CN104128136B - 微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用。该方法是在微纳米尺度下通过精确控制具有特殊核壳结构的材料交联反应的进行，实现单层到多层复杂结构的微纳米凝胶粒子的可控制备，并可精细调控和优化各层凝胶粒子的物理和化学性质。该微纳米凝胶粒子在药物输送、组织工程、生物传感、生物成像、化学分离以及催化等许多领域有着广泛的应用，如基于双硫键重排构筑的微纳米凝胶粒子具有良好的生物相容性和生物降解性，有望应用于药物输送和疾病诊断等领域。

Description

微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用。

背景技术

溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体(在干凝胶中也可以是气体)，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。微纳米凝胶粒子为颗粒大小在微米或纳米级别的凝胶粒子。

微纳米凝胶粒子自其发现以来在广泛的领域内得到了应用，如生物医药、催化反应和自组装等领域，但仍存在不少缺点：(1)生物相容性差，需经处理后方可使用；(2)不具备生物降解性；(3)纳米级别的凝胶制备方法较不成熟；(4)制备过程难以控制，无法精确控制所获得的微纳米凝胶粒子的粒径、交联度、吸水性、表面形貌等性质。微纳米凝胶粒子种类繁多，按照材料的降解性能可分为两大类：(1)可生物降解型；(2)不可生物降解型。现有的微纳米凝胶粒子大多属于不可降解的微米凝胶粒子。可生物降解型微纳米凝胶粒子主要采用现今已经临床医学证明并得到广泛应用的可降解原料加以合成，通常按其材料来源可分为天然和合成两大类：(1)天然的可降解型高分子包括多糖类(淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸和甲壳素等)和多肽类(胶原等)等；(2)合成的可降解型高分子包括聚酯(乳酸、乙醇酸、ε-己内酯的均聚物及它们的共聚物)、聚氨酯、聚氨基酸及其衍生物类等。

制备微纳米凝胶粒子的技术很多，包括液相制备技术、模板制备技术、流体制备技术、真空喷雾干燥技术、过膜技术，以及多种方法联合应用的技术等。液相制备技术可分为乳液法和自组装法，优势是方法成熟，应用广泛，利用分子特异性质，可制备多种复杂结构等，缺陷是进程较难调控，直观性不强，难以精确调控等。模板制备技术可分为刻印法和微模具制备法，优势是直观，简单，外观多样等，缺陷为受模板限制，难实现纳米尺度凝胶粒子制备，内部复杂结构调控难实现等。流体制备法为在流动的液体中制备微纳米凝胶的方法，优势是直观，简单，外观多样，制备量大等，缺陷是受设备限制，难以实现纳米尺度凝胶制备，内部复杂结构调控难实现。此外还有一些制备技术适合制备特殊要求的凝胶粒子，适用于特定聚合物等，但普遍存在可调控性不强，应用范围不广的缺点。以上的技术可以制备不同材质的、粒径从几纳米到几百微米，呈单一结构或多孔结构，具有球状、棒状、板状、碟状、锥状等不同形状、不同结构、不同大小的微纳米凝胶粒子，也可制备用一种或几种材料、呈单层或多层结构的复合结构微纳米凝胶粒子，以满足各种不同生物医药、催化反应和自组装等应用的需要。然而现有技术无法实现在微纳米尺度下的单层或多层结构凝胶粒子的可控制备，以及凝胶粒子的物理和化学性质的精确调控，因而亟待需要发展一种能够实现在微纳米尺度下可精确调控物理和化学性质的凝胶粒子的定制化制备新技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳米凝胶粒子及其可控制备方法与应用。

本发明提供的单层或双层或三层或n+3层微纳米凝胶粒子的可控制备方法，为如下(一)、(二)、(三)或(四)所示：

(一)制备单层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

1)制备具有核壳结构的聚合物I，所述核壳结构的聚合物I中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

2)将步骤1)所得聚合物I分散于介质中形成聚合物溶液，使构成所述聚合物I的核的材料发生交联反应并且使构成所述聚合物的壳部分或完全离去，控制所述交联反应的时间来调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到单层微纳米凝胶粒子；

(二)制备双层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

3)向所述方法(一)步骤2)中交联反应后的体系中加入聚合物I的水溶液或聚合物II的水溶液，进行交联反应并且使构成所述聚合物I或II的壳部分或完全离去，并通过控制交联反应的时间调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到双层微纳米凝胶粒子；

所述聚合物II为具有核壳结构的聚合物，其中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

(三)制备三层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

4)向所述方法(二)中所述步骤3)中交联反应后的体系中加入聚合物I的水溶液或聚合物II的水溶液或聚合物III的水溶液，进行交联反应并且构成所述聚合物I或II或III的壳部分或完全离去，并通过控制交联反应的时间调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到三层微纳米凝胶粒子；

