[发明专利]一种具有温度刺激响应性的包覆明胶微球的壳聚糖胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有温度刺激响应性的包覆明胶微球的壳聚糖胶囊及其制备方法，所述胶囊由包埋有α‑环糊精的明胶微球外包覆壳聚糖胶囊得到，所述壳聚糖胶囊由壳聚糖分子与阴离子表面活性剂通过静电结合形成。在壳聚糖胶囊核中引入具有温度刺激响应性的装载α‑环糊精的明胶微球，在常温下，微胶囊包埋的小分子不会泄露到外部环境，当升温至37℃以上时，微胶囊壁的结构会被破坏，包埋的小分子会释放到外部环境，从而实现胶囊破坏的可控性及其装载物质释放的可调控性。本发明提供的制备方法具有制备过程方便，步骤简单，反应时间短，易于控制，绿色环保，成本低廉等特点。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有温度刺激响应性的包覆明胶微球的壳聚糖胶囊及其制备方法。

背景技术

聚合物胶囊由固相的壳包裹液相的核构成，在药物输送、酶的固定、生物传感器和生物反应器等领域具有广阔的应用前景，因而引起了研究者的广泛关注。此外，聚合物胶囊可被应用于刺激响应型释放控制体系，在外部环境如pH值、温度、电场和离子等的刺激下，胶囊芯材物质由内向外的扩散过程会发生改变，进而可达到释放可控的目的。例如Chu等人制备了具有分子识别特性的微胶囊，由于微胶囊中包埋的物质B₁₂(VB₁₂)对Ba²⁺具有敏感识别性，当外部环境溶液中存在BaCl₂时，微胶囊中VB₁₂释放到外部环境中的速率就会大大降低，从而可对其释放速率进行调控[Advanced Materials,2002,14(5):386-389]。

目前，微胶囊制备方法主要有复凝聚法、层层组装法、微流控法和界面聚合法等，由于这些微胶囊表面都具有微小的空隙结构，即使不施加外部刺激时，包埋的小分子就存在严重的泄漏问题，在药物输送、控制释放等领域的应用存在严重的不足。因此制备一种具有自我破坏性能的胶囊就显得尤为重要，在不施加外部环境刺激时，微胶囊包埋的小分子不会泄露到外部环境，当施加外部刺激时，微胶囊壁的结构会被破坏，包埋的小分子会释放到外部环境，进而达到释放可控的目的。一些研究者已对此类胶囊进行了研究，例如Katagiri等人通过聚电解质层层组装技术制备了一种具有光响应性的微胶囊，囊壁外层覆盖上SiO₂与TiO₂涂层，TiO₂吸收紫外光后光催化分解囊壁有机材料，使微胶囊破裂[Chemistry of Materials,2009,21(2):195-197]。Borodina等人首先将载酶的CaCO₃粒子包埋进由层层组装技术制备的聚合物微胶囊腔中，然后用钙螯合剂溶解CaCO₃粒子并释放酶，释放的酶会分解囊壁，进而破坏胶囊释放包埋物质[Macromolecular RapidCommunications,2010,28(18-19):1894-1899]。值得注意的是，采用上述制备方法，过程较为复杂且需要严格的实验条件，例如采用层层组装技术需要一系列的孵化程序、交替添加试剂和大量的冲洗步骤，制备过程较为繁琐。

壳聚糖是一种阳离子聚电解质多糖，把其溶液滴入到阴离子聚电解质溶液中(如十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或十二烷基硫酸钠(SDS))，利用静电作用可以用于制备壳聚糖微胶囊[Journal of Applied Polymer Science,2017:45229]。α-环糊精具有“外亲水，内疏水”的特殊结构，可与SDBS或SDS形成包合物。明胶是胶原蛋白水解的衍生物，具有来源广泛、生物相容性好、无毒性和可降解等特点，在生物医用领域具有很大的应用前景，更重要的是，明胶具有温度刺激响应性的溶胶-凝胶转变性能，即当温度升高到30℃左右时，明胶开始溶解形成溶胶；而当温度降低到30℃以下时，溶解的明胶溶胶又开始转变为凝胶。本发明利用明胶的温敏特性，首先制备装载有α-环糊精的明胶微球，然后将其引入壳聚糖胶囊核中，通过升温将明胶微球溶解释放α-环糊精，释放的α-环糊精会与囊壁中的SDBS或SDS形成包合作用，从而破坏胶囊释放包埋物质，即采用包覆温敏性微球的方法制备出具有自我破坏性能的胶囊，达到可控释放包埋物质的目的。

发明内容