水相溶剂转换制备有机微纳米材料的方法及应用

本发明属于有机微纳米材料制备领域，具体涉及到一种溶质水溶液在无有机溶剂参与条件下经过溶剂转换发生自发乳化，纳米沉淀制备有机微纳米材料的方法及应用。

背景技术：

1、高分子微纳米颗粒由高分子可控聚集形成。由于高分子微纳米颗粒可在其内部包裹功能有机化合物，已成为重要的载体，可用于药物、基因、蛋白、生物显影剂等功能性物质的体内外运输。根据高分子的来源可划分为天然来源高分子和人工合成高分子两类。其中，天然来源的高分子，如聚糖和蛋白等，相较于人工合成高分子在生物分子结构可控性、生物功能性、生物相容性、生物利用度、生物可降解性和人体低免疫原性等方面均展示出其优势。天然高分子微纳米颗粒在体内外的应用，既可展现所应用天然高分子原料本身的独特生物功能，又能够特异性的提高微纳米材料整体的效率和效用，其在生物医药研究领域具有重大的研究意义和巨大的发展潜力。

2、然而，对于高分子微纳米颗粒的制备，还存在很多问题需要去解决。

3、首先，高分子材料具有复杂而精细的结构以及高度的生物应用价值，对其高效普适制备方法的探索和研究一直是领域内的研究热点。微米尺寸的高分子材料在食品、化妆品等领域得到了广泛的工业应用。但是，纳米尺寸的高分子材料，尤其是具有医药应用潜力的功能纳米颗粒的精确、可控制备仍是领域内的一大挑战。特别的是，大部分天然高分子，尤其是各种功能多糖和蛋白，因其结构特点和物化性质(极度亲水性、携带大量电荷、溶解性、结晶等)严重制约了其在传统条件下自发乳化形成稳定可控纳米乳液的能力，增加了其转化为纳米粒的难度。

4、其次，在微纳米材料的制备过程中，采用的制备方法，例如纳米沉淀法等，较多地涉及从溶质的溶剂体系(如水溶液)向非溶剂体系(如有机溶剂)的溶剂转换过程。在此过程中，有机溶剂的使用带来诸多问题，如环境污染、温室效应、高耗能的有机溶剂移除、有机溶剂残留等，限制了其在医药和食品工业领域的应用。

5、因此，针对有效、可控高分子微纳米颗粒制备方法的研究，实现对纳米结构组装的高度可控，将扩展微纳米材料的制备、应用条件和底物适用范围，打破原有技术的适用局限性，对微纳米材料在化学和材料领域的应用具有重要的商业价值与社会意义。

技术实现思路

1、针对以上技术现状，本发明所要解决的技术问题是：针对在纳米沉淀等方法制备有机微纳米材料过程中需引入有机溶剂等的不足，提供一种过程绿色、制备简单、成本低廉，将天然来源或人工合成高分子溶质水溶液在无有机溶剂参与条件下经过溶剂转换发生自发乳化，纳米沉淀制备有机微纳米材料的方法及应用。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：应用高分子溶质水溶液制备有机微纳米材料，所述制备方法是在无有机溶剂参与的条件下，经过溶质水溶液溶剂环境条件的转换发生自发乳化，纳米沉淀制备形成微纳米材料，具体包括以下步骤：

3、将天然来源或人工合成高分子溶于水或特定酸碱值的水溶液中，得到高分子的水溶液，所述高分子的物质浓度为0.001mg/ml-1000mg/ml；

4、通过不同速率或方法调整高分子水溶液的酸碱环境或离子强度，在室温条件下，搅拌或静置0.1-48h；

5、将制得的材料离心分离，留下沉淀物，用蒸馏水洗涤所述沉淀物，复加水分散，干燥，即获得所述高分子微纳米材料。

6、可选地，所述高分子包括蛋白质、核酸和多糖。

7、可选地，所述不同速率调整高分子水溶液的酸碱环境或离子强度，时长为0.1-48h。

8、可选地，所述不同方法调整高分子水溶液的酸碱环境或离子强度，包括手动调节、器械辅助连续流调节以及材料辅助自动自发调节。

9、本发明还提供一种高分子微纳米材料，所述高分子微纳米颗粒根据上述高分子微纳米材料的制备方法制备得到，所述高分子微纳米粒粒径为1-1000000nm。

10、本发明还提供一种高分子微纳米材料的应用，所述高分子微纳米颗粒根据上述高分子微纳米材料的制备方法制备得到，所述应用包括应用上述高分子微纳米材料包埋功能蛋白或生物活性化合物分子。

11、与现有技术相比，本发明的优点如下：

12、1.本发明的方法适用于天然来源或人工合成高分子制备微纳米材料。

13、2.本发明的方法在高分子微纳米材料的制备过程中无有机溶剂、无需使用交联剂或离子络合物，符合绿色环保可持续发展理念。

14、3.本发明的方法通过对高分子溶液不同溶剂环境条件的控制，可实现对制备的高分子微纳米材料粒径的大小及分散性的有效调控，获得粒径不同的高分子微纳米材料。

15、4.本发明的方法可应用于不同理化特性与功能特性化合物的包载，其在化学和医药领域有广阔的应用前景。

16、5.本发明的方法可应用于连续流生产，适用于微纳米材料工艺放大及量产。

技术特征：

1.一种水相溶剂转换制备有机微纳米材料的方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的有机微纳米材料的制备方法，其特征在于，所述高分子微纳米材料的粒径为1-1000000nm。

3.一种水相溶剂转换制备有机微纳米材料的方法，其特征在于，通过不同速率或方法调整高分子水溶液的酸碱环境或离子强度，在室温条件下，制备高分子微纳米材料。

4.一种水相溶剂转换制备有机微纳米材料方法的应用，其特征在于，所述应用包括可制备天然来源或人工合成高分子微纳米材料。

5.一种水相溶剂转换制备有机微纳米材料方法的应用，其特征在于，所述应用包括应用上述方法包埋有机分子，如：天然来源蛋白、天然来源多糖、人工合成高分子、天然来源有机化合物、人工合成有机化合物等。

6.一种水相溶剂转换制备有机微纳米材料的颗粒形貌，其特征在于，通过有机分子聚集形成的材料外部形状和内部结构，如：球形、棒状、杆状、囊泡状、胶囊状、蠕虫状、纤维状、不对称、雪人状、层状等。

技术总结
本发明公开了一种水相溶剂转换制备有机微纳米材料的方法及应用。本发明中将高分子溶于水或特定酸碱值的水溶液中，通过不同速率或方法调整聚合物水溶液的酸碱环境或离子强度，在室温条件下，搅拌或静置0.1‑48h，经离心分离，洗涤，干燥，制得相应的高分子微纳米粒。制备过程中无有机溶剂、无需使用交联剂或离子络合物，可实现对制备的高分子微纳米材料粒径的大小及分散性的有效调控。制备过程绿色、条件简单、成本低廉，可应用于连续流生产，适用于微纳米材料工艺放大及量产。本发明的方法可应用于不同理化特性与功能特性化合物的包载，在化学和医药领域有广阔的应用前景。

技术研发人员：闫熙博,王帅,郭锦棠
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23