基于微流控技术新型结构聚合物微球的制备及药物释放应用研究

Polymeric microparticles with micro-structures onto their surface are critical important in the application of biological medicine. Traditional methods, such as polymerization method, are usually valid in generation of spherical particles with smooth surface. Interfacial instability of emulsion droplets has been proved to be an effective method for preparation of microparticles with surface microstructure, which is applied to amphiphilic block copolymers and hydrophobic polymers by adding co-surfactant together with polymers in emulsion droplets. However, the particles with the co-surfactant as their surface will limit their application. It is still challenging to build particles with exterior micro-structures of hydrophobic polymers without the help of co-surfactants. . In this project, interfacial instability will be induced by adding co-solvents into emulsion with uniform droplets, which will be prepared by microfluidics. This method is not limit to amphiphilic block copolymers, and co-surfactant is not necessary. By controlling the droplets on the interface of air/emulsion, Janus particles with mirco-structures on one side can be generated. Moreover, hollow particles with surface micro-structures are also realizable by adding a poor solvent as liquid core. The method will focus on biodegradable polymers, which can be used as drug carriers. In summary, an effective new method for polymeric particles with micro-structures onto their surface will be developed, which is important for drug delivery system.

表面具有微结构的聚合物微球在生物医药等领域有重要的应用价值。传统方法(如聚合法)通常只能获得表面光滑的球形聚合物微球。乳液界面不稳定被证明是一种有效地制备表面具有微结构微球的方法，但该方法一般适用于两亲性聚合物以及加入助表面活性剂的纯疏水的聚合物体系。然而，助表面活性剂的存在对微球的应用有较大的影响。如何不用助表面活性剂来构建表面具有微结构的疏水性聚合物微球仍然是一大挑战。.本项目拟通过微流控技术制备单分散乳液液滴，通过往乳液中加入共溶剂引发乳液界面不稳定现象。该方法既不局限于两亲性聚合物，也不用助表面活性剂。通过控制液滴在气/液界面的分布可构建表面具有微结构的Janus微球；通过加入液核可构建表面具有微结构的中空微球。本方法将应用于生物可降解聚合物体系，所得微球用作药物载体。本项目将为表面具有微结构的聚合物微球的制备提供新方法，并促进表面具有微结构的药物载体材料的开发与应用。

表面具有微结构的聚合物微球在生物医药等领域有重要的应用价值。乳液界面不稳定被证明是一种有效地制备表面具有微结构微球的方法，但该方法一般适用于两亲性聚合物以及加入助表面活性剂的纯疏水的聚合物体系。如何少用或不用助表面活性剂来构建表面具有微结构的疏水性聚合物微球仍然是一大挑战。本项目主要围绕通过加入共溶剂以及少量助表面活性剂制备具有表面微结构的疏水性聚合物微球。. 首先，本项目研究了超低界面张力乳液体系下利用微流控技术通过研究油/水相流速、表面活性剂种类及用量等制备出表面具有微结构的聚合物（如聚苯乙烯，PS）微球。此外，通过毛细管吸入法在线测定了液滴挥发过程中的界面张力的变化，证明了界面不稳定现象发生是由于界面张力降低到接近于0.17 mN/m引起的。. 其次，制备出表面具有微结构的Janus微球。以常见的疏水性聚合物PS为研究对象，利用甲苯等密度小于水的有机溶剂作为油相制备乳液。通过加入乙醇、丙酮等共溶剂，系统研究油相与水相的密度差及界面不稳定作用对微球结构的影响，制备出表面具有微结构的Janus微球。. 再次，通过加入液核构建出表面具有微结构的中空微球。以全氟溴辛烷等能溶于油相有机溶剂但与聚合物不互溶的难挥发试剂为液核，采用上述界面不稳定与乳液-溶剂挥发相结合的方法，从而制备表面具有微结构的中空微球。. 最后，利用本方法还制备了表面结构可控的生物可降解载药聚合物微球，并研究了其药物释放规律。以生物可降解聚合物（如聚乳酸PLA）、药物（如紫杉醇）为研究对象，制备出具有表面微结构的载药中空微球和Janus微球。实验中还探讨了微球的表面结构、尺寸、投药比等对载药量与包封率的影响。. 本项目为表面具有微结构的聚合物微球的制备提供了新方法，并促进表面具有微结构的药物载体材料的开发与应用。目前已在国内外重要学术刊物及会议上发表论文10篇，申请中国发明专利3项，联合培养硕士1名。