基于微流控技术的荧光微胶囊制备以及梯度共聚物自组装

摘要

微流控技术是处理或操控微量流体的一种新型技术，它在化学、生物、医学等领域已经有广泛的应用。近年来，制作工艺简单、成本低的毛细管微流控装置在微胶囊的制备、微凝胶的构筑、聚合物自组装等领域具有越来越重要的应用价值。本论文通过设计具有特定结构的毛细管微流控装置，利用微流控技术重点开展了以下两方面的研究工作。
　　一方面，设计了一种可实现气-液剪切的毛细管微流控装置，并通过气-液微流控技术制备了CdS量子点/壳聚糖复合微胶囊。量子点被包覆在微胶囊的液体腔中，并保持其良好的荧光特性。通过三维显微镜分析微流控参数对微胶囊粒径及分布的影响，采用显微镜研究了荧光微胶囊对不同环糊精（CD）溶液的响应性，并结合扫描电镜对微胶囊囊壁分析，分析了响应性产生的原因。研究结果表明，微胶囊的粒径随着气体流速的增大而变小但仍保持单分散性，液体流速对微胶囊的粒径影响不大。α-CD会使CdS量子点/壳聚糖复合微胶囊表面变的粗糙、出现裂缝、甚至塌陷。更有趣的是，荧光微胶囊在α-CD溶液中会出现荧光的衰减，且α-CD溶液浓度越大荧光衰减的越明显。而β-CD却不会引起微胶囊表面形态和荧光强度发生变化。
　　另一方面，设计了一种可实现同轴流体模型的毛细管微流控装置，并采用液-液微流方法进行梯度共聚物自组装的研究。先通过RAFT无皂乳液聚合的方法合成丙烯酸/甲基丙烯酸三氟乙酯（AA-TFEMA）梯度共聚物，利用核磁、DSC等表征了共聚物链的梯度结构。在微流控装置中对AA-TFEMA梯度共聚物进行自组装，详细探究了外相流速、内外相总流速、外相溶液、聚合物浓度对自组装聚集体形态的影响。结果表明，在微流控装置中，共聚物容易形成具有多种形态的聚集体，如球形和非球形的胶束。增大外相流速，非球形胶束的比例会增加。总流速减小后，微流控自组装不易进行。随着外相溶液中水含量减小，非球形胶束逐渐消失，而形成单一的球形胶束。共聚物浓度增大，会使自组装结构出现由球形向棒状向囊泡的转变。

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第一章 绪论

1.1微流控技术概况

1.2微胶囊的制备

1.3微流控技术在微胶囊制备中的应用和发展

1.4梯度共聚物的制备与自组装研究

1.5微流控技术在共聚物自组装中的应用和发展

1.6本课题研究的目的、意义和内容

第二章 基于气液微流控技术制备包裹CdS量子点的壳聚糖微胶囊

2.1引言

2.2实验与表征

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 荧光微胶囊对环糊精溶液的响应性研究

3.1引言

3.2实验与表征

3.3结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 AA/TFEMA梯度共聚物的制备及其在微流控装置中自组装的探究

4.1 前言

4.2实验与表征

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录