纳米复合微球（精选7篇）
纳米复合微球 篇1
0 引言
燃料电池是一种对环境友好的能量转化电池,直接甲醇燃料电池(DMFC)因具有能量转化效率高、无污染、无噪音、能量密度高和燃料携带补充方便等优点而备受关注[1],而作为其催化剂载体关键材料之一的纳米碳材料也随之备受瞩目,其中碳载体对提高电催化剂的活性及稳定性起着很重要的作用。碳微球(CMSs)以其良好的导电导热性能、化学及热稳定等特性而成为燃料电池电催化剂的重要载体材料,但由于其化学活性低且不溶于水和有机溶剂,使其实际应用在很大程度上受到限制。实际制备的纳米碳材料不可避免地带有一些缺陷,而缺陷端口处的碳原子具有较强的化学活性,使其表面改性成为可能。对碳材料的表面进行改性一般采用化学方法[2],主要分为以下3类:(1)液相氧化法,即利用氧化性酸对碳的氧化反应处理碳材料引入活性基团,包括HNO3[3]、H2O2[4]、K2Cr2O7/H2SO4[5]、HNO3/HCl[6]等氧化性酸以及多种酸混合物的氧化;(2)气体氧化法[7],即用高温氧化的方法向碳表面引入含氧官能团,使其具有反应活性;(3)非共价化学改性,即将碳材料与高分子进行复合,先将碳材料分散在水(多数用的是表面活性剂水溶液,如十二烷基磺酸钠等)或有表面活性的高分子中,再与高分子进行复合[8]。本实验主要选用气体氧化法和液相氧化法对CMSs表面进行化学改性,之后采用化学镀的方法制备Ru/CMSs复合材料。
金属纳米颗粒因其极小的尺度而具有许多独特的性能,但由于较高的比表面能,金属纳米粒子体系又具有很强的团聚趋势。一旦发生团聚,金属纳米粒子体系就失去了纳米粒子体系所具有的独特性能,从而也失去了实际应用价值。因此,如何防止其团聚是金属纳米粒子体系研究的一个热点。目前,主要通过加入稳定剂来稳定金属纳米粒子,阻止团聚,但稳定剂的加入使载金属颗粒复合物的制备工艺变得繁琐,且操作难度增大。探索一种简单易操作的防止金属纳米粒子团聚的制备方法,具有广泛的现实意义和工业化价值。本实验通过改变敏化溶液的浓度,研究了敏化剂用量对负载于CMSs表面的金属Ru纳米颗粒的形貌和负载量的影响。
1 实验
1.1 CVD法制备气相生长CMSs
采用气相沉积法制备CMSs[9],以乙炔为碳源,氩气为保护气体,通入管式炉中于1000℃反应2h,冷却至室温得到CMSs。
1.2 CMSs改性
(1)取1g CMSs放入管式炉中,在空气气氛中于400℃保温10h后再冷却至室温,即得到空气氧化改性的CMSs。将后续制成的Ru/CMSs复合材料样品记为Ru/CMSs-1。
(2)取1g CMSs置于80mL K2Cr2O7(0.38mol/L)与25mL H2SO4(4.5mol/L)的混合液中,于108℃回流8h,用去离子水洗涤过滤至中性,在干燥箱中烘干,得到改性的CMSs。将最终的Ru/CMSs复合材料样品记为Ru/CMSs-2。
(3)取1g CMSs置于30mL浓HNO3与30mL H2O2混合液中,于98℃回流7h,用去离子水洗涤至中性,并收集干燥后的产物,得到改性的CMSs。将最终的Ru/CMSs复合材料样品记为Ru/CMSs-3。
1.3 Ru/CMSs的制备
(1)改性方法对Ru/CMSs的影响
分别将改性后的3种产物放入30mL SnCl2溶液(0.2mmol/L)中超声分散40min,用去离子水洗涤过滤至中性,40℃烘干。取200mg上述产物放入用RuCl3·xH2O配制成的5.0mmol/L化学镀液中,充分搅拌后用NaOH溶液将上述镀液的pH值调至8。称取1.2g NaBH4制成溶液并用NaOH溶液调pH值为10,缓慢滴入镀液后继续搅拌2h,然后用去离子水洗涤过滤至中性,于40℃左右烘干得到Ru/CMSs。
(2)敏化液浓度对Ru/CMSs的影响
采用400℃空气氧化法对CMSs进行改性,在之后的敏化步骤中改变敏化溶液的浓度(具体浓度及产物的编号见表1),Ru/CMSs的制备方法同上。
1.4 Ru/CMSs的结构与特性分析
采用1730型傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分析产物表面的官能团;采用JSM-6700F型场发射扫描电子显微镜(FESEM,加速电压0.5～30kV,分辨率1.0nm(15kV)/2.2nm(1kV))观察产物的形貌和结构特征;采用D/Max-3C X射线衍射仪(XRD)和PHI 5000Versaprobe型X射线光电子能谱(XPS)分析Ru/CMSs的晶体结构和相组成;采用WCT-2型微机差热天平对产物进行热重分析(TG)。
2 结果与讨论
2.1 氧化改性方法的影响
图1是CMSs经不同改性方法处理后的FTIR谱图。从图1(a)可以看出,经400℃空气氧化后CMSs表面带有少量的官能团,主要是位于1643cm-1和3451cm-1处的羧酸根和羟基振动峰;经H2SO4/K2Cr2O7处理后(如图1(b)所示),在3448cm-1处出现了较强的羟基伸缩振动峰,在1643cm-1处出现了较弱的羧酸根振动峰;经HNO3/H2O2处理后(如图1(c)所示)除在3448cm-1处出现羟基振动峰外,还有2个中等强度的峰——位于1726cm-1和1610cm-1处的C=N伸缩振动峰和共轭羰基中的CO振动峰。由上述分析可知,经空气氧化和混酸处理后,CMSs表面都引入了羧基、羟基等官能团,但峰强有明显的差别。
图2分别为样品Ru/CMSs-1、2、3的FESEM图像。从图2(a)中可以看出,大量Ru纳米颗粒较均匀地负载到CMSs表面,且粒径较小;图2(b)表明,在CMSs表面的Ru纳米颗粒的粒径差别较大,存在团聚现象;CMSs经HNO3/H2O2改性处理后,其化学镀后的产物几乎完全被Ru所覆盖,形貌有了明显的变化,基本上看不出原来的碳微球形状(图2(c))。改性方法是通过氧化侵蚀作用向CMSs表面引入大量官能团,极有利于碳微球对金属的吸附[10],由于HNO3/H2O2对CMSs的氧化侵蚀性较强,使碳球表面变得过于活泼,在后面的化学镀时吸附了大量的金属颗粒。由此可见,不同的改性方法对Ru/CMSs的形貌有非常大的影响,对Ru纳米颗粒在微球上的负载量也有较大影响,且并不是氧化程度越高Ru/SCMSs的形貌就越好。
图3中(a)、(b)、(c)号管中的溶液分别为制备的Ru/CMSs-1、2、3样品的滤液静置1周后的照片。从图3中可以明显看到,(a)管中液体几乎完全透明甚至看不到沉淀物,说明镀液中的Ru离子几乎全部被还原;(b)管的底部有少量黑色沉淀物,主要是残余的Ru/CMSs样品,且液体呈浅棕色,表明镀液中的Ru离子还有一部分未被还原;(c)管中的液体呈黑色并有大量黑色沉淀。结合FESEM可知,经400℃空气氧化改性后,微球上Ru颗粒的负载率最高且过滤洗涤时的损失最小;而经HNO3/H2O2混酸处理过的微球在化学镀后过滤洗涤时的损耗最大。
图4是Ru/CMSs-1、2在空气气氛下的热重曲线,设定温度为40～800℃,升温速率为5℃/min。从图4中可以看出,样品在约290℃时开始失重,至约450℃时失重结束,说明期间CMSs已被完全氧化烧失。此时,Ru/CMSs-2的失重率约为93.01%,由于样品中含有Ru及其它微量杂质元素,理论上在氧化失重过程中Ru被氧化并以RuO2的形式存在,所以根据计算可认为Ru在该样品中的负载率约为5.31%;Ru/CMSs-1的失重率约为87.55%,经计算得Ru在该样品中的负载率约为9.45%。
2.2 敏化液浓度的影响
图5是经空气氧化改性及不同浓度敏化液处理后的CMSs制成的Ru/CMSs复合物的FESEM图像,图6为其对应样品的粒径分布图。从图5(a)中可以看出,当敏化液的浓度为0.1mmol/L时有少量Ru纳米颗粒负载到CMSs表面,但金属颗粒的粒径并不均匀,有团聚现象。随着敏化液浓度的增大,负载到碳球表面的Ru纳米粒子的量增加,且当敏化液浓度达到0.5mmol/L时,CMSs表面Ru纳米颗粒的负载量最多且颗粒细小均匀,粒径约为15nm,金属离子的团聚现象并不明显(图5(b)、(c))。而当敏化液浓度增至1mmol/L后,CMSs表面Ru颗粒的负载量反而有所下降,金属颗粒出现团聚现象(图5(d)),经观察其粒径约为22nm。
上述现象表明,由于在敏化过程中亚锡盐水解生成Sn-(OH)2或Sn2+,被吸附在CMSs表面,这些Sn2+将作为微量的还原剂,在化学镀反应过程中使化学镀液中的金属离子还原成金属。当敏化剂浓度过低时,形成的活性中心不连续,致使制备的金属镀层不均匀;而当敏化剂浓度太高时,金属颗粒活性中心为多层重叠,使镀层粒度增大,也会导致金属镀层不均匀[11]。由此可见,敏化液中SnCl2的不同用量对Ru/CMSs的形貌有非常大的影响,并且对Ru纳米颗粒在微球上的负载率也有较大影响。
