一步法制备生物相容的表面修饰可调两亲性Janus纳米颗粒及其应用

本发明涉及颗粒材料领域，特别涉及一种一步法制备生物相容的表面修饰可调两亲性janus纳米颗粒及其应用。

背景技术：

1、janus原是古罗马神话中双面神的名字，janus颗粒的概念最早由法国科学家degennes教授于1991年在其诺贝尔奖的演讲中提出，他巧妙地借用janus一词描述具有双重性质的颗粒，即一种颗粒的两个半球具有不同特性的结构。janus颗粒由于独特的性质使其可以适应复杂多相的使用环境。在工业领域，janus颗粒可以用于界面修饰，提高材料的表面活性和稳定性，从而改善产品的品质和性能；在农业领域，janus颗粒可以用于控制肥料的释放速率，提高作物的产量和品质；在化工领域，janus颗粒可以用于催化反应和分离纯化，提高化学反应的效率和产品的纯度；在生物领域，janus颗粒可以用于分子探针和靶向给药，帮助医生更准确地诊断和治疗疾病。

2、janus颗粒从性能上分为两亲性、温敏性、磁响应性、ph响应性等，其中两亲性janus纳米颗粒由于同时具有表面活性剂的性质和固体颗粒的效应，在稳定pickering乳液方面极具优势。

3、目前两亲性janus纳米颗粒主要采用表面改性法合成，即先合成janus纳米颗粒再对其表面修饰亲水材料使其实现两个半球两亲性，但是这种方法步骤繁琐，耗时较长；而一步法直接构建两亲性janus纳米颗粒的方法更为简单，但相对较难实现。因此提出一种简单高效的一步法制备两亲性janus纳米颗粒的方法具有至关重要的意义。这种新方法旨在简化制备过程，提高制备效率，同时保持janus颗粒的性能和质量。这种新方法将有望为janus纳米颗粒在各个应用领域带来更广泛的应用，推动相关产业的发展和创新。

技术实现思路

1、针对现有技术上的不足，本发明提供一种一步法制备生物相容的表面修饰可调两亲性janus纳米颗粒及其应用。本发明通过共沉淀和相分离制得两亲性janus纳米颗粒，制备方法简便易行，制备得到的两亲性janus颗粒的尺寸、组成和形貌均可进行精确调控，基于其两亲性结构，可作为表面活性剂，很好地稳定水油两相形成的乳液；同时可以包裹疏水性药物、功能纳米材料和/或功能高分子，以此实现在载药领域中的应用。此外，本发明制备的两亲性janus纳米颗粒具有良好的生物相容性，在生物医药、食品、化妆品等领域也有广阔的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明提供如下解决方案：

3、一步法制备生物相容的表面修饰可调两亲性janus纳米颗粒，包括以下步骤：

4、(1)将紫胶溶于四氢呋喃中，加热并搅拌至紫胶完全溶解后，加入聚乳酸和亲水改性的聚乳酸，得到有机相溶液；将表面活性剂溶于去离子水中，超声分散后得到水相溶液；

5、(2)将步骤(1)配制的水相溶液加热，将步骤(1)配制的有机相溶液快速注入水相溶液中，摇晃混合均匀，得到两亲性的紫胶-聚乳酸的janus纳米颗粒在水相溶液中的分散液；

6、(3)将步骤(2)制备得到的两亲性的紫胶-聚乳酸的janus纳米颗粒在水相溶液中的分散液放置在通风橱静置，离心，去除上清液，并用去离子水洗涤，得到两亲性janus纳米颗粒在去离子水中的分散液。

7、作为本发明的优选，在步骤(1)中，所述紫胶在1ml四氢呋喃中加入的质量范围为1-100mg；进一步优选的，所述紫胶在1ml四氢呋喃中加入的质量范围为1-50mg，所述紫胶为一种天然包裹材料，易溶于乙醇等有机溶剂和碱性溶液，但难溶于中性或酸性溶液。

