一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置及方法，制备装置包括流体输送设备、超声微反应器、超声发生器。流体输送设备通过流体管路与超声微反应器相连，将反应原料输送至超声微反应器；超声发生器通过信号线与超声微反应器相连，提供超声电信号激励超声微反应器实现超声强化。制备方法包括以下步骤：(1)将溶解有聚合物、稳定剂的多股流体通入超声微反应器进行混合，得到粗产品；(2)对粗产品进行溶剂置换，得到微纳米聚合物颗粒产品。本发明专利技术基于超声微反应器内的超快速混合特性，开发了高稳定性高能量效率的微纳米聚合物颗粒制备的装置及方法。可批量制备尺寸可调，尺寸均一单分散的微纳米聚合物颗粒。寸均一单分散的微纳米聚合物颗粒。

【技术实现步骤摘要】
一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置及方法


[0001]本专利技术涉及微纳米颗粒制备装置及方法领域，具体涉及一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置及方法。

技术介绍

[0002]微纳米聚合物颗粒是指颗粒尺寸在几纳米至几百微米范围内的聚合物粒子，广泛应用于医药、食品等领域。聚合物微纳米颗粒可以改善药物分子的功效、溶解度、毒性、生物利用度和药物代谢动力学特征。
[0003]目前制备聚合物微纳米颗粒常用的方法有：乳液聚合法、有机合成法、沉淀法等。其中沉淀法因其工艺过程简单，产品质量高，得到广泛使用。沉淀法核心是一个快速混合过程，将溶解有聚合物与稳定剂的流体快速混合，聚合物自组装形成微纳米颗粒，粗产品经过一系列后处理，实现溶剂置换即可得到最终产品。
[0004]沉淀法中聚合物自组装时间在20
‑
60毫秒量级(Physical Review Letters,2003,91(11):118302.)，流体的混合必须足够快，使混合时间小于成核时间一个数量级，这样才能保证生成的纳米颗粒尺寸小且均一。而目前的大部分混合设备难以实现几毫秒量级的混合，导致制备得到的微纳米聚合物纳米颗粒粒径分布宽、粒径不可控并且难以得到100nm以下的聚合物颗粒。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置及方法，旨在克服上述现有技术混合效率不高，粒径分布宽、产品粒径调控困难、难以得到100nm以下聚合物颗粒的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置，包括：流体输送设备、超声微反应器、超声发生器；流体输送设备通过流体管路与超声微反应器相连，将反应原料流体输送至超声微反应器；超声发生器通过信号线与超声微反应器相连，提供超声电信号激励超声微反应器；所述超声微反应器包括两种形式：(1)超声换能器与微反应器直接耦合，两者之间直接刚性连接整体振动；(2)超声换能器的表面或内部刻有微通道构成超声微反应器。
[0008]基于以上技术方案，优选的，所述超声换能器频率为10kHz
‑
500kHz。
[0009]基于以上技术方案，优选的，所述超声换能器功率为20W
‑
300W。
[0010]基于以上技术方案，优选的，所述微反应器中微通道水力学直径为50μm
‑
10mm。
[0011]基于以上技术方案，优选的，所述刻于超声换能器表面或内部的微通道水力学直径为50μm
‑
10mm。
[0012]本专利技术利用上述的装置制备微纳米聚合物颗粒的方法，包含以下步骤：
[0013](1)将两股溶液或三种溶液通入超声微反应器进行混合，混合时间小于100ms，停
留时间0.05
‑
2s，在超声的作用下产生强烈空化，实现快速混合，得到粗产品；
[0014]聚合物、稳定剂可以溶解于具有显著气体溶解度差异的多种溶剂中，具体如下：
[0015]当两股溶液通入超声微反应器时，第一股溶液为溶解有聚合物的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第二股溶液为水、纯有机溶剂、或溶解有稳定剂的水溶液、缓冲溶液或有机溶液；或第一股溶液为溶解有聚合物与稳定剂的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第二股溶液为水或纯有机溶剂；
[0016]当三股溶液通入超声微反应器时，第一股溶液为溶解有聚合物的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第二股溶液为溶解有稳定剂的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第三股溶液为水或纯有机溶剂；
[0017](2)对粗产品进行溶剂置换，得到微纳米聚合物颗粒产品。
[0018]基于以上技术方案，优选的，所述聚合物为单股聚合物(如聚苯乙烯)、无规共聚物(如聚乳酸
‑
羟基乙酸共聚物)、交替共聚物(如苯乙烯
‑
交替(alt)
‑
马来酸酐)、嵌段共聚物(如甲基聚乙二醇
‑
嵌段
‑
聚乳酸羟基乙酸)和接枝共聚物(如聚苯乙烯
‑
接枝
‑
聚甲基丙烯酸甲酯)中的一种或多种。
