木質(zhì)素微膠囊及其制備方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119要求于2014年10月31日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第 10-2014-0149941號(hào)的優(yōu)先權(quán)及由其產(chǎn)生的所有權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)內(nèi)容涉及木質(zhì)素微膠囊及其制備方法。更特別地，本公開(kāi)內(nèi)容涉及具有微 米/納米結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素微膠囊及其制備方法。
[0004] 關(guān)于國(guó)家I持研究開(kāi)發(fā)的說(shuō)明
[0005] 本研究在韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院的監(jiān)督下受到韓國(guó)科學(xué)資訊通信技術(shù)和未來(lái)規(guī)劃 部（Ministry of Science，ICT and Future Planning)(融合商業(yè)研究項(xiàng)目（Convergence commercialization research project)，項(xiàng)目編號(hào)：應(yīng)用商業(yè)-13-21-KAERI 以及 KIST Jeonbuk分支研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2Z04270)的支持。
【背景技術(shù)】
[0006] 木質(zhì)素是存在于木質(zhì)化植物（如針葉樹(shù)或闊葉樹(shù)）細(xì)胞壁中的天然高分子化合 物和脂溶性酚聚合物。木質(zhì)素由于其特征性的無(wú)定形結(jié)構(gòu)而經(jīng)不起酸水解，并且具有其中 C3-C6苯基丙烷基團(tuán)的構(gòu)成單元通過(guò)碳-碳鍵或醚鍵縮合的化學(xué)結(jié)構(gòu)。最近，生物質(zhì)作為用 于生物能的原材料的重要性增加，因此，關(guān)于木質(zhì)素膠囊化、木質(zhì)素原纖化以及通過(guò)引入木 質(zhì)素生物合成和分子生物學(xué)技術(shù)中所涉及的酶的特性來(lái)控制生物質(zhì)中的木質(zhì)素含量已進(jìn) 行了許多研究。
[0007] 自愈合（self-healing)或自恢復(fù)（self-restoring)系統(tǒng)是指設(shè)計(jì)成具有以下性 質(zhì)的系統(tǒng)：通過(guò)其可以根據(jù)具體環(huán)境（如熱、電和光）檢測(cè)到一些缺陷并自發(fā)地恢復(fù)而不需 要人工操作。在這樣的系統(tǒng)中，伊利諾伊大學(xué)厄本那香檳分校（UIUC)(美國(guó)）的White教 授在Nature，2001中已提出了使用微膠囊的自愈合材料的應(yīng)用。特別地，將微膠囊添加到 聚合物基體中，向聚合物基體施加外力以使聚合物基體被損壞，被損壞部分周圍的膠囊壁 材料破裂，然后內(nèi)部的核材料（固化劑或基體增強(qiáng)材料等）排出使得聚合物基體恢復(fù)其原 始的物理性質(zhì)。
[0008] 碳納米管具有纏繞成圓柱形的石墨烯層。碳納米管憑借其電性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)作為 可適用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的一維納米材料獲得了許多關(guān)注。然而，由于納米材料所獨(dú)有的強(qiáng) 內(nèi)聚力，應(yīng)用碳納米管存在許多限制。為了解決這樣的問(wèn)題，已提出了使用多種類型的分散 劑、聚合物、DNA、蛋白質(zhì)等的非共價(jià)功能化方法。特別地，關(guān)于通過(guò)使用木質(zhì)素在溶劑存在 下穩(wěn)定并有效控制碳納米管的分散性進(jìn)行了研究。
[0009] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0010] 非專利f獻(xiàn)
[0011] Mariarosaria Tortora.等，Biomacromolecular 15,1634-1643(2014)
[0012] S. R. White 等，Nature 409, 794-797 (2001)
[0013] Olivier Rochez 等，J Mater Sci 48(14)，4962-4964(2013)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本公開(kāi)內(nèi)容涉及提供木質(zhì)素微膠囊及其制備方法，所述木質(zhì)素微膠囊具有高產(chǎn)量 以及優(yōu)化的膠囊顆粒尺寸、尺寸分布和釋放量。
[0015] 本公開(kāi)內(nèi)容還涉及提供木質(zhì)素微膠囊及其制備方法，所述木質(zhì)素微膠囊通過(guò)添加 碳納米管作為其核材料而具有改善的電性質(zhì)。
[0016] 在一個(gè)總體方面中，提供了木質(zhì)素微膠囊，其包含木質(zhì)素作為殼材料以及油和/ 或碳質(zhì)材料作為核材料。
[0017] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述木質(zhì)素微膠囊的尺寸可以為10nm至1 μπι。
[0018] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述木質(zhì)素微膠囊可以在疏水環(huán)境下釋放油。
[0019] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，所述碳質(zhì)材料可以是碳納米管。
