PS微膠囊有足夠的耐酸性

Report
Polymer Microcapsules with
Programmable Active Release
Abbaspourrad, A. ; Carroll, N, J. ; Kim, S, Y. ; Weitz*, D, A
J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7744−7750
學號:9919132
姓名:張德弘
1
• 簡介
1.
2.
3.
4.
5.
大綱
微膠囊
微流體技術
Polystyrene(PS)
polystyrene−polyisoprene−polystyrene
共軛焦顯微鏡
• 材料與方法
1. 製造微膠囊
• 結果與討論
1. 共軛焦顯微鏡、掃描式電子顯微鏡
2. 不同條件對釋放速率的影響
3. 不同膠囊膜對釋放速率影響
• 結論
2
簡介
3
Microcapsules(微膠囊)
• 是微量物質包裹在聚合物薄膜中的技術,是一種
儲存固體、液體、氣體的微型包覆技術。
• 用各種天然的或合成的高分子化合物連續薄膜,
完全包覆起來,對目的物的原有絲毫無損,通過
某些外部刺激或緩釋作用使功能再次在外部呈現
出來,或依靠囊壁的屏蔽作用起到保護原體的作
用。
• 微膠囊的直徑一般為1~500μm,膠囊膜的厚度為
0.5​​~150μm,目前已開發了粒徑在1μm 以下的超
微膠囊。
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微流體技術
• 微流體技術是指在微觀尺寸下控制、
操作和檢測複雜流體的技術。
• 它使用直徑小於100 µm的孔來產生微
滴。
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Polystyrene (聚苯乙烯)
• 聚苯乙烯(簡稱PS)是一種無色透明的
熱塑性塑料。
• PS微膠囊有足夠的耐酸性,定有足夠的
化學穩定性,可應用金屬分離之包覆,
相變化包覆,材料等各種不同用途上
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PS-PIP-PS(聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯)
• polystyrene−polyisoprene−polystyrene,屬於
穩定劑,具有低黏度,良好的剝離黏著力
和黏著性。
polystyrene−polyisoprene−polystyrene
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Confocal microscope(共軛焦顯微鏡)
• 優點是呈現圖像的解析力較高,但因為光線只通過一個針
孔所以亮度較暗。
一般顯微鏡的解析力在 0.3-0.35μm左右
共軛焦顯微鏡可提升到 0.18μm。
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材料與方法
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製造微膠囊殼膜
a
使用雙相微流體技術於製造微膠囊
溶液顏色表示微膠囊的位置,內殼溶液(界面活性
劑),外殼(8%PS混合甲苯),和載體溶液(10%
PVA) 。
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製造微膠囊殼膜
雙相微流體製造微膠囊及固化圖
b
c
(b)在光學顯微鏡下,雙相微流體裝置圖。
(c)蒸發去除甲苯後,固化微膠囊薄膜。
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結果與討論
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共軛焦顯微鏡
d
eb
圖d、膠囊在共軛式顯微鏡下觀察
(d)紅螢光染料來觀察膠囊膜
(e)綠螢光染料來觀察膠囊內部流體
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掃描式電子顯微鏡
fc
gd
圖f、膠囊表面及膜在SEM下觀察
(f)在45°C下烘乾,膠囊的表面形態。
(g)使用雙相微流體控制技術,得到超薄膜
的膠囊,膜只有200nm厚度。
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h
流動性對釋放速率影響
圖h、膠囊主動釋放圖
(1)製作一PS膠囊固定再油水界面中,使膠囊自然
碰撞至油水面壁,產生刺激局部破裂,造成膠
囊的主動釋放。
(2)觀察到膠囊流動性程度會直接影響釋放速率。
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含量刺激對釋放速率的影響-1
i
j
圖i、膠囊曝露於甲苯刺激下時間推移圖
(i)PS膠囊再醇甲苯刺激下,0.1秒產生局部破
裂,0.7秒釋放完。
(j)PS膠囊再50wt%甲苯刺激下,5秒產生局部
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破裂,75秒釋放完。
含量刺激對釋放速率的影響-2
k
圖k、膠囊曝露於甲苯刺激下時間推移圖
PS膠囊再10wt%甲苯刺激下,2分產生
局部破裂,12分釋放完。並觀察到非
流體化膠囊沒有明顯的收縮。
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含量刺激對釋放速率的影響
(l)
圖l、刺激含量濃度高低,會直接影響釋放
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分子大小對釋放速率的影響
(m
)
圖m、分子的大小,影響著釋放速率
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膠囊殼厚度對釋放速率影響
(n)
圖n、膠囊膜的厚度,明顯的影響釋放速率
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不同材料對釋放速率的影響
o
p
圖o、膠囊收縮率時間序列圖
(o)使用PS製成的膠囊,穿過直徑70μm的毛細管,PS
膠囊變形破裂。
(p)使用PS-PIP-PS製成的膠囊,穿過直徑70μm直徑的
毛細管, PS-PIP-PS粒沒有破裂。
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Conclusion
• 確定調整膠囊膜的厚度、分子量、含量刺
激,皆可以控制膠囊的釋放速率。
• 此方法不限定於單一類型膜聚合物,文章中
使用了一類似PS-PIP-PS聚合物製造膠囊。
• 此法適合可控制系統設計,使用不同聚合物
膜材料,達到進一步的發展。
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