[0019]基于以上技术方案，优选的，所述聚合物的分子量Mw＝10000
‑
100000。
[0020]基于以上技术方案，优选的，所述稳定剂为离子型表面活性剂(如十二烷基硫酸钠SDS)、非离子型表面活性剂(如吐温20)、两性表面活性剂(如卵磷脂)、两亲性脂类(如双十烷基二甲基溴化铵)中的一种或多种。
[0021]基于以上技术方案，优选的，所述的缓冲溶液为磷酸缓冲盐溶液，pH为7
‑
8。基于以上技术方案，优选的，所述有机溶液中的溶剂为四氢呋喃、丙酮或乙腈，纯有机溶液为四氢呋喃、丙酮或乙腈。
[0022]基于以上技术方案，优选的，所述聚合物的浓度为0.5
‑
100mg/mL，所述稳定剂的浓度为1
‑
10mg/mL。
[0023]基于以上技术方案，优选的，所述的溶剂置换的溶液为去离子水、磷酸缓冲盐溶液PBS。
[0024]基于以上技术方案，优选的，两股或三股溶液通入的总流量为Q
t
＝0.5
‑
500mL/min；若为两股流体通入超声微反应器时，第一股溶液与第二股溶液流量比为Q1：Q2＝0.33：1
‑
3：1；若为三股流体通入超声微反应器时，第一股溶液、第二股溶液、第三股溶液的流量比Q1：Q2：Q3＝1：1：1。
[0025]基于以上技术方案，优选的，最终得到的微纳米聚合物颗粒产品流体力学直径为10nm
‑
10μm。
[0026]有益效果
[0027]本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：针对沉淀法制备微纳米聚合物的过程，通过使用具有显著性溶解度差异的溶剂，结合超声微反应器实现协同效应。在超声微反应器内，超声作用下，多股溶剂混合，由于气体溶解度的变化，气体析出产生大量空化气泡，空化气泡剧烈搅动流场，进一步产生更多空化气泡。构成了混合产生空化气泡，空化气泡强化混合的正反馈机制，以实现1
‑
10ms量级的超快速混合，符合纳米聚合物成核过程快对混合要求更高的特点。基于超声微反应器内的超快速混合特性，开发了高稳定性高能量效率的微纳米聚合物颗粒制备的装置及方法。实现了微纳米聚合物颗粒粒径可调、单分散、
批次间重复性好、通量大等目标，解决了现有微纳米聚合物颗粒制备装置和方法产品粒径不可控多分散、操作范围及操作弹性差、产量小、溶剂适应性差的问题，可批量制备尺寸可调，尺寸均一单分散的微纳米聚合物颗粒，为微纳米聚合物颗粒的连续化、规模化高品质制备提供了新装置和新方法。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置系统图。
[0029]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声微反应器制备微纳米聚合物颗粒的装置，其特征在于，包括：流体输送设备、超声微反应器、超声发生器；所述流体输送设备与超声微反应器相连，所述超声发生器与超声微反应器相连；所述超声微反应器包括两种形式：(1)超声换能器与微反应器直接耦合，两者之间直接刚性连接整体振动；(2)超声换能器的表面或内部刻有微通道构成超声微反应器。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器频率为10kHz
‑
500kHz；所述超声换能器功率为20W
‑
300W；所述微反应器中微通道水力学直径为50μm
‑
10mm；所述刻于超声换能器表面或内部的微通道水力学直径为50μm
‑
10mm。3.一种利用权利要求1或2所述的装置制备微纳米聚合物颗粒的方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)将两股溶液或三种溶液通入超声微反应器内进行混合，混合时间小于100ms，得到粗产品；当两股溶液通入超声微反应器时，第一股溶液为溶解有聚合物的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第二股溶液为水、纯有机溶剂、或溶解有稳定剂的水溶液、缓冲溶液或有机溶液；或第一股溶液为溶解有聚合物与稳定剂的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第二股溶液为水或有机溶剂；当三股溶液通入超声微反应器时，第一股溶液为溶解有聚合物的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第二股溶液为溶解有稳定剂的水溶液、缓冲溶液或有机溶液，第三股溶液为水或有机溶剂；(2)对粗产品进行溶剂置换，得到微纳米聚合物颗粒产品。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物为单股聚合物(如聚苯乙烯)、无规共聚物(如聚乳酸
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羟基乙酸共聚物)、交替共聚物(如苯乙烯
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈光文，刘志凯，初建胜，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：