图7为样品S0、S1、S2、S3在空气气氛下的热重曲线,设定温度为40～800℃,升温速率为5℃/min。从图7中可以看出,样品在约290℃时开始失重,至约350℃时失重结束。4个样品中失重率最低的是S2,其失重率约为81.41%,由于样品中含有Ru及其它微量杂质元素,根据理论分析在氧化失重过程中Ru被氧化并以RuO2的形式存在,所以根据计算可认为Ru在该样品中的负载率约为14.12%;样品S0的失重率最高,约为90.40%,在该样品中Ru的负载率约为7.29%;同时可看到样品S1、S3失重后的剩余率相差无几,约为13%,计算说明这2种样品中Ru的负载率约为9.9%。此热重分析结果验证了FESEM分析结果:当敏化液浓度为0.5mmol/L时负载于CMSs表面的Ru纳米颗粒细小、分布均匀且负载率最大。
图8为样品S2的XRD图谱,图中26.1°和43.2°的衍射峰分别对应碳的(002)和(100)晶面,42.2°的衍射峰应Ru的(002)晶面。由于Ru是六方结构,其(101)和(100)晶面所对应的43.4°与37.7°衍射峰与碳的强衍射峰重合[12],因此从XRD图谱上不易确认出Ru元素,但通过XPS能谱(见图9)能清楚地判断出存在Ru元素。
3 结论
(1)在400℃高温氧化、K2Cr2O7/ H2SO4氧化和HNO3/H2O2氧化3种改性方法中,400℃氧化改性法导致CMSs表面官能化不高,不是最佳的改性方法,但由于其制备的Ru/CMSs样品形貌最好,金属粒子的加载率较高,且简单易操作、产量高,是最经济的方法,也是制备贵金属纳米粒子/碳复合材料最有效的改性方法。
(2)敏化液中SnCl2的浓度对Ru纳米颗粒在微球上的负载率有较大影响,并对Ru/CMSs的形貌也有非常大的影响。反应过程中在还原剂NaBH4的浓度和溶液的酸碱度不变的情况下,选取浓度分别为0mmol/L、0.2mmol/L、0.5mmol/L和1mmol/L的SnCl2溶液进行实验。结果表明,经0.5mmol/L敏化液敏化处理制备的Ru/CMSs样品形貌较好,负载的Ru纳米颗粒在碳球表面分布均匀,且平均粒径较小(约15nm)。
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纳米复合微球 篇2
以生物相容性良好的聚合物和无机纳米粒子为基质制备的复合微球可有效控制药物释放[4]。复合微球系统中,纳米羟基磷灰石(n-HA)和壳聚糖(CS)复合微球因具有良好生物相容性、成骨活性和生物可降解性引起人们的关注[5]。n-HA在成分和结构上与天然骨组织相似,具有良好的成骨活性[6]。并且n-HA晶体不同表面对蛋白或药物具有特异的吸附性,因此n-HA在药物/生长因子缓释方面具有潜在应用[7]。CS是一种天然的可降解聚阳离子多糖,降解产物无毒性、无致敏性及无致癌性[8]。研究发现,利用CS可降解特性,可将药物/生长因子引入CS基质中,药物/生长因子可随CS的降解缓慢释放,进而实现控制释放的目的[2,9]。
盐酸小檗碱为黄连提取物,抗菌谱广,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抗菌作用[9]。本课题组在以前研究的基础上,以盐酸小檗碱为药物模型,分别利用共混法和原位法制备了n-HA/CS复合载药微球,并与纯CS载药微球进行对比研究,研究载药微球药物释放行为,并探讨载药微球药物释放机理。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
壳聚糖(CS,分子量30万,脱乙酰度95%),济南海得贝生物工程有限公司;盐酸小檗碱,四川华康药物原材料厂;冰乙酸(分析纯),天津启邦化工;液体石蜡、司班-80、戊二醛(50%)、石油醚、异丙醇、四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]、十二水磷酸钠(Na3PO4·12H2O),均为分析纯,天津光复化工有限公司;NaOH(分析纯),天津北辰方正试剂;实验用水为电阻率为18.2ΩM·cm的高纯水。
紫外可见分光光度计;场发射扫描电镜(SEM);倒置相差显微镜。
1.2 实验过程
1.2.1 CS载药微球的制备
将0.048g盐酸小檗碱溶于2%(wt,质量分数,下同)乙酸溶液中,取0.912g CS加入上述溶液中,得4%CS乙酸溶液。将3.858g司班-80加入到124.742g液体石蜡中,37℃水浴锅恒温搅拌30min后,加入含药物的CS乙酸溶液,搅拌3h,形成白色W/O乳液。滴加一定量戊二醛,搅拌30min。静置,依次用石油醚、异丙醇洗涤,干燥,得含药物5%的CS载药微球粉末。
1.2.2 原位法n-HA/CS载药微球的制备
将0.048g盐酸小檗碱溶于CS乙酸溶液中,取1.073g Ca(NO3)2·4H2O溶于上述溶液中,搅拌均匀。将3.858g司班-80加入124.742g液体石蜡中,37℃水浴锅恒温搅拌30min后,加入含药物和Ca(NO3)2的CS乙酸溶液,搅拌3h,形成W/O乳液。滴加一定量戊二醛,搅拌30min后,滴加NaOH水溶液调节pH≈8,再加入含1.036g Na3PO4·12H2O的水溶液,搅拌6h,得到乳状液。静置,依次用石油醚、异丙醇洗涤,烘干,得含药物5%的复合载药微球粉末。
1.2.3 共混法n-HA/CS载药微球的制备
参照文献利用湿法合成制得n-HA浆料[10]。按照n-HA∶CS质量比1∶1将n-HA浆料加入到2%乙酸溶液配制的载药CS溶液中,加入到含3.858g司班-80的液体石蜡中,37℃下乳化3h,滴加一定量戊二醛,继续搅拌6h后静置,依次用石油醚、异丙醇洗涤,烘干,得含药物5%的载药复合微球粉末。
1.3 微球表征
将载药微球浸入磷酸盐缓冲溶液(PBS)溶液(0.01mol/L,pH=7.4),溶胀24h后用倒置相差显微镜进行观察。用SEM观察载药微球表面微观结构。
分别称取0.100g的3种载药微球于烧杯,加无水乙醇,置恒温水浴锅中,85℃下加热4h,充分溶解盐酸小檗碱,离心后用无水乙醇定容,用分光光度计测定吸光度,依据标准曲线计算盐酸小檗碱的浓度。计算载药微球的载药率和包封率:
精确称取载药微球40mg,放入透析袋中,置装有10mL PBS溶液的试管中,37℃下于恒温振荡器中振荡(盐酸小檗碱释放平衡时间为15min)。定时取出PBS并换入新鲜的PBS,用紫外分光光度计在421nm波长下测定吸光度,根据标准曲线方程计算得到盐酸小檗碱浓度(吸光度=6.72585×药物浓度+0.04343,R=0.99980)。以上平行实验均为5次。
2 结果与讨论
2.1 载药微球表面形貌结构
图1为3种载药微球的SEM图片。由图1(a)可见,纯CS载药微球呈圆整规则结构,球形度较好,高倍图片显示,微球表面致密,可见分散的药物结晶体[图1(d)]。图1(b)为共混法载药微球,可见载药微球形状不规则,高倍图片显示,微球表面粗糙,凸凹不平[图1(e)]。原位法载药微球如图1(c)所示,可见微球形态圆整均匀较为规则,高倍图片显示微球表面针状或片状n-HA晶体以纳米态均匀分布在微球表面,未见明显的团聚现象。
[(a)CS微球;(b)共混法复合微球;(c)原位法复合微球;(d-f)为对应(a-c)的放大图片]
2.2 载药率与药物包封率
3种载药微球的理论药物含量均为5%,它们的实际载药率和药物包封率如表1所示。由表可见,原位法制备的n-HA/CS载药微球载药率和包封率最高,分别为(0.3907±0.0203)%和(7.4221±0.3858)%。由于n-HA高表面活性及对药物的吸附性,加入n-HA的复合微球的载药率和药物包封率都比纯CS载药微球的高。而在共混法载药微球中,n-HA晶体以聚集态分散在CS基质中,造成吸附药物能力下降。与此不同的是,原位法复合载药微球中,n-HA晶体以纳米态分散在CS基质中,其较高的表面活性和比表面积为药物的附着提供了有利条件,利于提高复合微球载药能力。
2.3 溶胀实验
37℃下将3种微球浸入PBS溶液中24h,用相差显微镜观察溶胀状态下的载药微球,也可同时观测载药微球药物释出过程。如图2(a)所示,CS载药微球呈透明规则球状。共混法载药微球由于n-HA的团聚,透明度减小,呈不规则球状,部分微球发生破裂[如图2(b)中箭头所示]。图2(c)为原位法载药微球,由于n-HA粒子以纳米尺度原位形成于CS基质中,其透明度较共混法增加,呈较规则球状,形态稳定性更佳。
[(a)CS微球;(b)共混法复合微球;(c)原位法复合微球]
2.4 体外药物释放实验
