具有pH值传感功能的多功能微胶囊载体的制备及性能研究

层层（LBL）模板组装微胶囊以其微结构和功能的可剪裁、易调控及多样性而在科学、技术和应用等领域显示出极大的研究与开发价值，尤其是作为各种活性物质的传递与控释微载体近年来受到了广泛关注。许多活性物质必须进入细胞才能发挥作用，而微胶囊进入细胞的过程、途径和在细胞内的位置与这些物质的传递效果密切相关。本项目利用LBL模板组装微胶囊结构和性能高度可调控的特点，设计和制备具有pH值传感功能、装载了活性物质（药物或者基因）并且表面经过特异性修饰的多功能微胶囊。研究微胶囊靶向到肿瘤细胞后进入细胞的过程和途径。通过跟踪pH值传感分子的荧光变化阐明微胶囊进入细胞过程中所处的不同微环境，建立微胶囊在细胞内所处位置与活性物质传递效果之间的关系，为微胶囊活性物质传递载体的优化设计和实际应用打下基础。

本项目主要研究具有pH传感功能的自组装微胶囊的制备及其与细胞的相互作用。首先制备了聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）掺杂的碳酸钙模板，将荧光探针分子标记到PAH上,并在其表面组装两个双层的硫酸葡聚糖（DS）/壳聚糖（CS），去核后得到生物相容的微胶囊pH传感器。这种微胶囊的pH检测范围为3.3-6.5，进入细胞后即处于酸性环境中，随着时间的延长，其所处环境的pH进一步降低，最终与溶酶体的pH一致。与传统的层层组装制备技术相比，基于聚电解质-多价盐组装法（PSA）制备微胶囊具有步骤简单省时、尺寸易调控、结构材料多样性等优点。因此采用PSA法制备了聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)-柠檬酸三钠（Na3Cit）聚集体（PAH-Cit），表面处理后得到在pH 3-8之间可以稳定存在的微胶囊。将pH敏感及不敏感的荧光探针共同标记到微胶囊上使其具备pH传感的功能。微胶囊可被多种细胞自然胞吞。细胞内的实时pH检测结果表明，随着培养时间延长，超过90 %的微胶囊处于酸性的酶体中。层层组装的微胶囊最外层的壳聚糖替换为叶酸修饰的壳聚糖（FA-CS）得到表面修饰靶向分子的微胶囊。细胞培养结果表明修饰叶酸后微胶囊对肝癌细胞（HepG2）的具有一定的靶向能力。或者在化学交联的PAH-Cit聚集体表面组装聚赖氨酸（PLL）和透明质酸（HA）分子，修饰HA后微球可特异性靶向到宫颈癌细胞（HeLa），并最终处于酸性环境中。DNA可以通过电荷作用高效装载到微胶囊内部。通过模板法制备了特殊形状的微胶囊，研究表明两面凹碟形二氧化硅微胶囊更不容易被平滑肌细胞内吞，而弹性的盘状聚氨酯微胶囊则更容易被肝癌细胞和巨噬细胞内吞。此外发现了添加聚电解质可以制备特殊形状的碳酸钙微粒，作为特殊形状胶囊的模板。发现了PAH/PSS聚电解质微胶囊在碱性溶液和钙离子存在的条件下剧烈收缩的现象，可以将带有标记传感分子的大分子包埋在微胶囊内部。