【摘要】：流體電噴霧法(Hydrodynamic Electrospray Ionization Jetting Method(HESIJ))是一種可用于制備水凝膠微粒的重要方法,具有諸多優(yōu)點。首先,HESIJ作為電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)和離子遷移光譜(ESI-IMS)及其聯(lián)用技術(shù)(如ESI-IMS-MS)中所采用的電離方法,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于分析化學領(lǐng)域,具有電離過程溫和的特點,不會破壞需電離的待測物(如蛋白質(zhì)等生物分子)。其次,HESIJ具有實驗裝置簡單和搭建成本低的優(yōu)點。最后,HESIJ在制備水凝膠顆�；蚰z囊方面具有效率高的特點。在電噴霧針上施加電壓并啟動注射泵輸送電噴霧溶液幾秒鐘后就可以迅速產(chǎn)生大量顆�；蚰z囊。本論文通過優(yōu)化和改進HESIJ方法,以天然高分子海藻酸鹽為原料,以二價鈣離子或銅離子為交聯(lián)劑,以電噴霧的方式制備了海藻酸鹽水凝膠顆粒和膠囊,獲得了優(yōu)化的HESIJ實驗參數(shù),分析了電噴霧過程中的機理。進一步,通過集成磁性納米顆粒制備了海藻酸微馬達,并實現(xiàn)了其磁驅(qū)動運動。本論文完成了以下研究工作:首先,針對現(xiàn)有HESIJ方法制備水凝膠微粒研究中的電噴霧模式較少(主要為錐注模式)以及實驗參數(shù)有待優(yōu)化等問題,對利用HESIJ方法制備鈣交聯(lián)海藻酸水凝膠微粒的滴落模式和多射流模式進行了系統(tǒng)的研究。研究表明,海藻酸水凝膠微粒在三種電噴霧模式(滴落、錐注和多噴射模式)、四種噴霧距離(5、10、15和20 cm)和六種噴霧濃度下顯示出不同的直徑和長徑比。比較三種電噴霧模式,錐注模式(即雙噴射模式)可以產(chǎn)生粒徑最小、長徑比最低和尺寸參數(shù)浮動最小的水凝膠微粒。對于所有電噴霧模式,當被噴霧溶液濃度≥2.5%時,形成的顆粒直徑與噴涂距離是無關(guān)的。在不同的電噴霧模式和噴涂距離下,微粒的長徑比差異明顯。當海藻酸鈉溶液濃度≤1.5%且噴霧距離為20 cm時,所有電噴霧模式所產(chǎn)生的微粒長徑比均逐漸增大。這種現(xiàn)象可用鏈噴射效應(yīng)來解釋。其次,提出了超聲輔助的HESIJ制備海藻酸水凝膠微粒的方法。當向液體表面噴射水凝膠時會產(chǎn)生表面飽和效應(yīng),形成一個不斷增長的水凝膠層,直至水凝膠微粒的形成過程終止。采用超聲波可以有效防止電噴霧制備水凝膠過程中的表面飽和效應(yīng)。系統(tǒng)研究了噴涂距離、電噴霧模式、海藻酸濃度、超聲頻率以及對電極形狀等參數(shù)對水凝膠微納米顆粒尺寸的影響。通過在電噴霧制備過程中集成生物相容性磁性納米顆粒成功制備了海藻酸水凝膠微馬達。該微馬達可以在強度為5 mT到20 mT且頻率在1Hz到100 Hz的旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動下進行自驅(qū)運動。這些旋轉(zhuǎn)的海藻酸水凝膠微馬達可在溶液中進行定向運動,在磁控藥物輸送方面具有一定的應(yīng)用潛力。然后,針對在負電位進行電噴霧操作條件下海藻酸鈉易形成致密水凝膠顆粒而難以形成空心微膠囊的問題,利用低頻超聲輔助HESIJ方法實現(xiàn)了生物可降解的鈣交聯(lián)海藻酸水凝膠微膠囊的制備。系統(tǒng)的實驗研究表明,海藻酸鹽微膠囊的尺寸和形狀與噴霧距離、電噴霧模式、電極形狀和被噴霧溶液的濃度等因素是密切相關(guān)的。通過調(diào)控實驗條件,成功制備了花瓶狀、蘑菇狀、球狀等海藻酸鹽微膠囊,其平均尺寸可在10μm至2 mm的區(qū)間內(nèi)調(diào)控。這些微膠囊可以用于負載藥物。微膠囊在負載磁性納米粒子后可轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｔ逅崴z微馬達,能夠在旋轉(zhuǎn)磁場推動下進行定向運動。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ427.26;TQ460.4

【參考文獻】

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1 ;Preparation and distribution of 5-fluorouracil ~(125)I sodium alginate-bovine serum albumin nanoparticles[J];世界胃腸病學雜志;1999年01期

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本文編號：2651295