将3种载药微球浸入PBS溶液中,药物释放速率曲线如图3所示。由图可知,CS载药微球与原位法载药微球在最初的6h药物释放速率较大,随后释放速率趋于稳定。在PBS溶液的作用下,CS基质发生溶胀,随着浸泡时间的延长,CS基质部分分子链氢键打开,发生降解,药物随CS基质的降解稳定缓慢的释放,因此纯CS载药微球在后期释放速率不易控制[9]。而原位法载药微球中n-HA粒子对药物有较强的吸附性,能够有效控制后期的药物释放[8]。结合图2(b)可以看出,3种载药微球溶胀24h后,CS载药微球和原位法载药微球仍规则圆整,结构较为稳定,而共混法载药微球溶胀后,部分微球出现垮塌崩解[如图2(b)中箭头所示],因此微球结构的不稳定性造成了药物的快速释放。
[(a)CS微球;(b)共混法复合微球;(c)原位法复合微球]
[(a)CS微球;(b)共混法复合微球;(c)原位法复合微球]
图4为3种载药微球药物累计释放曲线。由图可见,原位法载药微球总释放药量要明显高于其他两组。相比另外两种,原位法载药微球中n-HA粒子具有更高的表面能和比表面积,因此具有更强的载药能力。从图中可以还看出,3种载药微球在初期(24h内)均有一定程度的暴释,而在后期均能实现可控缓慢释放,其中原位法载药微球能稳定持续释放168h。初期的药物释放主要依靠微球表面药物扩散以及CS基质溶胀,后期的药物释放取决于CS基质的缓慢降解以及高表面能的n-HA粒子的解吸附能力,因此表现出更优异的药物缓释能力。
药物释放168h后,载药微球表面形貌结构如图5所示。由图可见,在PBS中浸泡168h后,相比浸泡前[图1(a)]圆整规则结构,CS载药微球表面出现了明显的褶皱[图5(a)],高倍图片显示微球表面粗糙度增加,出现多孔状结构,药物结晶体明显减少[图5(d)]。共混法载药微球表面颗粒状突起明显增多,高倍图片显示微球表面高分子基质明显减少[图5(b,e)],这可能由于CS基质降解所致。原位法载药微球形态较为圆整规则,但在表面可见少量裂缝[图5(c)],高倍图片显示载药微球表面仍为针状或片状n-HA晶体,未见n-HA晶体明显脱落现象[图5(f)],表明n-HA晶体与CS基质之间具有较强的结合能力,而少量裂缝可能由CS基质溶胀后再干燥过程中收缩而致。
[(a)CS微球;(b)共混法复合微球;(c)原位法复合微球;(d-f)为对应(a-c)的放大图片]
3 结论
利用原位法制备出具有药物缓释功能的n-HA/CS复合载药微球。相比共混法,原位法载药微球形态圆整规则,溶胀后形态稳定性高,CS基质中n-HA晶体以纳米态存在,具有更高的表面能和比表面积。研究发现,原位法n-HA/CS载药微球具有更高的载药能力和更优异的药物控制释放性能。其中载药率和包封率分别达到(0.3907±0.0203)%和(7.4221±0.3858)%,药物稳定持续释放时间可达到168h。原位法制备的n-HA/CS载药微球在解决骨组织修复中感染问题及药物控制释放方面有潜在应用。
摘要：为应对骨缺损修复过程中的细菌感染问题,利用原位法制备了具有药物缓释功能的纳米羟基磷灰石(n-HA)和壳聚糖(CS)复合微球,并与纯CS载药微球和共混法n-HA/CS复合载药微球进行对比研究。利用相差显微镜和扫描电镜对微球进行形貌观察,结果显示原位法复合载药微球表面形态和球形度均较好。对载药微球的载药率、药物包封率和体外药物释放进行了测试和分析,结果表明原位法复合载药微球载药率和药物包封率最高,分别为(0.3907±0.0203)%和(7.4221±0.3858)%,并具有明显的缓释效果。
关键词：纳米羟基磷灰石,壳聚糖,复合微球,原位法,药物释放
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纳米聚合物微球对石蜡的表面修饰 篇3
1 实验部分
1.1 药品与仪器
单体苯乙烯(St,用前减压蒸馏),二十四烷石蜡,过硫酸钾(KPS),亚硫酸氢钠(SHS),十二烷基硫酸钠(SDS)为分析纯,去离子水。
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,DZF-6020真空干燥箱,RE-52A旋转蒸发器,SK2200LH型超声仪。MultimodeⅢa型原子力显微镜(AFM),分辨率纵向为0.01nm,横向为0.1nm,Tapping模式。JSM-6380LV型扫描电子显微镜(SEM),XS-18型光学显微镜进行分析观察产物形貌。
1.2 乳液聚合法制备聚苯乙烯
在250mL烧杯中加入0.10g的SDS和160g去离子水超声5min,使其充分溶解。倒入三口瓶中调节转数为375r·min-1,温度为35℃。加入10g苯乙烯单体、0.75g KPS和40g去离子水,搅拌形成均相体系后,抽充氮气3次。在氮气保护下加入0.15g SHS,加气囊保护反应2h即得乳白色聚合乳液。
1.3 聚苯乙烯固含量的测定
在烧瓶(预先称重m0)中倒入8g左右乳液并准确记录(m1),用旋蒸仪旋干,放入65℃烘箱内烘10min,称重并计算干燥后的质量(m2),根据公式:固含量(质量%)=干燥后的质量m2÷乳液质量m1×100,测其固体百分含量为2.37%。
1.4 石蜡聚苯乙烯微球的制备
向装有搅拌器的150mL单口瓶中,加入固含量为2.37%的聚苯乙烯乳液及一定量石蜡。调节搅拌器转数保持稳定搅拌5min,开始升温至65℃。待体系温度稳定后开始计时,反应0.5h。进行冰浴反应10min,反应结束。过滤,在35℃烘箱中烘干干燥,称重,在显微镜下观察其形貌。
1.5 聚苯乙烯微球的表征
将聚苯乙烯乳液滴加在云母表面,待其干燥后用原子力显微镜观测;将聚苯乙烯微球滴加在云母表面,待其干燥后,在真空条件下在其表面喷金,然后在扫描电镜下观察;用粒子分布仪测定粒径和粒径分布。
1.6 石蜡聚苯乙烯微球的表征
用XS-18型光学显微镜对石蜡聚苯乙烯微球的粒径大小与表观形态进行观测。将石蜡聚苯乙烯微球均匀分布在导电胶上在真空条件下在其表面喷金,然后在扫描电镜下观察。
2 结果分析与讨论
2.1 聚苯乙烯微球的表观形貌及分散性
采用AFM观察聚苯乙烯微球。图1为聚苯乙烯微球AFM图,深色部分是云母基底,亮黄色球体的部分是聚苯乙烯颗粒,可以看出颗粒大小均一,没有团聚。
由于AFM的工作区域选择具有随机性且非常有限,只能在微米尺度范围进行扫描,对样品较大表面进行扫描非常困难。为了更好地观测样品整体形貌,采用SEM对聚苯乙烯微球进行扫描。图2为聚苯乙烯微球的SEM图。从大范围观测聚苯乙烯微球,发现与AFM扫描结果吻合,颗粒均一,没有发生团聚。聚苯乙烯微球表面光滑平整,形貌呈圆球形,大小均匀,分散性较好,尺寸为80～100nm。
2.2 聚苯乙烯与石蜡的吸附
2.2.1 搅拌速度对微球粒径的影响
搅拌速度的快慢决定产品聚合颗粒的大小,通常情况下,搅拌速度越快,产品聚合颗粒的粒径越小。为获得分布均匀,粒径小的颗粒需要调节合适的搅拌速度。聚苯乙烯乳液通过搅拌被分散成稳定的小液滴,搅拌速度越大,搅拌器浆叶的剪切作用越强,形成的小液滴越小,比表面积越大,对石蜡的包覆越多,吸附率越高。要想合成理想的微球,必须寻找一个最佳搅拌速度范围。实验结果见图3,随着转数的增大吸附率增高,形成颗粒的粒径逐渐减小,当转数达到1000～1200r时趋于平缓,而且此时形成的颗粒产量高且大小均一。
2.2.2 石蜡的用量对微球粒径的影响
石蜡用量对微球粒径的影响如图4所示,随着石蜡质量分数的增大,粒子的粒径变大,粒径分布变宽,当质量分数为50%时,石蜡聚苯乙烯微球变为厘米级。随着石蜡用量的增加,造成体系黏度增大,导致最终颗粒粒径增大。当石蜡与聚苯乙烯的质量比为1∶9时,虽有个别大粒子存在,但总体粒子分布均匀。
所以选择转数在1200r·min-1左右,石蜡与聚苯乙烯质量比为1∶9时,合成的石蜡聚苯乙烯微球粒径小,分布均一。石蜡聚苯乙烯微球用扫描电子显微镜观测如图5。从图可以看出在石蜡表面聚苯乙烯全面覆盖,没有空洞,且聚苯乙烯本身粒子没有发生变形,保持聚合物本身的特性。说明采用乳液聚合法制备聚苯乙烯再与石蜡共聚,成功的合成了石蜡聚苯乙烯微球。
3 结论
乳液聚合法合成的聚苯乙烯直径小,分散性好,为石蜡聚苯乙烯微球的合成奠定了基础。当搅拌器转速在1200r·min-1左右时,形成的颗粒均一。石蜡与聚苯乙烯的质量比不断减小,形成的颗粒粒径逐渐减小,当质量比为1∶9时,形成的颗粒粒径最小。采用转速为1200r·min-1,质量比为1∶9,开始反应过程中充分搅拌,迅速升温,反应时间在45～50 min为宜,反应得到粒径小、分布均匀且高产率的石蜡聚苯乙烯微球。该方法合成的石蜡聚苯乙烯微球反应时间短、温度低,且后处理简单,克服了悬浮聚合法合成石蜡聚苯乙烯的缺点,具有一定的应用价值。
摘要：采用乳液聚合法制备得到单分散且粒径为80～100nm的聚苯乙烯(PS)种子微球,使聚苯乙烯与石蜡进行共聚,合成石蜡聚苯乙烯微球。通过实验对微球合成的因素进行分析,找到了影响微球合成产率及粒径分布的因素。结果表明,乳液聚合法合成的聚苯乙烯粒径较为均匀,分散性好。通过聚苯乙烯对石蜡的修饰得到微米级粒径、分布均匀且高产率的石蜡聚苯乙烯微球。