8、所述聚乳酸在1ml四氢呋喃中加入的质量范围为1-100mg；进一步优选的，所述聚乳酸在1ml四氢呋喃中加入的质量范围为1-50mg，所述聚乳酸为一种合成的高分子材料，易溶于四氢呋喃但难溶于乙醇。

9、所述聚乳酸的分子量范围为1000-5000；进一步优选的，聚乳酸的分子量为3000。

10、所述亲水改性的聚乳酸包括聚乙二醇-聚乳酸、叶酸-聚乙二醇-聚乳酸、生物素-聚乙二醇-聚乳酸或者链酶亲和素-聚乙二醇-聚乳酸，聚乙二醇的分子量为1000-14000。

11、所述亲水改性的聚乳酸在总聚乳酸中的质量分数为0.5-10％。

12、所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或者吐温80。

13、所述表面活性剂在1ml去离子水中加入的质量分数范围为0.1-5％；进一步优选的，所述表面活性剂在1ml去离子水中加入的质量分数范围为0.8-2％。

14、作为本发明的优选，在步骤(2)中，所述制备过程需在65℃-90℃的水浴中进行，生成的颗粒可以在室温长时间稳定；进一步优选的，水浴温度为70℃。

15、所述有机相溶液注入到水相溶液时的注入速度为5ml/h-30ml/h；进一步优选的，注入速度为15ml/h-20ml/h。

16、所述有机相溶液与表面活性剂水溶液的体积百分比范围为1.67％-6.67％；进一步优选的，有机相溶液与表面活性剂水溶液的体积分数范围为1.67％-3.33％。

17、作为本发明的优选，在步骤(3)中，所述在通风橱静置的时间范围为4h-12h；进一步优选的，在通风橱静置的时间范围为6h-12h。

18、所述离心具体条件为：8000-15000rpm下离心5-15min；进一步优选的，所述离心具体条件为：10000-13000rpm下离心5-10min。

19、所述离心洗涤次数的范围为3次-10次；进一步优选的，离心洗涤次数为3次-5次。

20、所述两亲性janus纳米颗粒的尺寸、组成和形貌可通过调整紫胶、聚乳酸的含量以及亲水改性的聚乳酸在总聚乳酸中的质量分数进行精确调控。

21、一种两亲性janus纳米颗粒稳定的水包油/油包水乳液的制备方法，将上述制备得到的两亲性janus纳米颗粒在去离子水中的分散液加入油相，使油相和分散液的体积比为1:1，涡旋混合0.5-5min，得到两亲性janus纳米颗粒稳定的水包油乳液或者油包水乳液。

22、作为本发明的优选，当紫胶半球直径/聚乳酸半球直径大于1时，得到两亲性janus纳米颗粒稳定的水包油乳液；当紫胶半球直径/聚乳酸半球直径小于1时，得到两亲性janus纳米颗粒稳定的油包水乳液。

23、作为本发明的优选，所述的油相为蚕丝油、硅油、正十六烷或者十四氟己烷。

24、通过在有机相溶液中添加疏水性药物、功能纳米材料和/或功能高分子，可将上述制备得到的janus纳米颗粒应用在药物装载领域。

25、本发明的有益效果如下：

26、(1)本发明提出一种生物相容的表面修饰可调两亲性janus纳米颗粒及其一步法制备方法，具有便捷、高效、绿色的特点，所用材料和溶剂均无毒无害，该方法解决了传统两亲性janus纳米颗粒制备步骤繁琐等问题，有望直接应用于食品、化妆品、制药等行业，有规模化生产的前景。

27、(2)本发明所用方法，实验过程中不会有有害物质产生，所制得的两亲性janus纳米颗粒具有良好的生物相容性，对人体无毒无刺激，可应用于生物医学领域。

28、(3)本发明所制得两亲性janus纳米颗粒表面修饰可调，可用于快速制备稳定的水包油/油包水乳液。

29、(4)本发明所制得生物相容的表面修饰可调两亲性janus纳米颗粒可用于药物装载领域。