聚苯乙烯－二乙烯苯多孔交联微球的制备及活性物吸附缓释性能研究

论文摘要

多孔聚合物微球作为一种新型的活性物载体系统,在药物或化妆品的控缓释领域得到了广泛的研究和应用。多孔聚合物微球载体系统能够克服现有化妆品体系中的一些弊端,利用自身较大的比表面积和多孔结构,改变活性物的添加和释放方式,从而达到延长有效作用时间、降低毒副作用的缓释目的。聚苯乙烯-二乙烯苯（PSt-DVB）多孔微球因其化学稳定性好,适用的pH范围宽,得到的多孔结构稳定,是近年来备受关注的一种载体材料。本文采用改进的二步种子溶胀法制备了单分散、小粒径的多孔PSt-DVB微球,并将优化合成的多孔微球用于负载化妆品活性组分,考察了其吸附和释放性能,发现制备的多孔聚合物微球具有良好的缓释性能。多孔PSt-DVB交联微球的均匀性是影响其使用性能的主要因素之一,经典的制备方法是悬浮聚合法,由于所得粒子的粒径范围宽,必须进行反复的筛分才能使用。本文采用超声分散的方式对其进行了改进,得到粒径相对较均匀的PSt-DVB微球（粒径在10～50μm）,并讨论了致孔剂的种类及组成、交联单体浓度、分散稳定剂用量和抽提溶剂等因素对多孔微球表面形貌和孔结构的影响。研究发现,随着非溶胀剂使用比例的增大,孔径和比表面积增大;高的DVB浓度则导致比表面积上升和孔径下降;分散稳定剂可以增大界面粘度,适量的分散剂有利于得到粒径均匀的多孔聚合物微球;后续处理时用二氯甲烷作为抽提溶剂得到比甲苯更好的成孔效果。对于本实验条件来说,当甲苯与环己醇的体积比为1:2,DVB体积浓度为40～60%,分散剂用量为1.2%时,所得微球的形貌及性能较好。本文利用超声分散改进的二步种子溶胀法成功合成了单分散PSt-DVB多孔微球,并将二步种子溶胀时间由传统的48h缩短至15～20h。首先采用分散聚合法制备单分散的聚苯乙烯种球,系统地研究了单体浓度、引发剂用量、分散剂用量、反应介质组成和反应温度等各种聚合参数对聚合产物粒径及其分散度的影响,得到比较优化的合成条件为:引发剂用量1.0%（wt）、分散剂用量6.0%（wt）、单体体积25ml（总反应体积125ml）、反应温度70℃、反应介质采用无水乙醇或无水乙醇/水（90/10）,在此条件下可以聚合得到粒径1.5～4μm的单分散聚苯乙烯种球。再以单分散的聚苯乙烯种球为模板,用溶胀剂和单体依次对种球进行二步活化溶胀,升温引发聚合即可得到单分散的多孔PSt-DVB微球。并对聚苯乙烯种球的活化条件、超声分散时间、种球类型、种球和溶胀剂以及交联单体比率、不同辅助致孔剂等诸多影响因素进行了讨论。研究结果表明,用邻苯二甲酸二丁酯作为溶胀剂,在35℃下溶胀5～10h即能取得较好的种球活化效果;种球的单分散性对最终产物的形貌有决定性影响,它的任何形貌缺陷都将在最终产物中被扩大;随着溶胀剂/种球比率（DBP/Seed）和交联单体/种球比率（DVB/Seed）的增加,交联微球比表面积上升,孔径下降。在本实验条件下,当DBP/Seed=1.0mL/g,DVB/Seed=8～10mL/g时,以甲苯或庚烷为辅助致孔剂,能够得到粒径为2～9μm单分散性良好的多孔PSt-DVB微球。以对苯二酚、熊果苷和防晒剂parsol 1789为模型组分考察了多孔聚合物微球的活性物负载能力以及体外释放性能,结果表明非极性的多孔PSt-DVB微球对非极性的小分子对苯二酚有着良好的负载作用。而多官能团单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）的引入,则可使多孔微球成为表面同时具有亲水和疏水基团的中极性载体,从而提高了对极性分子熊果苷和parsol 1789的负载能力。从总体上看,多孔聚合物微球对对苯二酚的负载能力要优于对熊果苷和parsol 1789的负载能力。体外释放研究表明,制备的多孔聚合物微球载药体系具有良好的缓释效应,与水亲和力较高的熊果苷从微球中释放速度较快,而不溶于水的parsol 1789的释放则表现出了更为明显的缓释效果。采用多种常用药学体外释放模型对负载活性物的多孔聚合物微球体外释放进行了拟合,发现一级动力学模型能够较好的拟合多种情况下的释放情况,Higuchi模型的拟合状况稍差,而零级动力学模型只对parsol 1789体外释放情况表现出一定的拟合效果。针对parsol 1789这类难溶性活性物的特点,综合考虑活性物释放中扩散和溶解速率等因素,提出了一种新的溶解扩散模型,并利用数学方法对模型进行了求解。采用提出的模型对三种活性物的体外释放实验数据进行拟合,求得不同活性物的有效扩散系数和溶解速率常数,揭示了微球结构、活性物性质和释放性能关系的一些基本规律,为指导微球合成、改善和控制活性物的释放性能提供了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多孔聚合物微球的制备
• 1.2.1 悬浮聚合法
• 1.2.2 分散聚合法
• 1.2.3 种子溶胀法
• 1.3 多孔聚合物微球的应用
• 1.4 多孔聚合物微球的吸附技术基础
• 1.4.1 吸附原理
• 1.4.2 吸附相平衡
• 1.4.3 多孔聚合物微球对活性组分的吸附行为
• 1.5 缓慢释放系统
• 1.5.1 缓释系统的特点
• 1.5.2 缓释系统的分类和释药原理
• 1.5.3 多孔高分子材料在缓释制剂中的应用及质量评价
