Page 22 - 《精细化工》2022年第10期
P. 22

·1956·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            2.1   纤维素微球的制备方法                                   来制备出具有可控结构的醋酸纤维素微球。所制备
            2.1.1   溶胶-凝胶转相法                                   的微球粒径尺寸均一，颗粒圆度较高。通过调节微
                 溶胶-凝胶转相过程涉及从液相转变为固相的                          流控过程中的流速比等参数可以很好地控制微球尺
            过程。在此过程中，首先是纤维素经过水解和聚合                             寸大小。当流速比增大时，纤维素溶液液滴所受剪
            反应形成胶体悬浮液，然后在新相中微球聚集转化                             切力增大，液滴随之变小，微球直径也会变小。当
            为凝胶。在高转速下，纤维素溶液分散在极性相反                             纤维素溶液质量分数为 2%时，所制备的纤维素微球
                                                                                                        3
                                                                                   2
            的不互混溶剂（液体石蜡等有机溶剂）中可形成乳                             比表面积可达 155.5 m /g，孔隙体积为 3.1 cm /g。
            液，在分散剂（Span-80、Tween-80 等）中纤维素溶                    此外，不同的溶解体系所制备的纤维素微球其微孔
            液可保持稳定的乳液状态，防止凝胶化，通过搅拌                             特征也各有不同。QI 等          [32] 利用溶胶-凝胶转相法与
            等机械作用形成油包水体系，随后固化成纤维素微                             微流控法协同制备出平均孔径为 55 µm 的羧甲基纤
            球，最终通过沉淀或者离心从液相中分离出来                      [26] 。   维素微球，随后浸泡入肥料溶液中进行吸附，通过
            该法制备的微球直径在几十至几百微米之间                     [27] 。     检测发现，其肥料释放时长比纯尿素多 5 d。KE 等                 [33]
                 LUO 等  [28] 将纤维素溶液加入液体石蜡中并加                   通过微流控装置制备了负载细胞的羧甲基纤维素微
            入 Span-80 作为分散剂，乳化搅拌后得到悬浮液，                        球。结果证明，小鼠成软骨细胞（ATDC5）包封入
            后固化形成再生纤维素微球。其粒径分布范围较宽，                            羧甲基纤维素微球后，其增殖效果得到有效改善，
            在 25~250 μm 之间。结果发现，分散剂的种类和用量、                     其细胞活性提高了 2.6 倍。通过控制微球的尺寸大
            水相和油相配比、搅拌速度均会影响纤维素微球的粒                            小、细胞密度等可获得多种细胞聚集体。
            径。通过改变各参数可制备直径在5~1000 µm的微球，                       2.1.3   喷雾干燥法
            微球的平均孔径为 50~300 nm。在整个乳化过程中，                           喷雾干燥法是指将溶解好的纤维素溶液和压缩
            搅拌提供连续的机械力可使液滴破裂，从而制备出                             空气分别由不同入口流至喷雾嘴中，随后纤维素溶
            越来越小的液滴，液滴越小最终形成的纤维素微球                             液在高压下受到剪切力的作用而形成微液滴，高温
            的平均尺寸也越小。当搅拌速度增大时，纤维素微                             环境下微液滴表面的有机溶剂迅速蒸发为气体，从
            球的粒径会变小，但当搅拌速度过大时会使微球碎                             而得到稳定的纤维素微球，也因此省去了其他方法
            片化，无法成型。孟庆方等             [29] 通过溶胶-凝胶转相法           制备纤维素微球时需要的洗涤过程。纤维素微球的
            制备了纤维素微球，探究了乳化时间和乳化温度等                             形貌及粒径受喷嘴直径、喷射速度、溶液黏度、浓
            因素对再生纤维素微球的影响。结果表明，乳化时                             度等多因素的影响        [34] 。
            间过长时油包水体系会团聚，微球尺寸会增大。乳                                 ZOLGHADR 等    [25] 分别以纤维素、柳枝稷和高
            化温度超过 45  ℃后会使纤维素溶液凝胶化，导致                          羊茅为原料，利用喷雾干燥法，制备出直径在 100~
            无法形成油包水体系，侧面验证了利用碱/尿素体系                            400 μm，孔隙率和体积密度相互关联的纤维素微球。
            溶解纤维素时必须保持低温条件，否则纤维素无法                             制备过程中，溶液进入喷雾干燥室仅需 3 s 即可产
            溶解。ZHANG 等      [30] 利用溶胶-凝胶转相法制备了纤                生微液滴，在 60  ℃下溶剂迅速蒸发得到纤维素微
                                       2
            维素微球，其比表面积为 32 m /g，孔隙率可达 90%。                     球。结果表明，高温下喷雾干燥法不会改变生物质
            研究发现，化学改性并不会明显改变溶胶-凝胶转相                            的性质。WAGH 等       [35] 以乙基纤维素、酮咯酸氨丁三
            法制备的纤维素微球的物理性质。                                    醇（KFC）为原料，利用喷雾干燥法制备了 KTC/
            2.1.2   微流控法                                       纤维素缓释微球，其粒径分布在 1.0~1.2 μm 之间。
                 微流控法是指利用微通道和微结构装置，在微                          该纤维素微球具有优良的缓释效果以及良好的分散
                                               –9
            米尺度下对微流通道中的体积在 1×10 ~1×10                 –18  L   性。QU 等   [36]   采用聚乳酸-乙醇酸、明胶和乙基纤维
            内的微量流体施加力的作用，从而实现对微流体精                             素，利用喷雾干燥法制备了乙基纤维素微球，其粒
            确控制和操作的技术。在微米尺度内的微流通道内，                            径分布范围窄，仅在 13~25 μm 之间，并且该微球对
            流体经过流动的剪切力与流体表面张力的互相作                              药物有较高的包埋能力，且缓释药物时间超过 24 h，
            用，最终被分割成分散的微米级乳液液滴，然后固                             是良好的控释微球结构。除此之外，还可以利用高
            化形成纤维素微球。由于微流控法具有出众的流体                             压电场使流体带电，然后进行高速喷射。静电喷雾
            减量化、传质传热快、流体流动可控稳定、装置集                             法所制得的纤维素微球粒径分布更均匀，且操作条
            成度高、易并联放大化、微液滴尺寸及结构精确操                             件易于控制     [37] 。其中，电压的高低会影响静电喷雾
            控等优点     [31] ，为处理纤维素微球制备过程中液滴的                    的模式，进而影响微球的粒径及其分布。电压越高，
            产生、操作和应用提供了一种新的方法。                                 电场中的静电力越大，导致液滴破裂形成小液滴，
                 ZHANG 等   [24] 将微流控法与快速冷冻法结合起                 从而导致纤维素微球的平均直径变小。
   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27