关键词：乳液聚合,聚苯乙烯种子微球,石蜡
参考文献
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纳米复合微球 篇4
1资料与方法
1. 1主要试剂和仪器B型明胶( Sigma-Alidrich) ,丙酮( 天津福晨) ,25% 戊二醛( 天津福晨) ,0. 4mol/L盐酸( 实验室提供) ,rh BMP-2( 上海瑞邦) ,rh BMP-2ELISA试剂盒( 武汉博士德) ,p H酸度计p H-3C( 上海大谱) ,IKA-RCT磁力加热搅拌器( 德国IKA) ,离心机Anke TGL-16G( 上海安亭) ,超声清洗机KQ-5200 ( 巩义予华) ,真空旋转 蒸发仪EYELA N-100 ( power) EYELA OSB-2100 ( heating) ( 东京理化) ,冻干机FD5. serise FREEZE DRYER( 美国西蒙) ,粒径分析仪Delsa TMNano CParticle Analyzer( 美国贝克曼) ,扫描电镜HITACHI S-4800( 日立公司) ,透射电镜FEI TECNAL G2 ( FEI公司) , 全恒温振荡器THZ-C-1( 太仓设备厂) 。
1. 2方法
1. 2. 1明胶纳米微球的制备采用二次凝聚法[8]稍做改进,2. 5g明胶放入烧杯( 见图1a) ,加50 m L蒸馏水,40℃ 600 rpm搅拌15 min; 注射器快速注入丙酮50 m L,4℃ 静置10 min,溶液分两层( 见图1b) ; 倒掉上层浊液,杯底部剩余棕黄色透明胶状沉淀,加50 m L蒸馏水,50℃ 600 rpm搅拌10 min; 滴入盐酸将溶液p H值调至2. 5; 溶液转至圆底烧瓶, 50℃ 1 000 rpm,逐滴加入丙酮150 m L( 滴速约2 m L / min) , 溶液由清亮变为乳白色( 见图1c) ; 0℃ 冰水浴10 min; 加25% 戊二醛500μL,室温交联16 h; 10 000 rpm离心5 min,对沉淀用同等体积丙酮 /水( 70 /30,V/V) 的溶液进行超声再分散和离心,重复3次; 50℃ 旋转蒸发去除溶液中的丙酮,将溶液p H值调至7; - 80℃ 预冷冻12 h,冻干24 h,得到白色粉末 ( 见图1d) ; 钴60照射,4℃ 保存。
1. 2. 2 rh BMP-2明胶纳米微球的制备用蒸馏水配成rhBMP-2( 3 μg / m L) 溶液,按每毫克明胶纳米微球60 ng rhBMP2的比例混匀,4℃ 过夜,冻干,60Co辐照4℃ 保存。
1. 2. 3表面形态、内部结构和粒径分析取2mg微球粉末铺于导电胶上,喷金,扫描电镜观察表面形态,随机选取800个微球统计其粒径。取冻干前的纳米微球悬液100μL,4 m L蒸馏水稀释,取一滴加至铜网上,透射电镜扫描微球内部结构,粒径分析仪检测其在水溶液中的粒径( n = 800) 。
1. 2. 4溶胀率计算微球在水中粒径R0,干粉态粒径R1, 溶胀率按以下公式计算: 溶胀率 = 水中微球的粒径( R0) /干粉态微球的粒径( R1) 。
1. 2. 5包封率和载药量检测取3只5 m L离心管,各放入50mg明胶纳米微球和1 m L rh BMP-2溶液( 3 μg / m L) ,4℃ 过夜,加入3 m L PBS冲洗离心,rh BMP-2ELISA试剂盒检测上清液中未包封的rh BMP-2含量,按以下公式计算其包封率和载药量: 包封率 = 微球中rh BMP-2质量/投入的rh BMP-2质量 × 100% ; 载药量 = 微球中rh BMP-2质量/( 微球质量 + rhBMP-2质量) 。
1. 2. 6体外释药取3只5 m L离心管,各放入10mg微球, 各加入rh BMP-2溶液60 μL( 10 μg/ m L) ,4℃ 过夜,各加入PBS( p H7. 4) 缓冲液3 m L( 叠氮钠0. 2 g / L) ,放入恒温振荡器( 37℃ ,50 rpm/min) ,计时缓释,于1 d,4 d,7 d,14 d,21 d, 28 d,10 000 rpm离心5 min,后取上清液3 m L,并补充同等体积的PBS缓冲液,ELISA法检测上清液中rh BMP-2的量,计算累积释药百分数。
1. 2. 7统计学处理应用SPSS 18. 0统计软件进行分析,计量数据资料以( ± s) 表示,组内各时间点间比较采用重复测量数据的单因素方差分析,P < 0. 05为差异有统计学意义。
2结果
2. 1表面形态、内部结构及粒径表面形态如图2所示,微球表面光滑,球形规整,分散均匀,球间无黏连。内部结构如图3所示,微球由绒毛状分子聚合形成,内部多孔隙、通道; 干粉态微球的粒径为( 171. 49 ± 50. 12) nm,集中分布于100 ~ 250 nm,分散如图4所示基本上成正态分布; 水溶液中微球的平均粒径为303. 10 nm,分散也比较均匀,如图5所示成正态分布。
2. 2溶胀率微球在水中的平均粒径为313. 01 nm ,在干粉态的粒径为171. 49 nm ,溶胀率为1. 83 ; 转换成体积比1. 83 3 = 6. 1 ,即明胶纳米微球在吸水后体积变为原来的6. 1倍 。
2. 3包封率和载药量按上述方法计算微球的包封率为 ( 98. 13 ± 0. 131 ) % ,微球载药量为( 58. 89 ± 0. 079 ) ng/mg , 即每毫克微球可加载的rh BMP2为( 58. 89 ± 0. 079 ) ng。
图2 明胶纳米微球扫描电镜图( × 20 000 )
图3 明胶纳米微球透射电镜图( × 20 000 , × 100 000 )
图4 干粉态明胶纳米微球粒径分布图
2. 4体外释药微球的rh BMP2呈“双相释放”,如图6所示,第1天药物释放量最大,7% 左右,为“突释相”,主要为吸附在微球表面的药物解吸附所致; 1 d以后释放速度减慢呈 “缓释相”,2周时累计释放量不到30% ,4周时累计释放量占40% 左右,该相主要是由微球缓慢降解释放的药物和通道内药物的逐步扩散出所造成的。
3讨论
图5 明胶纳米微球在水溶液中粒径分布图
图6 rh BMP2 明胶纳米微球累计 4 周的释药曲线
有学者用单凝聚法制成明胶纳米微球,经Coester等[8]用“二次凝聚法”改良之后,微球更稳定,在医学领域得到广泛应用。插田泡提取物 - 明胶纳米微球比单纯提取物能更有效地调节机体免疫[9]; Cp G-明胶纳米微球可使抗炎和抗过敏因子IL-10的分泌明显增加[10]; siRNA-明胶纳米微球与siRNA相比,能在肿瘤细胞内聚集更多siRNA发挥沉默RFP基因的作用[11]; 抑癌基因( wt-p53) /抗肿瘤药物 ( 吉西他滨) -明胶纳米微球比单用wt-p53或吉西他滨更有效促进胰腺癌细胞凋亡[12]; 核壳结构的万古霉素 - 明胶纳米微球实现抗生素的按需释放,降低了产生多重耐药菌的概率[13]; 发冷光的Cd Se-明胶纳米微球应用在生物显像领域是一次创新[14]; 矿化的肝素-明胶纳米微球制成可注射胶体,有良好的骨诱导和机械性能[15]; 纳米明胶微球 - 纳米磷酸钙复合胶体,在高离子强度下有良好的延展性、复形能力[16],在骨组织工程领域有美好应用前景; 而国内相关报道较少,丁素丽等制备明胶纳米微球,并对其表面电荷改性进行研究[17], 但并未涉及明胶纳米微球的提取。鉴于其广泛应用,本文结合rh BMP-2明胶纳米微球制备和检测作如下讨论。
