载体在组织工程中的应用).Macromol.Biosci. 2009,9,1211-1218.证实了气体形成双乳液关联法可以通过控制碳酸氢铵分解形成多孔微球生物支架。此外，利用气体形成双乳液关联法制作不同孔径的改性聚乳酸微球。在溶剂蒸发过程中，碳酸氢铵的自发分解产生二氧化碳(CO₂)和氨气(NH₃)，不仅导致界面上“凸起”的产生，而且有利于多孔结构的最终形成。与此同时，内部气泡的生成有利于在乳液界面产生应变力不匹配，并帮助实现二维材料想三维立体褶皱材料的转变。但是由于气体的形成方法和限制挤压产生的固有的局限性，其内部气化核心有限，尽管内部交联的多孔聚乳酸微球已经成功制备出，他们依然局限于二维材料。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种三维立体褶皱聚乳酸微球的制备方法，通

过碳酸氢铵产生的气体在乳液界面引入应变力不匹配，并在乳液内部加入纳米颗粒引入多重气化核心，成功实现三维立体褶皱聚乳酸微球的制备，得到的聚乳酸微球用于油水分离和细胞的吸附。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种三维立体褶皱聚乳酸微球的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备二氧化硅包覆的核壳结构的Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子；