[发明专利]硫酸盐木质素纳米颗粒

说明书

本公开涉及一种制备硫酸盐木质素纳米颗粒的胶状分散体的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供KL；(b)将所述KL溶解到溶剂中，以获得具有硫酸盐木质素的浓度至少15mg/ml的溶液；以及(c)在混合条件下将所述溶液与反溶剂混合，以提供纳米颗粒的胶状分散体。所述方法是显著的，在于步骤(b)的溶解所述KL中使用的溶剂是一种或多种有机溶剂，并且在于步骤(c)的混合是通过将步骤(b)的溶液加入到水或包含水的反溶剂中进行的。本公开还涉及平均直径尺寸为9nm至70nm范围的球形KL纳米颗粒。本公开还涉及所述球形KL纳米颗粒的各种用途。

技术领域

本公开涉及一种制备硫酸盐木质素(Kraft lignin)纳米颗粒的胶状分散体的方法。还描述了获得干燥的硫酸盐木质素纳米颗粒的条件。

背景技术

目前存在不同的方法来开发木质素纳米颗粒，更具体地是硫酸盐木质素(KL)纳米颗粒。因此，已经进行了溶剂转移法(solvent-shifting)、酸碱法(pH-shifting)、交联/聚合、机械处理、冰隔离、基于模板的合成、气溶胶处理、静电纺丝(electrospinning)和/或使用二氧化碳作为反溶剂等方法(参见Beisl S.等人题目为“从微观到纳米尺寸的木质素：生产方法”的研究(Int.J.Mol.Sci.,2017,18,1244))。在这些方法中，溶剂转移法是一种潜在的绿色化学方法，其是基于将木质素溶解到溶剂中，并在不同条件下形成的溶液中加入反溶剂。因此，由于其在介质中的溶解度下降，产生了纳米颗粒。

在WO 2019/081819中，溶剂转移法已经应用于形成胶状木质素颗粒。其包括将木质素溶解于溶剂和共溶剂的混合物中的步骤。一旦木质素溶解，就会进行所述该溶液注入反溶剂的步骤。因此，通常呈球形的胶状KL颗粒获得低于400nm的平均直径，例如230nm。据介绍，这种胶状颗粒能够进一步用苯酚-甲醛进行功能化，以增加表面的反应性。

在Leskinen T.等人题目为“扩大胶状木质素颗粒的生产”(Nordic PulpPaperResearch Journal,2017,32(4),583-593)的研究中，通过将KL溶解在THF/水的比例至少为3/1的THF-水混合物中，制备了胶状木质素颗粒的水分散体。采用磁力搅拌，使木质素完全溶解在溶剂混合物中。能够生产出平均直径为220nm的球形木质素颗粒。

在Lievonen M.等人题目为“木质素纳米颗粒制备的简单工艺”(Green Chem.,2016,18,1416-1422)的研究中，已经开发出了直径大于200nm和高达3000nm的球形KL纳米颗粒。KL被溶解在THF中，引入透析袋(即渗透膜)中，然后浸入过量的去离子水中。木质素纳米颗粒在透析过程中形成，透析过程在缓慢搅拌下进行至少24小时。透析允许溶剂通过渗透膜进行交换。因此，水被纳入透析袋中，使KL纳米颗粒形成，同时THF被传导出透析袋。当透析前KL浓度为约1mg/ml时，能够获得最低直径。在透析前木质素浓度为20mg/ml时，分散体已变得不稳定，可获得尺寸大于1000nm的颗粒。

在Siddiqui L.等人题目为“评估木质素纳米颗粒作为药物载体的潜力：合成、细胞毒性和遗传毒性研究”(Int.J.of Bio.Macromol.,2020,152,786-802)的研究中，用DMSO以5mg/ml的浓度溶解硫酸盐木质素，然后用去离子水作为透析介质，在连续磁力搅拌下透析至少24小时，以形成纳米颗粒并去除DMSO。获得的纳米颗粒显示出约120nm的颗粒尺寸，多分散指数在0.1至0.3之间。然而，虽然尺寸小，但由于是通过透析法合成的，因此获得的纳米颗粒的形状和尺寸不均匀，并且在纳米颗粒的背景中能够看到无组织的结构。然而，如果加入盐酸，在透析至少24小时后，可以获得更大的非球形纳米颗粒，其尺寸为约200nm。当木质素分子在盐酸中自组装，第一步持续4小时，然后第二步透析持续20小时，就可以获得尺寸为约140nm的均匀球形纳米颗粒。