明胶纳米微球制备条件的优化: a) 明胶类型: 明胶分为A型明胶( PI = 9 ) 和B型明胶 ( PI = 5 ) ,要加载的rh BMP-2( PI = 8. 5) 在p H7. 4时带正电,而B型明胶带负电,利用异性电荷吸引实现结合,所以B型明胶最合适[18]。b) 温度: 40℃ 、50℃ 、60℃ 微球粒径随温度的升高而增大,40℃ 明胶分子即可在水中充分散开,50℃ 制备的明胶纳米微球分散度最小、粒径均一[19]。因此,第一次加丙酮前,水浴温度40℃ 即可,第二次加丙酮前,温度在50℃ 最佳。c) p H: 将明胶溶液p H调至远离其等电点( PI = 5) 2. 5或12,此时微球携带最多正或负电荷,因同性电 荷相互排 斥而保持 稳定。Shirzad Azarmi等发现无论A型或B型明胶,p H2. 5是制备纳米微球的最佳p H值,当p H≥4时微球不稳定易聚集[19]; p H越低纳米微球的粒径越小,而且酸性p H也利于戊二醛交联[17], 因此2. 5是制备微球的最佳p H; 冷冻前将微球悬液的p H调至7. 0,与p H7. 4接近,加载药物时可携带相应电荷[20]。d) 交联剂: 戊二醛作交联剂应用广泛、效果好,而且交联度可控,但是戊二醛有一定毒性[21]; 京尼平交联效果比戊二醛好且毒性低[22],但其交联条件p H7. 0和25 ~ 37℃[23]并不适合本实验,p H2. 5时京尼平几乎不交联; 所以,减少其用量并延长交联时间,控制在每克明胶200 μL 25% 戊二醛,交联16 h; 用甘氨酸灭活残留的醛基,也可降低其毒性[24]。e) 形态: 交联前,0℃ 冰水浴使微球具有更好形态,时间过短球形度不好,过长则发生聚集,10 min最合适[17]; f) 微球纯化: 离心后的纳米微球沉淀,用水再分散困难,主因明胶吸水性强,微球迅速吸水形成胶块; 如用( 70 /30,V/V) 丙酮/水作分散液,超声后沉淀容易再分散,所以用( 70 /30,V/V) 丙酮/水作分散液最佳。g) 冻干: 预冷冻温度越高,微球内水形成冰晶慢且体积大,预冷冻温度越低,形成冰晶快而且体积小[25]; 大冰晶形成球内部的多孔结构直径大,对球结构破坏大,用到体内会加速降解,致使微球释药过快; 而小冰晶形成多孔结构直径小而均匀,对球结构破坏也较小,更有利于药物的加载和缓慢释放。研究中也发现,- 20℃ 预冷冻,微球严重聚集黏连,导致冻干失败,而 - 80℃ 基本都能成功,因此 - 80℃ 是预冷冻的最佳温度。经过上述条件优化,制备出平均粒径在171. 49 nm的明胶纳米微球,粒径小且分散均一。
明胶纳米微球的载药,以廉价的明胶作材料,二次凝聚法制备的明胶纳米微球,非常有利于加载药物,主要原因有: a) 冻干时冰晶的致孔作用,使球内形成疏松多孔结构,如图3示,孔隙深达球内; b) 明胶吸水性好,微球吸水后体积是干粉状态下的6. 1倍,这与文献描述是一致的,即明胶吸水后质量为原来的5 ~ 10倍[26],非常适合加载水溶性药物; c) 明胶作为两性分子,改变所在环境的p H值可携带相应电荷,通过电荷吸引加载药物,而且其优良吸水性对药物加载也有促进作用。综上所述,将药物溶液与明胶纳米微球混匀,即可迅速完成药物吸收加载,rh BMP2的包封率高达到98. 13% ,载药量58. 89 ng rh BMP2每毫克微球。另一种载药方式,即在制成微球前,将药物先于明胶溶液混匀结合。Azimi等将牛血清蛋白 ( brovine serum albumin,BSA) 在成球前与明胶溶液结合,制成纳米微球的形态跟BSA的量明显相关,当BSA包封率≤2% 时,微球粒径小而分散均一,当BSA包封率≥3% 时,微球粒径大、分散不均,而且形态很差,有大量聚集和融合[27]。关于微球载药需要强调三点: a) 药物配成溶液,将液体控制在微球的饱和吸水量内,理论上可将药物完全加载,若想提高药物加载量提高药物浓度即可; b) 任何载体其载药量并非无限,总会饱和,对于明胶纳米微球最大载药量,还需更深入研究; c) 如果是蛋白或多肽类容易变性的药物,由于制备流程中有丙酮等有机溶剂( 容易使蛋白变性) 的使用,建议在制成纳米微球后再将药物与其复合,可以保持最大药物活性。
明胶纳米微球的释药机制有: a) 吸附球表面的药物与球脱离; b) 球孔道内药物向外扩散; c) 微囊内包裹药物的释放 ( 特指微囊类载体) ; d) 与球基质通过电荷或化学结合的药物,随球的降解而被释放; e) 药物的扩散和降解释放共同作用[28]。当药扩散速度大于球降解速度时,扩散是主要释药方式; 反之,当药扩散速度小于球降解速度时,降解释药是主要释药方式。释药过程不是单一方式,而是多种释药方式的组合,一般呈“两相”,释药开始即“突释相”,主要是球表面的药物在短时间内释放造成的; 随后,释放减慢,遵循一级动力学,此阶段为“缓释相”,这部分药物一部分来自微球孔隙内吸附的药物,另一部分来自与球结合的药物在球降解后而被释放。经过4周观察,发现rh BMP2明胶纳米微球的释药呈典型的“双相”释放,第1天释药达7% 左右,为“突释相”; 2周释药量为20% 左右,4周时释药量也不过40% ,为药物的“缓释相”,其释放可维持1个月以上。Narayanan等[29]发现,布洛芬在1周左右释药达到100% ,这可能是因为明胶纳米微球交联度低,快速降解导致药物的迅速释放。Wang等[24]发现碱性磷酸酶由于分子量较大,大部分吸附在球的表面而不能进入球内( 如图3所示: 微球由表面至内部孔隙越来越小) ,导致药物的“突释相”较明显,第1天释药即达70% 左右,而分子量较小的rh BMP - 2 ( 26KD) 大部分可以进入球内,所以突释效应不明显,只有30% 左右,在释药溶液里加入胶原酶后,rh BMP-2四周时释药可达到90% 左右。由此可见,影响释药的因素很多: 药物分子量、载体的交联度、药物与载体的结合方式、酶的参与等。本实验不足之处在于, 在p H7. 4的PBS缓冲液里进行模拟体内的缓释,所以体内rh BMP2释放还需进一步研究。
明胶纳米微球应用的几点展望: a) rh BMP2明胶纳米微球复合在假体表面,促进假体周围骨生长,实现假体与自体骨牢固结合,还可与其他材料复合制备新型人工骨。b) 加载血管内皮生长因子和rh BMP-2制成一种可注射的生物胶,注射到骨缺损处,既可促进骨周围血管化,又促进骨诱导,甚至可以加载多种因子协同作用。c) 加载抗肿瘤药,既提高抗肿瘤效果,又减少药物副作用; 用作基因载体,极大提高转染率。d) 球表面有很多活性基团,连接抗体后能特异识别某些细胞,实现药物、基因的靶向治疗。总之,明胶纳米微球是一种非常有临床应用前景的纳米载体。
摘要：目的 制备重组人骨形态发生蛋白2(recombinant human bone morphogenetic protein-2,rhBMP-2)明胶纳米微球并检测其体外缓释效果。方法 “二次凝聚法”制备明胶纳米微球,扫描电镜、透射电镜和粒径分析仪检测纳米微球的表面形态、内部结构、粒径,计算其溶胀率;将rhBMP-2与明胶纳米微球复合,计算其包封率和载药量,并对其体外缓释效果进行检测。结果 明胶纳米微球的表面形态良好,分散均一,内部结构多孔隙、通道,平均粒径(171.49±50.12)nm,溶胀率为1.83;rhBMP-2明胶纳米微球的包封率为(98.13±0.131)%,载药量为(58.89±0.079)ng/mg;rhBMP-2明胶纳米微球释药时间在1个月以上,呈“双相缓释”,第1天为“突释相”,释药量约为7%,以后平缓释放呈“缓释相”,40%左右的药物于28 d内释放,约60%的药物在1个月以后释放。结论 成功制备rhBMP-2明胶纳米微球,不但包封率高,而且体外缓释效果好。
纳米复合微球 篇5
关键词：离子液体,BiOBr,光催化,罗丹明B,纳米片
0 引言
近几十年来,以二氧化钛为代表的多相光催化氧化技术在新能源开发和环境净化领域得到了广泛关注[1,2,3]。然而,由于TiO2具有较大的禁带宽度,只能吸收占太阳光谱4%的紫外光,因此限制了其在诸多领域的应用。为了拓展光催化剂的光响应范围,并进一步提高光催化效率,开发新型可见光光催化材料成为当今光催化领域的研究热点。铋系光催化剂以独特的电子结构、优良的可见光吸收能力和较高的有机物降解性能,引起了研究者们的极大兴趣[4,5,6]。在铋系催化剂中,BiOX(X=F,Cl,Br,I)由于在紫外和可见光下具有较高的光催化活性,受到较为广泛的关注。其中BiOBr的禁带宽度适中,稳定性好,具有较好的可见光催化降解有机物性质[7,8]。大量研究表明[9,10,11],BiOBr光催化剂的活性和稳定性与其颗粒尺寸、形貌、表面态等存在着重要的联系,而这些又与制备方法密切相关。如何构建出具有纳米级微观结构,同时具有高活性、易回收的BiOBr光催化剂还需要进一步研究。室温离子液体是一种完全由阴阳离子组成,常温下呈液态的离子型化合物,由于其具有蒸汽压低、不易挥发、界面张力和界面能较低等优点,被应用于材料制备领域。近年来,已有部分报道将离子液体作为溶剂和结构导向剂用于合成BiOX材料。如Mao等[12]以1-丁基-3-甲基溴化咪唑离子液体([Bmim]Br)为溴源,以硝酸水溶液为溶剂,使用水热法制备了片状BiOBr光催化剂,其在可见光下对RhB具有较高的光催化活性。Zhang等[13]以三甘醇为溶剂,[Bmim]Br为溴源和结构导向剂,使用溶剂热法在200℃下制备了BiO-Br微球,并研究了BiOBr微球对亚甲基蓝的光催化氧化性能。但是,离子液体的结构、反应溶剂的选择和组成等因素对BiOBr结构和性质的影响还有待进一步研究。
本工作以1-己基-3-甲基咪唑溴盐([Hmim]Br)离子液体为溴源和结构向导剂,以乙二醇水溶液为溶剂,采用混合溶剂热法制备了BiOBr微球和纳米片,以RhB为目标污染物,研究了不同溶剂组成对BiOBr光催化活性的影响。
1 实验
1.1 光催化剂的制备
