一种中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用

1.本发明主要涉及中空开口微球技术领域，尤其涉及一种中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用。


背景技术：

2.中空开口微球因其具有低密度、较大的比表面积、选择吸附性、独特的光电等特性，引起人们浓厚的兴趣。中空开口微球分为非聚合物中空开口微球和聚合物中空开口微球，两者相比，聚合物中空开口微球由于低毒性、原料种类多、多反应位点和可功能化的特点，在功能物质载体方面更具有优势。然而，随着石油类资源的日渐消耗，资源危机日渐突出，人们逐渐将目光转向可再生资源去制备中空开口微球。
3.木质素是继纤维素之后的第二大环境友好型原料，有望缓解石油类资源危机。木质素分子上存在苯环疏水基团和羟基等亲水性基团，具备双亲性能，可自组装成各种微球。而壳破裂法可将自组装的木质素微球制备成中空开口微球。如li等(direct preparation of hollow nanospheres with kraft lignin:a facile strategy for effective utilization of biomass waste.bioresources,2016,11(2):3073
‑
3083)将碱木质素制备成中空开口微球。xiong等(preparation and formation mechanism of renewable lignin hollow nanospheres with a single hole by self
‑
assembly.acs sustainable chemistry&engineering,2018,5(3):2273
‑
2281)将酶解木质素制备成中空开口微球。中国专利cn107774204a也公开了一种中空开口木质素纳米球的制备方法。但获得的木质素中空开口微球的空腔和开口不能智能调控，当应用到功能物质负载和递送方面，在微球装载功能物质后，开口的存在势必导致功能物质的流失。另外，木质素中空开口微球不能在强碱环境下存在。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种方法简单、原料易得、反应条件温和、中空开口温敏微球的空腔体积、开口尺寸和微球粒径可控且能在强碱环境下存在的中空开口木质素基温敏微球及其制备方法和应用。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种中空开口木质素基温敏微球，所述中空开口木质素基温敏微球由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，所述中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
7.作为本发明的进一步改进，所述中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
8.作为本发明的进一步改进，所述中空开口木质素基温敏微球在ph>13的强碱环境下具有收缩性。
9.作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括以下步骤：
10.s1：将木质素原料、烯丙基溴、碱性化合物和水加入反应容器中，搅拌反应，用酸调节反应产物的ph值，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2；
11.s2：将木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入有机溶剂中，再加入缚酸剂和2
‑
溴异丁酰溴，室温下搅拌反应；达到反应时间后加水终止反应，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br；
12.s3：将ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入有机溶剂中，混合均匀，将水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，或者，将溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液滴加到水中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液进行纯化处理，干燥，得到中空开口木质素微球；
13.s4：将中空开口木质素微球、温敏单体和催化剂加入水中，混合均匀，充氮气除氧，加入还原剂，将反应容器密封，搅拌反应，将反应产物进行纯化处理，干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
14.作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中，所述木质素原料与烯丙基溴、碱性化合物的质量比为1︰0.01～0.5︰0.1～1，所述搅拌反应的温度为35℃～55℃，所述搅拌反应的时间为6h～12h，所述ph值的范围为1～5。
15.作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中，所述木质素原料为碱木质素、牛皮纸木质素、有机溶剂木质素、酶解木质素和木质素磺酸盐中的任一种；所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的任一种或多种，所述酸为盐酸、溴酸、甲酸和乙酸中的任一种或多种，所述纯化处理的方式为离心或透析，所述的离心速率为6000rpm～12000rpm，所述透析的时间为24h～72h。
16.作为本发明的进一步改进，所述步骤s2中，所述木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2与缚酸剂、2
‑
溴异丁酰溴的质量比为1︰0.01～1.5︰0.2～1，所述搅拌反应的时间为12h～48h。
17.作为本发明的进一步改进，所述步骤s2中，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、n,n
‑
二异丙基乙胺、4
‑
二甲氨基吡啶、三乙醇胺和四丁基溴化铵中的任一种或多种，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环和乙酸乙酯中的任一种或多种，所述纯化处理的方式为离心或抽滤，所述离心的速率为6000rpm～12000rpm。
18.作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中，所述ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br在有机溶液中的浓度为0.3mg/ml～2mg/ml，所述有机溶液与水的体积比为1︰1～9，所述滴加的速率为0.5ml/min～5ml/min。