[0020] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，所述碳納米管可以是分散的碳納米管。
[0021] 根據(jù)再一個(gè)實(shí)施方案，所述木質(zhì)素微膠囊可以在疏水環(huán)境下釋放碳納米管。
[0022] 在另一個(gè)總體方面中，提供了用于制備木質(zhì)素微膠囊的方法，其包括：形成包含木 質(zhì)素、油和水的水包油（0/W)乳液以及進(jìn)行聚合以獲得木質(zhì)素微膠囊。
[0023] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，可在包含油和水的水包油（0/W)乳液中進(jìn)行木質(zhì)素的界面聚 合。
[0024] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述界面聚合可以通過(guò)超聲聚合進(jìn)行。
[0025] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，所述超聲聚合可以通過(guò)26W至91W的超聲聚合功率進(jìn)行。
[0026] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，所述超聲聚合可以進(jìn)行40秒至90秒。
[0027] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，木質(zhì)素可以以5重量％至20重量％的濃度使用。
[0028] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，木質(zhì)素：油之比可以在5 : 1至20 : 1的范圍中。
[0029] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，所述乳液還可以包含碳質(zhì)材料。
[0030] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，所述方法可以包括：形成其中分散有碳質(zhì)材料的油；以及 向所述其中分散有碳質(zhì)材料的油中添加木質(zhì)素和水以形成水包油（0/W)乳液。
[0031] 根據(jù)再一個(gè)實(shí)施方案，所述碳質(zhì)材料可以是碳納米管。
[0032] 本文公開(kāi)的木質(zhì)素微膠囊提供了以下效果。
[0033] 第一，本文公開(kāi)的木質(zhì)素微膠囊包括其中木質(zhì)素實(shí)現(xiàn)抗菌性質(zhì)的酚結(jié)構(gòu)，并因此 其可形成為具有抗菌性。因此，木質(zhì)素微膠囊可用作復(fù)合材料中的添加劑。
[0034] 第二，木質(zhì)素微膠囊可形成為允許釋放其核材料，所述核材料可包含具有高分散 性的材料如油，因此木質(zhì)素微膠囊可用作碳納米管的分散穩(wěn)定劑。
[0035] 第三，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了通過(guò)其可優(yōu)化木質(zhì)素微膠囊的特定尺寸和/或 核材料釋放量的條件。因此，通過(guò)使用所述條件，可獲得尺寸和/或核材料釋放量適用于具 體情況的納米尺寸的木質(zhì)素微膠囊，并且可由其制造納米纖維或納米網(wǎng)。
[0036] 第四，本文公開(kāi)的木質(zhì)素-碳納米管微膠囊包含具有優(yōu)良自恢復(fù)性質(zhì)的碳納米管 作為核材料。因此，在制造包含木質(zhì)素-碳納米管微膠囊的納米纖維或納米網(wǎng)時(shí)，可使得納 米纖維或納米網(wǎng)能夠在特定環(huán)境下釋放碳納米管，使得其可被用作醫(yī)用材料，如傷口恢復(fù) 碳納米纖維或使傷口部位（如真皮）恢復(fù)的疏水性藥物遞送系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于制備木質(zhì)素微膠囊的方法的示意圖。
[0038] 圖2a至2c分別示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案獲得的木質(zhì)素微膠囊的共聚焦顯微鏡圖 像、其掃描電子顯微鏡（SEM)圖像和其透射電子顯微鏡（TEM)圖像。
[0039] 圖3是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的木質(zhì)素微膠囊的釋放行為的攝影圖像。
[0040] 圖4a至4c示出了說(shuō)明在使用根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的木質(zhì)素微膠囊時(shí)碳納米管的高 分散性的攝影圖像。
[0041] 圖5a至5c分別示出了：說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的通過(guò)使用不同木質(zhì)素含量獲得 的木質(zhì)素微膠囊的尺寸的曲線圖，木質(zhì)素濃度為5%的木質(zhì)素微膠囊的SEM圖像，以及說(shuō)明 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的通過(guò)使用不同木質(zhì)素含量獲得的木質(zhì)素微膠囊中的核材料釋放量的 圖。
[0042] 圖6a至6c分別示出了：說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的通過(guò)使用不同木質(zhì)素：油之比 獲得的木質(zhì)素微膠囊的尺寸的圖，木質(zhì)素：油之比為10 : 1的木質(zhì)素微膠囊的SEM圖像， 以及說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的通過(guò)使用不同木質(zhì)素：油之比獲得的木質(zhì)素微膠囊中的核 材料釋放量的圖。
[0043] 圖7a至7c分別示出了：說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的通過(guò)使用不同超聲聚合功率獲 得的木質(zhì)素微膠