将0.002mol[Hmim]Br和Bi(NO3)3·5H2O溶于一定量乙二醇中,搅拌20min至溶解。在混合液中滴加不同体积去离子水,搅拌2h后,转移至50mL聚四氟乙烯内衬反应釜中。反应釜在140℃下反应24h后,冷却至室温。反应产物经减压过滤和去离子水洗涤数次后,于60℃下干燥10h,得到固体粉末。乙二醇和水的比例分别为40∶0、35∶5、30∶10、20∶20、10∶30、0∶40,对应样品编号为BiOBr-1至BiOBr-6。
1.2 光催化剂的表征
使用Rigaku D/MAX 2500型X射线衍射仪对样品进行晶体结构分析,Cu靶,管电压40kV,扫描速度10(°)/min;使用HITACHI S-4800型扫描电镜观察样品的微观结构和晶粒尺寸;使用Thermo Scientific Evolution 220型紫外-可见分光光度计测量样品的漫反射光谱,以BaSO4为标准参比。
1.3 光催化性能评价
以RhB的降解率来评价BiOBr光催化降解有机物的性能。以300 W氙灯为光源(λ≥400nm),光源距离液面10cm,反应器外接冷凝水,恒温20℃;催化剂的用量为1g/L,RhB的浓度为20mg/L;在光催化降解之前,首先避光吸附30min,光催化过程间隔一段时间取样,离心去除光催化剂粉末,使用752型分光光度计(上海光谱)在562nm处测量RhB的吸光度,光催化降解率的计算公式为:
式中:c0为有机物溶液的初始浓度,c为反应过程中某时刻有机物的浓度;A0和A分别为有机物浓度为c0和c时有机物溶液的吸光度值。
2 结果与讨论
2.1 BiOBr的表征
在不同溶剂比例条件下制备的BiOBr光催化剂的XRD谱图如图1所示。从图1可以看出,BiOBr催化剂在2θ=10.9°、21.9°、25.2°、31.7°、32.2°、46.2°和57.2°出现衍射峰,对应于BiOBr晶体的(001)、(002)、(101)、(102)、(110)、(200)和(212)晶面,与四方晶系的BiOBr标准卡片(JCP-DS09-0393)一致。从图1还可以看出,所有条件下合成的BiOBr都未发现有明显的杂质峰;其中纯水作为溶剂所制备的样品的衍射峰均较为尖锐,而乙二醇作为溶剂制备的BiO-Br结晶度相对较差,这表明溶剂中水的存在有利于BiOBr催化剂的晶化。此外,以纯水或水-乙二醇混合液为溶剂制备的BiOBr催化剂,其(001)和(102)衍射峰强度明显增强,这表明水的加入有利于BiOBr沿(001)和(102)晶面生长;而(001)晶面恰好是BiOX(X=Cl,Br,I)化合物的活性晶面,有利于光生电子和空穴的分离及转移[6,11,14]。
图2为不同溶剂条件下,所制备的BiOBr催化剂的SEM图。图2(a)为乙二醇为溶剂时制备的BiOBr催化剂。从图2可以看出,当以单一乙二醇为溶剂时,可制得BiOBr微球,尺寸为5~6μm,样品为三维花状结构,该结构由BiOBr纳米片从中心放射状向外生长。它的形成过程可以解释为在开始阶段,BiOBr经过成核、生长形成了纳米颗粒,进一步生长成为纳米片;在乙二醇和[Hmim]Br离子液体的作用下,这种片状结构为了保持平衡而相互聚集形成花状球形聚集体[15]。在反应过程中,水的加入抑制了BiOBr纳米片的聚集,如图2(b)所示,少量水的加入使纳米片的尺寸增大,由于此时乙二醇浓度较大,这些纳米片依然可以聚集形成花状微球。随着水量的增大,纳米片厚度变薄,颗粒尺寸也逐渐减小,此时大量水的存在抑制了BiOBr纳米片的聚集(见图2(c)-(e))。图2(f)为纯水作为溶剂时所制备的BiOBr的SEM图,可以看出,当使用纯水作溶剂时,BiOBr呈现厚的片状结构,且颗粒尺寸较大。因此,适当比例的水和乙二醇的混合溶剂,可以有效抑制BiOBr纳米片的生长,从而获得厚度较薄的BiOBr纳米片。
图3(A)为不同溶剂比条件下制备的BiOBr催化剂的紫外-可见漫反射图谱。由图3(A)可以看出,纯乙二醇为溶剂时,制备的BiOBr主要吸收带边位于450nm左右;而使用水-乙二醇混合溶液作为溶剂所制备的BiOBr催化剂的吸收带边略有蓝移;半导体的禁带宽度可以根据式(2)计算:
式中:α为吸收系数,h为普朗克常数,ν为光频率,Eg为禁带宽度,K为常量。n值由跃迁类型决定,对于直接跃迁型半导体,n=1;对于间接跃迁型半导体n=4[11];BiOBr为间接跃迁型半导体。用(αhν)1/2对hν作图,图3(B)中切线与x轴的交点即为BiOBr的禁带宽度。从图3(A)和(B)可以看出,纯乙二醇作为溶剂时,BiOBr的禁带宽度最窄为2.5eV,可见光吸收范围最大;随着溶剂中水的加入,BiOBr的禁带宽度增大,可见光吸收范围减小。
图3 BiOBr光催化剂的紫外-可见漫反射谱图(A)和禁带宽度(B)Fig.3 UV-Vis diffuse reflectance spectra(A)and band-gap energies(B)of the BiOBr photocatalyst
图4为BiOBr-3的N2吸附-脱附等温线。由图4可见,水-乙二醇混合体系中制备的BiOBr样品的吸附-脱附等温线为典型的Ⅱ型曲线,表明该样品为非孔结构。由BET法计算得到的比表面积列于表1中,可以看到,随着水的加入,样品的比表面积逐渐减小。这是由于水抑制了BiOBr纳米片的聚集,并促进了(001)面生长所造成的,这与SEM的结果一致。
2.2 光催化活性
图5为不同溶剂比条件下制备的BiOBr催化剂以及常用光催化剂P25(TiO2)对RhB的光催化降解实验结果。从图5可以看出,在水-乙二醇混合溶剂中合成的BiOBr微球对RhB的吸附性能明显高于在纯水和乙二醇单一溶剂介质中合成的BiOBr。同时,混合溶剂中合成的BiOBr也具有较高的光催化活性,其对RhB的光催化降解活性明显高于P25。随着混合溶剂中水比例的增加,BiOBr光催化活性先增后减。当乙二醇与水的比例为3∶1~1∶1时所制备的BiOBr具有最高的光催化活性,此时可在10min时实现对RhB的脱色。而在相同条件下,在纯水和乙二醇单一溶剂介质中合成的BiOBr光催化剂在10min时对RhB的脱色率为76.3%和93.5%。
为了研究BiOBr微球光催化降解RhB的反应动力学,根据光催化降解数据对ln(C0/C)与降解时间t作图,结果如图6所示。由图6可见,BiOBr微球在光催化降解RhB过程中,ln(C0/C)-t呈现良好的线性关系,表明其光催化降解RhB的反应过程为一级反应,速率方程可表示为:
式中:C0为RhB溶液的初始浓度(mg/L);C1为吸附-脱附平衡时RhB溶液的浓度(mg/L);C为t时刻RhB溶液的浓度(mg/L);k为表观速率常数(min-1);t为光照时间(min)。根据式(3)可以求出不同溶剂比条件下制备的BiOBr催化剂的表观速率常数k,相关数据列于表1中;各催化剂的反应速率常数大小顺序为:BiOBr-3≈BiOBr-4>BiOBr-5>BiOBr-2>BiOBr-1>BiOBr-6。
为了研究催化剂的稳定性,将反应后的BiOBr光催化剂进行回收、水洗、干燥后再次对RhB进行光催化降解实验。从图7可以看出,BiOBr-3重复使用8次后,10min时的光催化活性没有明显下降,均保持在90%以上,尤其在重复使用的后期,其活性基本保持稳定,说明BiOBr催化剂具有较好的重复使用性能。催化活性的微弱下降可能是由于在重复过程中催化剂的损失和中间产物在催化剂表面吸附所引起。
图7 BiOBr循环使用次数对降解RhB的影响(光照时间:10min)Fig.7 Effect of cycling runs of BiOBr on photocatalytic degradation of RhB(irradiation time:10min)
3 结论
PLLA/HA复合微球的制备 篇6
关键词：微球,液滴-冷凝法,PLLA,HA
自体骨是目前骨修复最佳的替代材料, 但是自体骨来源有限, 且会造成供区的病变, 于是, 骨修复材料成为研究的热点, 目前已有许多报导甚至临床使用, 其中, PLLA和HA都是最常用的骨修复材料。PLLA是一种具有良好生物相容性和生物可降解性的聚合物, 是骨组织工程支架常用的材料之一, 但是不具有骨传导性;HA是骨组织中主要的无机成分, 具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导性, 但是单一HA陶瓷存在脆性大、降解速度慢的不足。将PLLA和HA复合, 可以综合二者的优点, 使材料在具有良好的生物降解性的同时具备骨传导性。
颗粒状生物材料因其在组织工程领域巨大的应用潜力而受到越来越多的关注, 它既可以作为填充材料用于骨缺损修复, 也可以作为细胞和生物活性因子的载体, 还可以用于制备孔隙率、孔径及孔隙结构可控的组织工程支架, 而将颗粒材料、细胞和生物活性因子结合, 可以有效促进骨组织的形成, 被认为是骨组织工程修复材料的发展方向之一[1,2]。
