专利名称：多功能聚电解质微囊及其无模板组装方法聚电解质微囊在生物医用研究领域具有重要的应用意义，它所具有的包封、保护和传输的作用，使聚电解质微囊成为药物传输和控释、靶向诊断和治疗、生物传感和反应器等众多领域研究的热点。聚电解质微囊的囊壁或囊腔内部，可以方便地包封多种具有特定性质的纳米颗粒，也可包埋具有不同诊疗作用的药物，纳米颗粒的包封赋予微囊光、磁、热、 力学等可调控的性能，药物的包埋有效防止药物在体内的扩散、稀释和吞噬，达到包封和保护药物的目的；聚电解质微囊表面靶向分子的修饰，使微囊具有靶向传输的功能，在体内可控地将微囊运输到特定的靶向部位，进行疾病的探测诊断与药物的定点释放。超声造影技术是医学诊疗领域的重要技术，用于超声响应的超声造影剂即是包封有饱和气体的微囊， 超声造影剂发展至今，微囊的囊壁组成部分已不仅包含脂质体、白蛋白、糖类、明胶等物质， 还囊括了抗压性能和体内稳定性能明显提高的多聚体。选用合适的性能和尺寸的超声造影剂，可以在人体不同部位的器官进行超声检测，如心脏、肾脏、肝、子宫等的血流状况检测和病变表征。内部包封气体的聚电解质微囊作为一种非常有潜力的超声造影剂，配合纳米颗粒和药物分子的包埋，和表面多官能团大分子的修饰，其功能的多样性定会使其在生物医用领域的研究中大放异彩。目前，聚电解质微囊的制备方法主要有静电层层组装法，在模板颗粒上层层组装聚电解质分子形成膜层，之后用溶解或煅烧的方法去除模板颗粒，如中国发明专利申请公布号“CN101708450A”，“一种装载水溶性物质的基质型微胶囊的制备方法”的技术，但是这种方法中模板去除的过程难免会对微囊的形貌的完整性、力学或热力学等性能产生不良影响。对于多重响应的微胶囊及其制备方法，中国发明专利授权公告号“CN100548465C”，“多重响应的高分子微囊及其制备方法”的技术，该技术提到了一种包裹气体的高分子微囊，具有声、磁、光等多重响应性能，该微囊的制备方法选用双乳化法，首先制得W/0/W乳液，通过挥发去除油相溶剂，得到高分子微囊，实验过程复杂，需要去除多种有机溶剂、稳定剂等物质，且得到的微囊内部包封纳米颗粒局限于无机纳米颗粒，应用范围较窄，对于药物的包封和靶向传输的功能范围没有阐述提及。
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多功能聚电解质微囊及其无模板组装方法，制备得到的微囊具有声、磁、光、热等功能特性，同时具有载药和靶向传输的功能，本发明还提出了制备此聚电解质微囊的无模板自组装方法，避免了传统方法中模板和有机溶剂等物质的去除，方法简便有效，产物纯净。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种多功能聚电解质微囊，由多个包有常压饱和气体的腔室及其囊壁构成。所述的囊壁由带有正电性官能团的聚电解质分子缠绕而成，其中包封多功能的纳米颗粒或药物分子；所述的微囊的表面包覆有多官能团的大分子；所述的聚电解质分子为聚氨、聚氨肽或其组合，其中的官能团主要为氨基。所述的气体为适合于超声造影用的气体，优选为空气、02、CO2,队、氟碳气体或氟硫气体。所述的纳米颗粒包括金属、金属氧化物、金属非氧化物、有机颗粒、线性聚合物、 生物分子、碳纳米管或氧化硅或其组合的纳米颗粒。所述的药物分子包括生物分子、聚肽或蛋白质或其组合。所述的多官能团的大分子包括含有羧酸基团、羟基或磺酸基或其组合的大分子。本发明涉及上述多功能聚电解质微囊的无模板组装方法，包括以下步骤第一步、将带有正电性的聚电解质分子的水溶液与带有负电性的盐的水溶液混合振荡，形成聚电解质团聚体溶液。所述的溶液中聚电解质水溶液和盐溶液浓度为配制不同浓度的聚电解质溶液和盐溶液，使溶液中负电荷的总数是正电荷总数的0.01至100倍。