19.作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中，所述水的实际用量比有机溶液与水的理论比值大。
20.作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中，通过搅拌的方式将ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br与有机溶剂混合均匀，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、乙醇、n,n
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的任一种或多种，所述纯化处理的方式为透析，所述透析的时间为24h～72h。
21.作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中，所述中空开口木质素微球与温敏单体的质量比为1︰1～100，所述搅拌反应的为20℃～80℃，所述搅拌反应的时间为6h～72h。
22.作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中，通过超声或搅拌的方式将各反应原料混合均匀，所述温敏单体为n
‑
乙基丙烯酰胺、n
‑
异丙基丙烯酰胺、n
‑
乙烯基己内酰胺、乙烯基甲基醚和n,n二乙基丙烯酰胺中的任一种或多种，所述催化剂为氯化铜、氯化亚铜、溴化铜和溴化亚铜中的任一种或多种与n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺的混合物，所述还原剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、氯化亚锡和联氨中的任一种或多种，所述纯化处理的方式为透析，所述透析的时间为24h～72h。
23.作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中，所述还原剂的用量大于中空开口木质素微球与还原剂的理论比值。
24.作为本发明的进一步改进，所述步骤s1至步骤s4中，干燥的方式为自然干燥或真空干燥或冷冻干燥。
25.作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的制备方法制得的中空开口木质素基温敏微球在装载和递送功能物质领域的应用。
26.本发明的创新点在于：虽然现有技术制备得到了具有中空开口结构的木质素微球，但所获得的中空开口木质素微球的空腔和开口无法进行智能调控，将中空开口木质素微球应用到功能物质负载和递送领域时，木质素微球装载功能物质后，开口的存在势必会导致功能物质的大量流失。有鉴于此，本发明是针对现有技术中存在的中空开口木质素微球的空腔和开口无法进行智能调控、难以满足功能物质的高效负载和递送需求的缺陷而做出的优化改进。受海洋水母生物形貌和捕食行为的启发，本发明以自组装制备的中空开口木质素微球为水母的“伞状体”，以温敏响应聚合物聚(如n
‑
异丙基丙烯酰胺)为水母的“触手”，利用电子转移活化再生原子转移自由基聚合反应(arget
‑
atrp)制备得到仿生水母结构的中空开口木质素基温敏微球。具体的，首先，为提供温敏单体反应的聚合位点，利用亲核取代反应对木质素原料进行改性，使木质素分子上接枝
‑
ch2‑
ch＝ch2和
‑
oco
‑
c(ch3)2br；然后，通过溶剂作用和疏水自组装将改性木质素制备成仿生水母的“伞状体”；最后，通过arget
‑
atrp将温敏单体与“伞状体”上的
‑
ch2‑
ch＝ch2和
‑
oco
‑
c(ch3)2br进行聚合反应，使温敏单体聚合生长成仿生水母的“触手”，最终得到仿生水母结构的中空开口木质素基温敏微球。在本发明的中空开口木质素基温敏微球中，至少有一个外部开口与内部中空结构相贯通。本发明制备得到的中空开口木质素基温敏微球的空腔体积和开口尺寸可通过温度进行智能调控。以装载布洛芬为例，中空开口木质素基温敏微球在25℃的装载率为65.0％，在50℃下的装载率为27.7％。25℃时中空开口木质素基温敏微球对布洛芬的装载率明显高于50℃的装载率，说明50℃时(高于最低临界溶解温度)“仿生触手”发生收缩，使中空开口木质素基温敏微球的内部空腔体积变小，即本发明的中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性，通过改变温度即能够有效控制中空开口木质素基温敏微球对功能物质的装载和释放，避免功能物质在运送过程中流失，提高了功能物质的运送成效。另外，“伞状体”上接枝的聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)能够在ph>13的强碱环境下自动收缩，对“伞状体”具有保护作用，拓展了中空开口木质素基温敏微球的应用范围。
27.与现有技术相比，本发明的优点在于：
28.1.本发明提供了一种中空开口木质素基温敏微球，通过中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成了具有仿生水母结构的中空开口木质素基温敏微球，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以温敏聚合物为水母触手，通过类似于
水母伞状体的开口中空结构提高了微球装载功能物质的能力，通过类似于水母触手的温敏聚合物提高了微球捕捉功能物质以及将功能物质牢牢圈在微球空腔内的能力。
29.2.本发明提供了一种中空开口木质素基温敏微球的制备方法，以工业木质素为原料，通过亲核取代反应对木质素原料进行改性，提高了木质素的反应活性，使木质素分子上接枝
‑
ch2‑
ch＝ch2和
‑
oco
‑
c(ch3)2br；通过溶剂作用和疏水自组装将改性木质素制备成水母仿生“伞状体”；通过arget
‑
atrp将温敏单体与“伞状体”上的
‑
ch2‑
ch＝ch2和
‑
oco
‑
c(ch3)2br进行聚合反应，使温敏单体聚合生长成水母仿生“触手”，最终得到仿生水母结构的中空开口木质素基温敏微球。本发明的制备方法具有原料来源广泛、原理简单、反应条件温和等优点。同时通过简单的控制原料配比等反应条件，可控制“伞状体”从单开口到多开口甚至闭口的转变，满足了不同的应用需求。
30.3.本发明还提供了中空开口木质素基温敏微球在装载和递送功能物质领域的应用，将本发明的中空开口木质素基温敏微球用于装载布洛芬时，在25℃时对布洛芬的装载率达到了65.0％，当温度升高至50℃时，对布洛芬的装载率为27.7％。本发明的中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性，通过改变温度即能够有效控制中空开口木质素基温敏微球的内部空腔容积和开口尺寸，实现对功能物质的装载和释放，避免功能物质在运送过程中流失，提高了功能物质的运送成效，并具有循环使用的优点。
附图说明
31.图1为本发明的中空开口木质素基温敏微球的制备原理示意图。
32.图2为本发明实施例1中木质素原料、木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2、ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br、中空开口木质素基温敏微球的核磁共振氢谱图。