本研究采用一种新工艺液滴-冷凝法制备了PLLA/HA复合微球, 通过正交试验研究了复合微球制备的最佳工艺条件, 用扫描电镜 (SEM) 对聚乳酸微球的微观形貌、孔隙结构进行了观察和表征。
1 实验部分
1.1 原料
聚乳酸 (PLLA) (Mw=1.0×105) 山东省医疗器械研究所;1, 4-二氧六环 (分析纯) , 上海凌峰化学试剂有限公司;二甲基硅油, 绍兴宇诺有机硅材料有限公司;无水乙醇 (分析纯) , 上海久亿化学试剂有限公司;羟基磷灰石 (HA) , 自制。
1.2 PLLA/HA复合微球的制备
先将PLLA溶于1, 4-二氧六环中, 配成PLLA溶液;再将纳米HA粉末与PLLA溶液混合, 超声振荡分散得到复合浆料。用自制实验装置[3]将复合浆料滴入已预冷的二甲基硅油冷凝液中, 静置。将冷凝后的微球过滤收集, 用酒精清洗3遍, 然后进行冷冻干燥处理, 最终得到PLLA/HA复合微球。
选取PLLA溶液浓度、PLLA/HA质量比和冷凝液温度梯度为影响因素, 以复合微球的球径、球形度、成球率和孔隙率为指标, 采用L9 (34) 正交表进行三因素三水平的正交试验, 表1是正交试验的因素-水平表。
1.3 PLLA/HA复合微球的表征
在同批微球中任取50个微球样品, 每个微球均采用游标卡尺测量直径3次, 取平均值得到单个微球的球径, 再对50个样品取平均值得到该批微球的平均球径;采用最大的长宽比表征微球的球形度。定义球形度小于1.1的复合微球在同一批次中所占的百分比为成球率。
对微球表面和截面分别进行喷金处理, 用FEI SIRION场发射扫描电子显微镜 (Field-emission Scanning Electron Microscope, 荷兰) 观察样品的表面和内部的孔隙形貌, 加速电压20kV。
用排水法测定PLLA/HA复合物实体、PLLA/HA复合微球的密度, 得微球的孔隙率:
2 结果与讨论
2.1 正交试验结果分析与最优工艺的选取
表2是正交试验结果, 试验数据的分析见表3。
从表3试验数据的分析可见, 对复合微球球径影响最大的是PLLA溶液浓度, 微球粒径随PLLA浓度的增加而增大。
各因素对球形度的影响均不大, 各实验组均可制备出最大长宽比小于1.05的复合微球。
冷凝液的温度梯度是复合微球成球率的主要影响因素, 当温度梯度较小时, 复合微球成球率较低。 PLLA浓度和PLLA/HA质量比对成球率影响不大。
各因素对复合微球孔隙率影响由大到小依次为PLLA溶液浓度、PLLA/HA质量比和冷凝液温度梯度。图1是PLLA溶液浓度、PLLA/HA质量比与微球孔隙率的关系。由图可见, 微球的孔隙率主要受PLLA溶液浓度的影响, 随着浓度的增加, 孔隙率降低。微球的孔隙是由溶剂1, 4-二氧六环挥发形成的, PLLA溶液浓度越低, 其中的溶剂含量越高, 溶剂挥发后留下的孔隙越多, 微球孔隙率越高。PLLA溶液中加入HA对微球孔隙率有一定的影响, 增大HA加入量, 孔隙率略有下降。
在各指标中, 微球的球径和孔隙率是最主要的。综合上述分析, 使用0.033g/mL的PLLA溶液在7.40℃/cm的温度梯度下可以制得球径较小、球形度较好、成球率较高且孔隙率较高的PLLA/HA复合微球, 而HA的添加量对复合微球的各项指标影响均不大。
2.2 PLLA/HA复合微球的形貌
图2为复合微球颗粒, 外观数码照片。由图可见, 微球外形圆整, 表面光洁呈白色, 同批样品的微球粒径基本相同。
图3是复合微球的表面及截面SEM照片。由图可知, 复合微球的表面和内部均存在大量相互联通的孔隙, 表面孔隙孔径在5μm以下, 内部孔隙分布均匀, 孔径在20μm左右。表层孔隙较密, 孔径较小, 中心孔隙孔径略大。这是因为在液滴冷凝过程中, 微球表面首先与冷凝液接触, 表层溶剂快速凝固, 形成大量的细小晶粒, 随着冷却速度的降低, 内部的溶剂凝固速度变慢, 晶粒逐渐长大, 因此溶剂挥发后在微球表层留下的孔隙较密, 孔径较小, 而内部的孔隙较大。
微球颗粒材料制备方法较多, 常用的有溶剂挥发法[4]、喷雾干燥法[5,6]、相分离法[7,8,9]等。与这些方法相比, 液滴-冷凝工艺操作简单, 制得的微球粒径均一, 其表面和内部都存在丰富的微孔, 且孔间互相贯通, 这种微孔结构有利于细胞的粘附和代谢, 该复合微球有望应用于骨缺损修复领域。
3 结论
介绍了一种新的PLLA/HA复合微球制备工艺液滴-冷凝法。使用该工艺制得的PLLA/HA复合微球颗粒外观圆整, 粒径均一, 其表面和内部都存在丰富的互相贯通的孔隙。改变PLLA溶液的浓度, 可以在一定范围内调节微球的粒径和孔隙率。液滴-冷凝法与其他制备方法相比较, 制备的微球球形度好, 粒径分布均匀, 孔隙率高, 有望应用于骨缺损修复领域。
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纳米复合微球 篇7
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
PLGA(50∶50,相对分子质量12 ku,济南岱罡生物工程有限公司)、HMME(上海笛柏化学品技术有限公司)、聚乙烯醇(pol vinyl alcohol,PVA,美国Sigma公司)、SONICS超声声振仪、XHF-D高速分散均质机、琼脂糖凝胶粉(美国Sigma公司)、ZNCL-BS智能数显磁力搅拌器、Eppendorf 5804(R)多功能高速离心机、紫外分光光度仪UV-2600(上海元析仪器有限公司),Malvern 3000SSA型激光粒径测量仪(美国Zetasizer)、Vevo®LAZR光声成像系统(加拿大Visual Sonics公司)。
1.2 载HMME的PLGA纳米微球(MBPLGA-HMME)的制备
采用双乳化法制备:①称取25 mg PLGA和2 mg HMME粉末溶于2 ml三氯甲烷;②待PLGA和HMME完全溶解后,加入200μl去离子水采用超声声振仪,连续波振荡45 s,功率80 W,可得淡红色乳化液(W/O微球);③加入2.5 ml 5%PVA,高速分散均质机以13000 r/min,均质2 min(W/O/W微球);④室温下磁力搅拌器搅拌2 h,充分挥发三氯甲烷;双蒸水高速离心洗涤3~5次(5000 r/min,5 min),收集MBPLGA-HMME;⑤在真空冷冻干燥机中将收集的MBPLGA-HMME冷冻干燥48 h后充入C3F8气体,可得MBPLGA-HMME冻干粉,放入4℃冰箱中备用。在上述第①步中不加HMME,其余步骤相同,可获得空白MBPLGA。
1.3 琼脂凝胶模型制备
电子天平称取500 mg琼脂凝胶粉,放入500 ml干净烧杯中,加入200 ml双蒸水,加热至沸腾,使其完全溶解于双蒸水中,并搅拌去除溶液中的气体,倒入凝胶模具中并按实验需求插入200μl枪头,放置于阴凉干燥的坏境中自然冷却,待完全冷却后取出200μl枪头,即制成实验所需凝胶孔洞模型,放入4℃冰箱备用。
1.4 裸鼠人卵巢癌(SKOV3)移植瘤模型的建立
SKOV3细胞由重庆医科大学超声研究所赠与。将铺满培养瓶的SKOV3细胞经0.25%胰蛋白酶消化,离心去上清液,加入少量含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,吹打使细胞混匀,分装至新培养瓶(一传二),再加入适量含血清培养液,置于37℃、5%CO2的孵箱中传代培养。取对数期生长的SKOV3细胞经消化、离心、重悬于无血清的RPMI-1640培养液中,调整细胞浓度为3×107个/ml;取5只BALB/c裸小鼠(4~5周龄,重庆医科大学动物实验中心提供),右侧臀部皮下接种0.5 ml/只(1.5×107),2周后成瘤,3周左右肿瘤长径为1~2 cm时用于实验。
1.5 MBPLGA-HMME一般特性检测
取适量MBPLGA-HMME冻干粉,用双蒸水稀释复溶后,显微镜观察其大小、分布情况以及微球包裹药物情况,Malvern激光粒径测量仪检测微球粒径大小。
1.6 紫外分光光度仪测定微球的包封率、载药率
将HMME溶解于二甲基亚砜(DMSO)溶液分别配成0.618µmol/L、1.632µmol/L、2.448µmol/L、3.264µmol/L、4.080µmol/L、4.896µmol/L的溶液。先取2 ml DMSO溶液置于比色杯中,进行调零;再取2 ml HMME溶液(3.264µmol/L),用200~800 nm波长的紫外光进行扫描,测得HMME溶液最大吸收波长在401 nm处,此为HMME的特征吸收峰[9],本研究以此来测定包封率及载药率,另外在500~700 nm还出现4个中强吸收峰,其中一个强吸收峰,其波长在622 nm处,此可作为选择光声成像激发波长的依据。然后各取2 ml上述不同浓度的HMME溶液分别置于波长为401 nm处测量OD值,作浓度-吸光度标准曲线。最后取2 ml空白PLGA和MBPLGA-HMME(两者的理论浓度均为3.264µmol/L)溶液加入比色杯中,置于紫外分光光度仪检测槽中,测OD值,根据标准曲线,计算出实际药物含量,按以下公式算出微球的包封率和载药率。