所述的带负电性的盐包括羧酸盐、硫酸盐、磷酸盐或碳酸盐，或其组合。第二步、将纳米颗粒水溶液加入聚电解质团聚体溶液中，经孵育形成囊壁中包有纳米颗粒的聚电解质微囊溶液。所述的孵育的条件为室温下静止孵育1分钟至数小时。第三步、将表面包覆有多官能团的大分子水溶液加入聚电解质微囊溶液中，经振荡得到表面有大分子修饰的聚电解质微囊，最后经离心清洗并冷冻干燥，得到粉末状的多功能聚电解质微囊。所述的的清洗为用去离子水分散清洗再离心，反复3至5次。本发明制备方法的原理与特点为当在聚电解质溶液中加入反离子盐溶液的时候，首先以反离子缩合的方式使表面带正电荷的聚电解质分子形成球形团聚体，接着加入负电性的纳米颗粒或药物分子后，纳米颗粒与药物分子吸附到团聚体的表面，并向内部渗透，同时以静电引力将内部的带正电荷的大分子吸出，形成中空的囊状结构，加入负电性多官能团大分子溶液后，大分子同样由于静电吸附引力附着于微囊的表面。冷冻干燥时，微囊内部的水分减压升华，经负压充入包封气体，就形成了内部包气的多功能聚电解质微囊。在这个制备过程中，可以通过调节溶液中正负离子的比例、PH值的不同来控制聚电解质团聚体的形成和长大，从而控制最终微囊的粒径及其他性能；可以通过对纳米颗粒的选择，主动调节微囊的磁、光、热等性能；可以通过包封大分子的不同，制备适合不同靶向部位的靶向微囊；可以通过对包封气体的选择，控制微囊的超声特性。微囊的性能多种多样，在整个制备过程中均可方便调控。本发明的多功能聚电解质微囊的有益效果为，微囊内部包封气体，赋予微囊超声响应功能，可以作为超声造影剂用于超声诊疗领域；微囊囊壁包埋纳米颗粒和药物，赋予微囊磁、光、热等性能，以及药物包封和控释功能；微囊表面包覆多官能团大分子，有利于连接生物大分子及靶向分子，赋予微囊良好的生物相容性和靶向特性。 图1为本发明结构示意图。图2为本发明制备方法的示意图。
经动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为660纳米，并具有超声响应特性。实施例7本实施例7是在以下实施条件和技术要求条件下实施的a.向聚烯丙基胺溶液中滴加Napuccinate溶液，振荡10s，形成大分子团聚体水溶液。b.向大分子团聚体水溶液中，滴加Au纳米颗粒水溶液，室温下孵育20min，形成囊壁包埋Au纳米颗粒的聚电解质微囊溶液。c.向微囊溶液中滴加表面大分子羧甲基葡聚糖溶液，振荡lOmin。d.将得到的微囊溶液离心15min，去掉上清液，收集所得微囊。e.将所得微囊分散在去离子水中，再次离心，反复3次。清洗后的微囊冷冻干燥， 负压充入八氟丁烷，得到粉末状充气微囊。经动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为620纳米，并具有超声响应特性和金纳米颗粒所具有的特征光谱吸收行为。实施例8本实施例8是在以下实施条件和技术要求条件下实施的a.向聚烯丙基胺盐酸盐溶液中滴加Na3tricartalIylate溶液，振荡20s，形成大分子团聚体水溶液。b.向大分子团聚体水溶液中，滴加Ag纳米颗粒水溶液，室温下孵育20min，形成囊壁包埋Ag纳米颗粒的聚电解质微囊溶液。c.向微囊溶液中滴加表面大分子葡聚糖溶液，振荡15min。d.将得到的微囊溶液离心lOmin，去掉上清液，收集所得微囊。e.将所得微囊分散在去离子水中，再次离心，反复3次。清洗后的微囊冷冻干燥， 负压充入十氟丁烷，得到粉末状充气微囊。经动态光散射(DLQ和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为660纳米，并具有超声响应特性。