33.图3为本发明实施例1至实施例4的中空开口木质素基温敏微球的扫描电子显微镜照片。
34.图4为本发明实施例1至实施例4的中空开口木质素基温敏微球的透射电子显微镜照片。
35.图5为本发明实施例1和实施例5的中空开口木质素基温敏微球的透射电子显微镜照片。
36.图6为聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)、本发明实施例1、实施例5至实施例7的中空开口木质素基温敏微球的dsc分析曲线图。
37.图7为本发明实施例8的中空开口木质素基温敏微球在25℃和50℃下对布洛芬的装载率图。
具体实施方式
38.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
39.以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
40.实施例1
41.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结
构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
42.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
43.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
44.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
45.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加入0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温(20℃～30℃)下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
46.s3：将5mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到10ml四氢呋喃中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
47.s4：将10mg中空开口木质素微球、270mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、5.2mg溴化铜、6mg n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入200mg抗坏血酸，将反应容器密封，在25℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
48.需要说明的是，本实施例中，还原剂的加入涉及到arget
‑
atrp的原理，在此反应机理中，二价铜离子需要被还原至一价铜离子，形成一价铜离子，才能使得反应开始，因此，反应体系中的还原剂(抗坏血酸)需要过量。在反应过程中，二价铜被还原剂还原成一价铜参与反应，然后反应致使一价铜变回二价铜，当一价铜完全消失时，反应终止。因此为确保反应原料尽可能反应，反应体系中需要一直存在一价铜，因此还原剂需要过量。而催化剂(铜离子与n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺)的多少决定反应的快慢，反应体系中只要存在催化剂即可加速反应。其他实施例中同此说明。
49.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
50.本发明的中空开口木质素基温敏微球的制备原理如图1所示，首先，为提供温敏单体反应的聚合位点，利用亲核取代反应对木质素原料进行改性，使木质素分子上接枝
‑
ch2‑
ch＝ch2和
‑
oco
‑
c(ch3)2br；然后，通过溶剂作用和疏水自组装将改性木质素制备成水母仿生“伞状体”；最后，通过arget
‑
atrp将温敏单体与“伞状体”上的
‑
ch2‑
ch＝ch2和
‑
oco
‑
c(ch3)2br进行聚合反应，使温敏单体聚合生长成水母仿生“触手”，最终得到仿生水母结构的中空开口木质素基温敏微球。可以理解，在本发明的中空开口木质素微球中，至少有一个外部开口与内部中空结构相贯通。图2示出了本发明实施例1中木质素原料、木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2、ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br、中空开口木质素基温敏微球的核磁共振氢谱图，从图2中可以看出，在制备的过程中不断出现新的质子峰，表明中空开口木质素基温敏微球
制备成功。
51.实施例2
52.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
53.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
54.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
55.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
56.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加入0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
57.s3：将10mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到10ml四氢呋喃中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
58.s4：将10mg中空开口木质素微球、270mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、5.2mg溴化铜、6mg n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入200mg抗坏血酸，将反应容器密封，在25℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
59.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
60.实施例3
61.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
62.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
63.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
