不同物性聚苯乙烯粒子的制备及其对生物学效应的影响
随着现代工业技术及医药技术的快速发展，高附加值产品的市场需求对产品材料微观特性的要求也越来越高，在该类产品中单分散多孔聚苯乙烯类微球的应用地位日益凸显。
本论文发展了以微孔膜乳化法结合悬浮聚合法制备单分散聚苯乙烯类纳微球的新型制备工艺路线。该技术路线的具体工艺是:将单体、引发剂和致孔剂混合形成油相，以聚乙烯醇水溶液为水相。首先在机械搅拌下将油水相混合成预乳液;然后将预乳液倒入快速膜乳化器中，在一定高压力下将预乳液快速压过膜孔径而形成较均一的乳液;此后将该形成的乳液作为预乳液再次进行膜乳化操作，如此循环操作3-5次后即可形成均一的乳液;最后根据实验所需对乳滴进行悬浮聚合处理后得到均一的纳微球产品。本论文围绕纳微球粒径均一性和孔结构的调控，对悬浮聚合中微球成孔的过程机理展开了深入研究;在此基础上制备出粒径均一、结构可控的聚苯乙烯纳微球。实验中获取的快速乳化操作工艺、纳微球结构调控理论等为其他聚合物纳微球产品的制备及设计提供了理论指导依据。
自然界生物的千姿百态引发了我们对纳微医药粒子自身物理性质的关注。虽然纳微粒子性质（如大小、形状和电荷性质）对生物学效应的影响已引起广泛关注，但是目前对于纳微粒子孔径对生物学效应的研究还很少。本论文对这一全新的领域进行了探索，以已制备出的粒径均一、结构可控的聚苯乙烯纳微球为模型粒子，研究了粒子孔径对巨噬细胞生物学效应的影响规律，为高生物利用度医药载体的设计与构建提供了新策略。本论文的主要研究工作如下:
1、聚苯乙烯纳微球快速膜乳化制备工艺的开发
本论文以苯乙烯(ST)为单体，二乙烯基苯(DVB)为交联剂，采用快速膜乳化法成功制备出了粒径均一、可控的聚苯乙烯(PS)纳微球并对乳化压力、乳化次数、膜孔径等参数对纳微球的粒径及其均一性的影响进行了表征。结果表明，对于苯乙烯体系，纳微球粒径与所用膜孔径呈线性关系，而最佳乳化压力与膜孔径呈反函数的关系。优化工艺下，粒子粒径在700nm～6μm间可控，粒径均一性分布系数(Span)均在0.8以下，批次间相对标准偏差均在3％以内，每种粒径粒子的制备工艺稳定。
2、聚苯乙烯纳微粒子的结构控制
在快速膜乳化技术制备均一聚苯乙烯粒子的基础上，进一步考察了致孔剂种类及用量对小粒径粒子形态结构的调控规律。与数十微米的大粒径粒子相比，体积效应对小粒径粒子的成型结构影响较大，粒径越小，粒子成型时致孔剂与聚合物间的相分离程度越低。当粒子粒径＜2μm时，液体石蜡无法形成完整粒子;粒子粒径＞2μm时，十六烷用量在60％以下才能形成大孔结构。并利用原子力显微镜和石英晶体微天平技术分析了致孔剂与聚合物的相互作用情况（将结论写在此处）。在此部分工作中，制备出粒子粒径在700 nm-7μm，孔径在7-200 nm间的一系列聚苯乙烯纳微粒子。
3、粒子孔径对巨噬细胞生物学效应的影响
选取粒径分别为700 nm、1.7μm，孔径为7-200nm的聚苯乙烯纳微粒子为模型粒子，以巨噬细胞J774.1为模型细胞，研究了粒子粒径及孔径对巨噬细胞吞噬能力、内化机制、胞内运输等方面的影响。结果表明，与多孔粒子相比，实心粒子更容易被细胞大量而快速地摄取。在内吞过程中，大孔粒子要消耗更多的能量，细胞需要更多的变形程度。细胞肌动蛋白介导的内吞、微管运动和细胞骨架重排的吞噬作用是巨噬细胞摄取所有多孔粒子的重要途径。因此，具有较小孔径的纳微粒子用作疫苗佐剂时具有更多的潜在优势。
聚苯乙烯粒子;制备工艺;生物学效应;膜乳化法;结构控制;粒子孔径
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
袁其朋
2013
中文
TQ325.2
102
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）