其中Cm为MBPLGA-HMME内HMME的含量,Ct为HMME总量,Wi为包入纳米微球中的HMME含量,WT为PLGA质量(g)。
1.7 体外成像
运用Vevo®LAZR光声成像系统,各取200μl浓度为1632µmol/L的HMME和MBPLGA-HMME溶液,加入凝胶模型中,采用探头频率为21 MHz,波长为680~970 nm的脉冲激光进行全波长辐照,选取药物最大激发波长。在选定激发波长下,再分别检测不同浓度(1632µmol/L、816µmol/L、408µmol/L)的MBPLGA、MBPLGA-HMME和HMME超声及光声信号的强度变化。
1.8 体内成像
取成瘤3周左右的荷瘤鼠,经腹腔注射10 g/L戊巴比妥钠约0.2 ml麻醉。将MBPLGA-HMME复溶于生理盐水中,稀释成1632µmol/L,按6 ml/kg经瘤鼠尾静脉注射0.2 ml(实际HMME量约0.15 mg),MBPLGA-HMME逐渐在肿瘤部位积累,30~60 min后采用光声成像系统观察成像情况。
1.9 统计学方法
采用SPSS 20.0软件。各组间和组内平均光声信号强度比较采用方差分析,P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 MBPLGA-HMME的一般特性
MBPLGA-HMME外观呈红色粉末状,复溶于双蒸水后呈淡红色悬液,MBPLGA呈乳白色。光学显微镜显示,MBPLGA-HMME呈球形,大小均匀,形态规则,无聚集、粘连现象(图1A)。激光共聚焦显微镜下可见MBPLGA-HMME呈红色荧光,HMME均匀分布在微球上(图1B);光学显微镜和透射电镜均可见MBPLGA-HMME呈球形,为壳核结构,外有一层明显的黑色的壳膜,HHME主要分布于微球壳上(图1A、C)。Malvern激光粒径仪测得MBPLGA、MBPLGA-HMME的平均粒径分别为(483.80±75.42)nm和(497.26±68.25)nm(图1D、E)。
图1显微镜下观察纳米微球。A.光镜图(×400);B.激光共聚焦显微镜图(×400);C.透射电镜图(×70.0K);D.MBPLGA粒径分布;E.MBPLGA-HMME粒径分布
2.2 MBPLGA-HMME的包封率和载药率测定
MBPLGA未出现紫外吸收峰,MBPLGA-HMME和HMME溶液的紫外光谱图显示两者的特征性吸收峰均在401 nm,未出现移位现象。另外,在500~700 nm还出现4个中强吸收峰,其中一个强吸收峰,其波长在622 nm处,此峰可作为选择光声成像激发波长的依据(图2A箭头所示)。采用紫外分光光度法所得HMME的标准曲线(图2B),直线回归方程:y=0.1588x-0.0013,R2=0.9998;根据公式计算得到MBPLGA-HMME的包封率为(76.45±0.93)%,载药率为(6.12±0.18)%。
2.3 体外成像
2.3.1超声显像
在超声模式下,双蒸水、HMME溶液呈无回声(图3A、B),其回声强度低于周围凝胶模型;MBPLGA、MBPLGA-HMME溶液均可显影(图3A、B),其回声强度高于双蒸水和HMME溶液及周围凝胶模型,并且MBPLGA-HMME溶液在不同浓度下回声强度随浓度降低逐渐减弱(图3C);而不同浓度HMME溶液均未显影,其回声强度始终低于周围凝胶模型(图3D)。
2.3.2光声显像
MBPLGA在不同浓度均未出现光声信号。HMME和MBPLGA-HMME溶液均在激光波长694 nm处出现了最强的光声信号峰(图4A、B箭)。MBPLGA-HMME和HMME溶液不同浓度梯度下均出现了较强的光信号(红色),且随溶液浓度的升高,信号也逐渐变强(图4C、D),两者光声信号值(表1)与浓度成正比,浓度越高其光声信号越强。但在成像过程中,HMME溶液中光信号值达到最大后,随辐照时间延长,其值降低,差异有统计学意义;而MBPLGA-HMME随辐照时间的延长,光声信号一直稳定在较高水平;且两组在相同浓度下,MBPLGA-HMME光声信号强度均大于HMME溶液,差异有统计学意义。
图2 A.HMME和MBPLGA-HMME(理论浓度3.264µmol/L)的紫外吸收光谱图;B.HMME浓度-吸光度标准曲线
图3超声B模式下。A.双蒸水与MBPLGA显像图;B.MBPLGA-HMME与HMME溶液显像图;C.浓度从左至右分别为1632μmol/L、816μmol/L、408μmol/L的MBPLGA-HMME溶液超声图;D.浓度从左至右分别为1632μmol/L、816μmol/L、408μmol/L的HMME溶液超声图
图4 A.MBPLGA-HMME溶液的光声信号图;B.HMME溶液的光声信号图,两者均在694 nm处出现最大光声信号峰;C.浓度从上至下分别为c1(1632μmol/L)、c2(816μmol/L)、c3(408μmol/L)的MBPLGA-HMME溶液光声信号光谱图;D.同样浓度梯度(d1、d2、d3)下,HMME溶液光声信号光谱图
注:▲与HMME组同浓度比较,P<0.05;★与组内不同浓度比较,P<0.05;☆与同组1632μmol/L光声信号强弱比较,P<0.05
2.4 体内成像
超声模式下,肿瘤呈类圆形,边界欠清,低回声,内部回声不均匀(图5A);彩色多普勒血流成像显示肿瘤内部和周边出现现状、分枝状彩色血流(图5B)。光声成像模式下,可见明显光声信号(红色)主要分布在肿瘤周边血供丰富区域,与血流信号走向一致(图5C)。
图5 MBPLGA-HMME体内肿瘤成像。A.超声图;B.彩色多普勒成像;C.光声成像图
3 讨论
本研究选用包封率高、稳定性和生物相容性好且体内血液循环时间长的高分子材料PLGA作为载体,制备出包裹HMME药物的纳米微球。通过显微镜下观察,可得HMME成功包裹至PLGA高分子微球上,能发出红色荧光,HMME主要位于PLGA微球壁上,包封率和载药量分别为(76.45±0.93)%、(6.12±0.18)%,再次证明PLGA微球可以携载HMME,且主要位于微球壁中[10]。MBPLGA-HMME粒径为(497.26±68.25)nm,远小于红细胞(8μm),能够通过毛细血管进入肿瘤组织内,在肿瘤组织中累积,提高其药物浓度。
MBPLGA-HMME与HMME药物的紫外光谱吸收图一致,未发生特征性吸收峰的移位,以及光声成像系统检测两者最大光声信号峰均在694 nm处,证实HMME包裹到PLGA微球上后,并未改变其药物结构和基本的吸光性质。另外,在光声成像过程中,HMME在DMSO溶液中光信号值达到最大后,随辐照时间延长,光信号值降低。这是由于HMME的光物理性质具有微环境敏感的特征[11],在复杂的生物体环境内会发生一系列的反应,从而影响其光敏和声敏化活性,其中HMME的存在状态就是一个重要的影响因素。HMME难溶于水且易在水溶液中产生自聚合现象或在有机溶剂中达到其以单体存在形式的最大阈值后,逐渐产生聚合反应,形成分子团样的聚集体,而聚集体会引起其光谱特性的改变,降低其荧光量子产率,还会改变其光/声敏化活性,最终影响治疗效果[5,11],所以出现这种情况可能是HMME在DMSO溶液中达到以单体存在形式的最大阈值,然后分子之间逐渐结合成二聚体,最终形成聚集体,影响其光物理性质,导致上述情况出现。其中浓度为408μmol/L组与816μmol/L组光信号值差异无统计学意义,可能浓度为408μmol/L已达到HMME在溶剂中以单体存在形式的最大值,开始出现少量聚集现象,816μmol/L时已有部分形成聚合体,导致HMME之间化学键发生了改变,引起光信号值降低较大。而MBPLGA-HMME分散均匀且在一定时间内随辐照时间的延长,光声信号一直稳定在较高水平。另外,MBPLGA-HMME能进行体内光声成像。这可能是MBPLGA-HMME在水溶液中形成稳定的混悬液,减少HMME在血液循环中的聚合反应,保持药物之间不发生团聚,稳定的存在血液循环中,随血流逐渐在肿瘤部位中积累[11]。本实验不足之处:体内成像部分研究不够深入以及还未进行急性细胞毒性实验,后续体内治疗实验还在开展中。
成功制备的MBPLGA-HMME能进行超声和光声成像。其基本性能检测及成像实验显示,MBPLGA-HMME能稳定的存在于水溶液中,增强HMME水溶性且未影响其作为治疗药物的基本吸光性质,为其后续体外体内显像及治疗提供基础。
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