64.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
65.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理
或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
66.s3：将15mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到10ml四氢呋喃中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
67.s4：将10mg中空开口木质素微球、270mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、5.2mg溴化铜、6mg的n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入200mg抗坏血酸，将反应容器密封，在25℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
68.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
69.实施例4
70.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
71.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
72.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
73.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
74.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加入0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
75.s3：将5mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到9ml四氢呋喃与1ml n,n
‑
二甲基甲酰胺中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
76.s4：将10mg中空开口木质素微球、270mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、5.2mg溴化铜、6mg n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入200mg抗坏血酸，将反应容器密封，在25℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
77.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
78.图3中示出了本发明实施例1至实施例4的中空开口木质素基温敏微球的扫描电子显微镜照片。图4中示出了本发明实施例1至实施例4的中空开口木质素基温敏微球的透射
电子显微镜照片。结合图3和图4可以看出，不同的制备条件下，得到的中空开口木质素基温敏微球的形貌和微球尺寸不同。随着ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br初始浓度的增加，仿生水母的“伞状体”逐渐从单孔变成多孔，且微球粒径变大。而随着n,n
‑
二甲基甲酰胺的体积比增大，“伞状体”的中空体积和开口尺寸变小，甚至消失。
79.实施例5
80.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
81.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
82.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
83.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
84.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
85.s3：将5mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到10ml四氢呋喃中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
86.s4：将10mg中空开口木质素微球、162mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、3.1mg溴化铜、3mg n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入200mg抗坏血酸，将反应容器密封，在65℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
87.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
88.图5示出了本发明实施例1和实施例5的中空开口木质素基温敏微球的透射电子显微镜照片。如图5所示，实施例5制备的中空开口木质素基温敏微球的开口处存在交联在一起的聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)，而实施例1制备的中空开口木质素基温敏微球的开口处并无交联的聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)。究其原因，主要在于实施例5中，65℃的制备温度高于聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)的最低临界溶解温度，致使制备过程中聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)收缩交联，使得接枝的一些聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)无法溶于水。
89.实施例6
90.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为
水母触手。
91.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
92.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
93.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
94.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