实施例9本实施例9是在以下实施条件和技术要求条件下实施的a.向聚左旋赖氨酸溶液中滴加Na3iS0Citrate溶液，振荡10s，形成大分子团聚体水溶液。b.向大分子团聚体水溶液中，滴加CdTekm米颗粒水溶液，室温下孵育20min，形成囊壁包埋量子点CdTek纳米颗粒的聚电解质微囊溶液。c.向微囊溶液中滴加表面大分子聚丙烯酸溶液，振荡lOmin。d.将得到的微囊溶液离心5min，去掉上清液，收集所得微囊。e.将所得微囊分散在去离子水中，再次离心，反复3次。清洗后的微囊冷冻干燥， 负压充入八氟戊烷，得到粉末状充气微囊。经动态光散射(DLQ和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为690纳米，并具有超声响应特性。实施例10
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本实施例10是在以下实施条件和技术要求条件下实施的a.向聚烯丙基胺溶液中滴加Na2HCit溶液，振荡10s，形成大分子团聚体水溶液。b.向大分子团聚体水溶液中，滴加CdTe/ZnS纳米颗粒水溶液，室温下孵育20min， 形成囊壁包埋量子点CdTe/ZnS的聚电解质微囊溶液。c.向微囊溶液中滴加表面大分子PSS溶液，振荡lOmin。d.将得到的微囊溶液离心5min，去掉上清液，收集所得微囊。e.将所得微囊分散在去离子水中，再次离心，反复3次。清洗后的微囊冷冻干燥， 负压充入十二氟戊烷，得到粉末状充气微囊。经动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为680纳米，并具有超声响应特性和CdTe/ZnS纳米颗粒的特征荧光发射光谱。实施例11本实施例11是在以下实施条件和技术要求条件下实施的a.向聚烯丙基胺盐酸盐溶液中滴加Na2SO4溶液，振荡20s，形成大分子团聚体水溶液。b.向大分子团聚体水溶液中，滴加BSA牛血清白蛋白溶液，室温下孵育40min，形成囊壁包埋牛血清白蛋白的聚电解质微囊溶液。C.向微囊溶液中滴加表面大分子羧甲基葡聚糖溶液，振荡lOmin。d.将得到的微囊溶液离心5min，去掉上清液，收集所得微囊。e.将所得微囊分散在去离子水中，再次离心，反复3次。清洗后的微囊冷冻干燥， 负压充入八氟己烷，得到粉末状充气微囊。经动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为670纳米，并具有超声响应特性，内部包封有牛血清蛋白。实施例12本实施例12是在以下实施条件和技术要求条件下实施的a.向聚左旋赖氨酸溶液中滴加Na5(ASP)4溶液，振荡10s，形成大分子团聚体水溶液。b.向大分子团聚体水溶液中，滴加碱性成纤维细胞生长因子bFGF，室温下孵育 lh，形成囊壁包埋生长因子的聚电解质微囊溶液。c.向微囊溶液中滴加表面大分子葡聚糖溶液，振荡15min。d.将得到的微囊溶液离心lOmin，去掉上清液，收集所得微囊。e.将所得微囊分散在去离子水中，再次离心，反复3次。清洗后的微囊冷冻干燥， 负压充入十四氟己烷，得到粉末状充气微囊。经动态光散射(DLQ和透射电子显微镜(TEM)表征，所制备微囊具有空心结构，其平均粒径为700纳米，并具有超声响应特性，内部包封有碱性成纤维生长因子bFGF。


一种生物材料技术领域的多功能聚电解质微囊及其无模板组装方法，该微囊由多个包有常压饱和气体的腔室及其囊壁构成。具有声、磁、光、热等功能特性，同时具有载药和靶向传输的功能，本发明还提出了制备此聚电解质微囊的无模板自组装方法，避免了传统方法中模板和有机溶剂等物质的去除，方法简便有效，产物纯净。