论文部分内容阅读
毫米级海藻酸钙载水胶囊（CaSA-Caps）具有制备条件温和,包埋率高,生物相容性好的优点,特别适用于对温度和化学品敏感的活性物质的包埋。但由于其pH及温度敏感性,剧烈或长时间的化学作用均会导致它一定程度的降解或塌陷,CaSA-Caps的表面改性方法受到了制约。因此开发反应条件温和、且反应迅速的表面改性方法,实现其保水性能的调控,是目前亟待解决的问题。本研究制备了粒径均一、球形度良好且容载量高的CaSA-Caps,并采用一系列方法对其进行表面改性,实现其保水性能的调控。本研究工作包括以下四个方面:（1）首先采用纳米粒子包覆调控CaSA-Caps的保水性能。在室温和弱碱性条件下,通过多巴胺原位聚合,在CaSA-Caps表面生成聚多巴胺。同时粘附各类纳米粒子:蒙脱土、氧化石墨烯（GO）和多壁碳纳米管（MWNTs）,研究了反应时间,纳米材料的种类及其浓度对胶囊形貌、粒径、含水率、保水率和热稳定性的影响。通过红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热失重分析（TGA）等方法对所得改性CaSA-Caps进行了表征。结果表明,反应过程中,CaSA-Caps由无色透明变成黑色不透明状态。FTIR和SEM测试表明,纳米材料均成功粘附于CaSA-Caps表面,其中片型纳米材料蒙脱土和GO的包覆不均匀,而线型纳米材料MWNTs的包覆较均匀;随着反应时间和纳米材料浓度的增加,胶囊表面粘附的纳米材料含量越多。含水率测试表明,反应时间对胶囊的含水率无明显影响;反应时间为60min,MWNTs浓度为0.6 g·L-1时,多壁碳纳米管-聚多巴胺@海藻酸钙胶囊的含水率为97.87%;保水率和TGA测试表明,与聚多巴胺@海藻酸钙胶囊相比,在相同测试时间内,胶囊保水率提高了20.58%;热稳定性也有所提高。（2）采用高分子材料包覆调控CaSA-Caps的保水性能。在室温条件下,采用硅油作为非溶剂体系,利用CaSA-Caps的表面水分引发氰基丙烯酸酯（ECA）发生界面聚合,形成聚氰基丙烯酸乙酯（PECA）包覆层,实现多颗CaSA-Caps表面均匀包覆。通过FTIR、SEM、TGA等方法对聚氰基丙烯酸乙酯@海藻酸钙载水胶囊（PECA@CaSA-Caps）进行了表征,并研究了ECA滴加速度和添加量对胶囊形貌、粒径、含水率、保水率和热稳定性的影响。结果表明,CaSA-Caps表面均匀包覆了一层白色的PECA。随着ECA滴加速度和添加量的增加,PECA@CaSA-Caps的包覆层更连续均匀;和CaSA-Caps相比,PECA@CaSA-Caps的含水率稍有降低,保水率显著提高,即胶囊内水分的释放速率降低;当ECA滴加速度为0.2m L·min-1,添加量为2 m L时,PECA@CaSA-Caps的含水率为83.36%,保水率为84.68%,提高了35.54%;TGA测试表明,在200℃内,胶囊热稳定性增强。（3）在PECA@CaSA-Caps的基础上,包覆金属颗粒调控CaSA-Caps的保水性能。首先制备PECA@CaSA-Caps,然后在p H=9和60℃的反应条件下,采用化学镀法将金属镍包覆在胶囊表面,得到镍-聚氰基丙烯酸乙酯@海藻酸钙载水胶囊（Ni-PECA@CaSA-Caps）。研究了反应时间和Pd Cl2浓度对胶囊形貌、粒径、含水率、保水率和热稳定性的影响。通过FTIR、SEM、能谱（EDS）和TGA等方法对所得胶囊进行了表征。SEM测试表明,Ni-PECA@CaSA-Caps表面PECA包覆层有不同程度的破坏,随着反应时间的增加,保水率和含水率均有所下降;EDS测试表明,胶囊表面含有镍,但含量较少;TGA测试表明,Ni-PECA@CaSA-Caps的热稳定性均提高,且随着反应时间的延长,热稳定性提高。（4）首先制备PECA@CaSA-Caps,然后在室温和p H=4的条件下,以壳聚糖为分散剂,硼氢化钠为还原剂,将银离子原位还原成纳米银颗粒包覆在PECA@CaSA-Caps表面,得到银-聚氰基丙烯酸乙酯@海藻酸钙载水胶囊（Ag-PECA@CaSA-Caps）。研究了反应时间和AgNO3浓度对胶囊形貌、粒径、含水率、保水率和热稳定性的影响。通过FTIR、SEM、EDS和TGA等方法对所得胶囊进行了表征。SEM测试表明,反应前后胶囊表面形貌无明显变化;EDS测试表明胶囊表面含有银,但含量较低;含水率和保水率测试表明,随着反应时间和AgNO3浓度的增加,胶囊的保水率和含水率均下降;当AgNO3浓度为0.1 M,反应时间为60 min时,Ag-PECA@CaSA-Caps的含水率为76.95%;在相同测试时间内,胶囊保水率为1.28%,且热稳定性降低。本研究探讨了几种表面改性方法来调控CaSA-Caps的保水性能,实现了在温和的反应条件下,CaSA-Caps的快速包覆,为水凝胶胶囊的表面改性及保水性能调控提供了实验依据。