95.s3：将5mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到10ml四氢呋喃中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
96.s4：将10mg中空开口木质素微球、270mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、5.2mg溴化铜、6mg n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入200mg抗坏血酸，将反应容器密封，在65℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
97.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
98.实施例7
99.一种本发明的中空开口木质素基温敏微球，由中空开口木质素微球以及接枝到中空开口木质素微球上的温敏聚合物构成，该中空开口木质素基温敏微球具有仿生水母结构，以中空开口木质素微球为水母伞状体，以中空开口木质素微球上接枝的温敏聚合物为水母触手。
100.本实施例中，中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性和强碱收缩性。
101.一种上述本实施例的中空开口木质素基温敏微球的制备方法，包括如下步骤：
102.s1：将1g木质素、0.1g氢氧化钠溶于去离子水中，缓慢加入0.3g烯丙基溴，在40℃下以500rpm的速率搅拌反应12h；反应结束后，用盐酸将反应产物的ph值调至3，然后以10000rpm的转速进行离心处理或用透析袋透析处理24h，除去无机盐和未反应的烯丙基溴，将纯化处理后的反应产物真空干燥，得到木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2。
103.s2：将1g木质素
‑
ch2‑
ch＝ch2加入四氢呋喃中，再加0.6g 2
‑
溴异丁酰溴，室温下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后加入过量水终止反应，以10000rpm的转速离心处理或抽滤处理，真空干燥，得到ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br。
104.s3：将5mg ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br加入到10ml四氢呋喃中，搅拌速率为500rpm，以2ml/min的滴速将40ml去离子水滴加到溶有ch2＝ch
‑
ch2‑
木质素
‑
oco
‑
c(ch3)2br的有机溶液中，得到含有中空开口木质素微球的悬浮液；将悬浮液转移到透析袋中透析24h，除去残余有机溶剂，冷冻干燥得到中空开口木质素微球。
105.s4：将10mg中空开口木质素微球、540mg n
‑
异丙基丙烯酰胺、10.4mg溴化铜、10mg n,n,n',n,'n
”‑
五甲基二亚乙基三胺加入到20ml去离子水中，以1000rpm的速率搅拌均匀，然后充氮气除氧，加入600mg抗坏血酸，将反应容器密封，在65℃下以500rpm的速率搅拌反应24h；反应结束后，将反应混合物透析处理72h，除去无机盐、催化剂等杂质，冷冻干燥，得到中空开口木质素基温敏微球。
106.一种上述本实施例的制备方法制备所得的中空开口木质素基温敏微球，将其用于装载和递送功能物质。
107.图6示出了本发明实施例1、实施例5至实施例7的中空开口木质素基温敏微球的dsc分析曲线图。通过图6可以看出，中空开口木质素基温敏微球的最低临界溶解温度不同。当反应温度高于聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)的最低临界溶解温度时，聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)收缩，覆盖了仿生水母“伞状体”上的接枝位点，部分聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)未接枝到“伞状体”上。同时，温度升高，得到接枝聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)的仿生水母“触手”产物分子量越大，而分子量越大，产物的疏水性越低，接枝的聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)的最低临界溶解温度越低。表现在实施例1的中空开口木质素基温敏微球的疏水性高于实施例5、6、7；而实施例7中产物的最低临界溶解温度低于实施例5、6的产物，是由于n
‑
异丙基丙烯酰胺加入量多，产生的均聚物多且分子量大，导致产物疏水性低于实施例5、6产物的疏水性。
108.实施例8
109.考察本发明中空开口木质素基温敏微球的温敏特性，包括以下步骤：
110.(1)、将实施例5中制备得到的10mg中空开口木质素基温敏微球添加到10ml浓度为200μg/ml的布洛芬溶液中(v
dmf
/v
h2o
＝2/23)，在25℃下以500rpm的转速搅拌40min，超声5min，使中空开口木质素基温敏微球装载布洛芬(ibu@lthoms
‑
25℃)。
111.(2)、将实施例5中制备得到的10mg中空开口木质素基温敏微球添加到10ml浓度为200μg/ml的布洛芬溶液中(v
dmf
/v
h2o
＝2/23)，首先在25℃下以500rpm的转速搅拌30min，超声5min，然后在50℃下搅拌10min，使中空开口木质素基温敏微球装载布洛芬(ibu@lthoms
‑
50℃)。
112.(3)、分别将上述两种装载了布洛芬的中空开口木质素基温敏微球在10000rpm的转速下离心，并用体积分数20％以上的乙醇溶液洗涤，用高效液相色谱测定离心液和乙醇洗涤液中的ibu含量。
113.图7为本发明实施例8中中空开口木质素基温敏微球在25℃和50℃下对布洛芬的装载率图。从图7中可知，25℃下的装载率为65.0％，在50℃下的装载率为27.7％。25℃时中空开口木质素基温敏微球对布洛芬的装载率明显高于50℃的装载率，说明50℃时(高于最低临界溶解温度)“仿生触手”发生收缩，使中空开口木质素基温敏微球的内部空腔体积变小，即本发明的中空开口木质素基温敏微球具有温敏特性，通过温度可以重复控制中空开口木质素基温敏微球的空腔和开口尺寸，通过改变温度即能够有效控制中空开口木质素基温敏微球对功能物质的装载和释放，避免功能物质在运送过程中流失，提高了功能物质的运送成效。此外，“伞状体”上接枝的聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)在ph>13的强碱环境下能够自动收缩，对“伞状体”具有保护作用，拓展了中空开口木质素基温敏微球的应用范围。
114.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方
法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。