Получение сферических полых частиц – одна из важных задач современной технологии, решение которой даст ключ к новым материалам для различных биомедицинских приложений. Классическим подходом является темплатный синтез, заключающийся в нанесении слоя полимера на сферический шаблон. Однако при этом возникает ряд трудноразрешимых задач, а именно удаление шаблона и введение активного вещества внутрь частицы. Однако, недавно предложен новый метод получения полых частиц, которые могут быть в дальнейшем «запечатаны».
Частицы микронного размера были приготовлены двумя путями. В первом случае продажные частицы полимера (использовался полиметилметакрилат и полистирол), взвешенные в воде под действием подходящего растворителя «разбухали», после чего проводилась обработка жидким азотом. Далее растворитель был удален испарением ниже 0оС. При малых коэффициентах «разбухания» формировалась структура с одной полостью, при больших возможно образование пор на внешней поверхности. Лед дополнительно стабилизирует структуру, предотвращая схлопывание полостей. На рис.1 приведена схема процесса получения частиц этим методом.
Однако этот метод имеет ограничения, связанные со сложностью получения исходных частиц кристаллических полимеров (поликапролактон, поли-L-лактид) подходящего микрометрового диаметра с узким распределением по размеру. Поэтому применялся второй метод, который отличается тем, что прекурсорами являются не продажные частицы, а эмульсия раствора полимера, что позволяет получать частицы из кристаллических полимеров. На рис. 2 приведена схема синтеза для этого случая.
На рис.3 приведены структуры, которые были получены из продажных частиц полистирола (А), при отношении суспензии к растворителю (в данном случае использовался стирол) 1:1 (В) и 1:2 (С).
При помощи отжига или обработки полученных частиц раствором полимера становится возможным закрыть полости, что делает эти структуры перспективными для использования в медицинских приложениях, в т.ч. в точечной доставке лекарств. Для демонстрации был выбран процесс инкапсулирования родамина. После центрифугирования родамин был введен в полости частиц, после чего частицы были запечатаны обработкой в диоксане при 40оС. Далее изучался процесс высвобождения родамина в фосфатном буферном растворе, который показал, что в случае биоразлагаемого PCL процесс проходит сравнительно быстро, даже в отсутствие белков, а полистирол не высвобождает родамин, что свидетельствует о высокой степени устойчивости и «прочности» этих частиц.
Результаты опубликованы в работе "Microscale Fish Bowls: A New Class of Latex Particles with Hollow Interiors and Engineered Porous Structures in Their Surfaces" (DOI:10.1021/la702324q).
Николай Бородинов.