• 1.6 缓释技术在化妆品中的应用
• 1.6.1 应用包覆缓释技术化妆品的优点
• 1.6.2 化妆品中常用的缓释系统
• 1.6.3 多孔聚合物微球在化妆品中的应用
• 1.7 本论文的研究背景、主要研究内容和创新性
• 1.7.1 本论文的研究背景和研究意义
• 1.7.2 本论文研究的主要内容
• 1.7.3 本论文的创新与特色
• 第二章 悬浮聚合法制备苯乙烯－二乙烯苯多孔微球
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料及规格
• 2.1.2 试验仪器
• 2.1.3 实验步骤
• 2.1.4 多孔聚合物微球结构与性能表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 改进型和传统型悬浮聚合的比较
• 2.2.2 致孔剂对微球孔结构的影响
• 2.2.3 交联剂（DVB）含量对孔结构的影响
• 2.2.4 分散稳定剂的影响
• 2.2.5 溶剂抽提对孔结构的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 单分散聚苯乙烯种球的制备
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料及规格
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验步骤
• 3.1.4 聚苯乙烯种球粒径的测定
• 3.2 分散聚合原理
• 3.3 种球粒径及粒径分布的影响因素
• 3.3.1 引发剂用量
• 3.3.2 分散剂用量
• 3.3.3 单体浓度
• 3.3.4 反应温度
• 3.3.5 反应介质组成
• 3.4 本章小结
• 第四章 单分散多孔聚苯乙烯－二乙烯苯共聚交联微球的合成与表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料及规格
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验步骤
• 4.1.4 多孔聚合物微球结构与性能表征
• 4.2 种球活化条件的选择
• 4.2.1 溶胀剂的选择
• 4.2.2 溶胀温度的选择
• 4.2.3 超声分散的应用
• 4.3 多孔PST－DVB 共聚微球合成条件的选择
• 4.3.1 超声分散时间的影响
• 4.3.2 种球类型对微球结构的影响
• 4.3.3 溶胀剂和种球比率的影响
• 4.3.4 交联单体浓度的影响
• 4.3.5 不同辅助致孔剂对微球孔结构的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 多孔聚苯乙烯－二乙烯苯微球对化妆品活性物的吸附性能研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验原料与仪器
• 5.1.2 对苯二酚工作曲线的确定
• 5.1.3 熊果苷工作曲线的确定
• 5.1.4 防晒剂parsol 1789 工作曲线的确定
• 5.1.5 负载化妆品活性物的多孔微球的制备
• 5.1.6 吸附过程 Q－t 曲线的测定
• 5.1.7 红外光谱分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 氮气吸附性质
• 5.2.2 化妆品活性物的吸附原理
• 5.2.3 多孔 PSt－DVB 微球吸附对苯二酚的影响因素
• 5.2.4 多孔 PSt－DVB 微球的表面改性
• 5.2.5 多孔 PSt-MMA-DVB 微球吸附熊果苷的影响因素
• 5.2.6 多孔 PSt-MMA-DVB 微球吸附parsol 1789 的影响因素
• 5.3 本章小结
• 第六章 负载活性物多孔聚苯乙烯－二乙烯苯微球的释放性能研究
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 实验原料与仪器
• 6.1.2 活性组分标准工作曲线的确定
• 6.1.3 负载化妆品活性物的多孔微球的制备
• 6.1.4 载药多孔微球的体外释放性能
• 6.2 载药多孔聚合物微球的释放机理
• 6.3 多孔聚合物微球的缓释效应
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 多孔 PSt－DVB 交联微球负载对苯二酚的体外释放动力学
• 6.4.2 多孔 PSt-MMA-DVB 交联微球负载熊果苷的体外释放动力学
• 6.4.3 多孔 PSt-MMA-DVB 微球负载parsol 1789 的体外释放动力学
• 6.5 本章小结
• 第七章 化妆品活性物的体外释放模型
• 7.1 常用的药物释放模型
• 7.2 对苯二酚体外释放模型的拟合
• 7.3 熊果苷体外释放模型的拟合
• 7.4 parsol 1789 体外释放模型的拟合
• 7.5 活性物体外释放模型
• 7.5.1 parsol 1789 体外释放模型的建立
• 7.5.2 模型的验证
• 7.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的与学位论文相关的学术论文
• 致谢