所述聚合物III为具有核壳结构的聚合物，其中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

(四)制备n+3层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

在所述方法(三)的步骤4)之后，重复所述步骤4)n次，得到n+3层微纳米凝胶粒子；所述n为自然数。

上述本发明提供的具有特殊核壳结构材料的制备方法，是先各自合成核和壳材料，通过核的表面修饰及壳的端基改性，经合适条件将核壳之间由刺激响应重排的化学键连接，形成核壳易分离的特殊材料。

上述方法的步骤1)中，在刺激响应下重排的化学键为双硫键、双硒键或席夫碱键；

所述步骤2)-4)中，聚合物在所述聚合物溶液中均形成微纳米液滴；

交联反应可通过调控外界刺激响应进行；所述外界刺激相应具体选自光刺激、温度刺激、酸或碱刺激、电场刺激、磁场刺激、超声刺激和生物功能分子刺激中的至少一种。核PJ与壳PL之间由刺激响应重排的化学键所连接，如光敏、热敏、酸碱敏感、电响应、磁响应、超声及生物分子响应的化学键。通过调控外界刺激如光、温度、酸碱、电场、磁场、超声及生物功能分子，可诱导、终止和再激发核壳的分离，导致核的可控交联和壳的离去，从而实现凝胶的可控制备。

所述步骤2)中，介质为水；

所述聚合物I在聚合物I的水溶液中的质量百分比浓度为30-50％，具体为35％、38％、40％、41％、43％、44％、45％、50％、35-50％、40-50％、30-45％或35-45％；

所述聚合物II在聚合物II的水溶液中的质量百分比浓度为30-50％，具体为35％、38％、40％、41％、43％、44％、45％、50％、35-50％、40-50％、30-45％或35-45％；

所述聚合物III在聚合物III的水溶液中的质量百分比浓度为30-50％，具体为35％、38％、40％、41％、43％、44％、45％、50％、35-50％、40-50％、30-45％或35-45％。

若在实施外界刺激前，通过合适分散技术如(反相)乳液法、自组装法、微纳米压印法、微纳米模塑法和微纳米流体法等手段将体系微纳米化，如分散为微纳米液滴，而后再施加和调控外界刺激，在微纳米尺度下诱导、终止和再激发核壳的分离，导致核的可控交联和壳的离去，从而实现微纳米凝胶粒子的可控制备。

所述聚合物I、聚合物II和聚合物III中，核均选自三臂聚合物、多臂聚合物、树形聚合物、天然高分子、无机纳米粒子、金属纳米粒子和金属氧化物纳米粒子中的至少一种；

具体选自超支化聚酰胺、超支化聚胺基酰胺、超支化聚酯、超支化聚胺基酯、树枝状聚酰胺、树枝状聚胺基酰胺(PAMAM)、超支化聚丙烯酰胺(poly(BAC2-AEPZ1))、树枝状聚酯、树枝状聚胺基酯、星形多臂聚苯乙烯(Star-PS)、星形多臂聚异丙基丙烯酰胺(Star-PNIPAM)、星形多臂甲基丙烯酸甲酯(Star-PMMA)、聚笼形倍半硅氧烷(POSS)、实心或中空纳米硅球(SiNPs)、金银纳米粒子(AuNPs、AgNPs)和四氧化三铁磁性纳米粒子中的至少一种；

更具体为重均分子量为1.7万的poly(BAC2-AEPZ1)、重均分子量为2000的PNIPAM、重均分子量为5000的PS或具有对称的8臂笼型结构且直径为2纳米且重均分子量为1008的POSS；

所述三臂聚合物、多臂聚合物和树形聚合物的重均分子量均为3百至1千万，具体为1千至50万，更具体为5千至10万，更具体为重均分子量为20112的PAMAM第四代树枝状分子；

所述无机纳米粒子、金属纳米粒子和金属氧化物纳米粒子的粒径为1纳米至500微米，具体为1纳米至50微米，更具体为1纳米至1微米，更具体为12纳米；

所述聚合物I、聚合物II、聚合物III中，所述壳选自亲水或疏水的线形和支化聚合物中的至少一种；

所述亲水或疏水的线形或支化聚合物的重均分子量为1百至1百万，具体为3百至5万，更具体为5百至5千；

具体选自聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚甲基丙烯酸羟乙酯、羧甲基淀粉(CMS)、醋酸淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺、聚马来酸、聚天冬氨酸(PASP)、聚环氧琥珀酸(PESA)、纤维素醚、甲壳质、黄原胶和植物胶中的至少一种；

更具体为重均分子量为5百至5千或750-1000或750-2000或750-3200或2000-3200的PEG、重均分子量为1200-3200的PAA、重均分子量为5000的CMS、重均分子量为600的PASP或重均分子量为1000的PESA；

所述步骤1)所得具有核壳结构的聚合物PJ-PL具体可为poly(BAC2-AEPZ1)-CMS、poly(BAC2-AEPZ1)-PAA、poly(BAC2-AEPZ1)-PEG、poly(BAC2-AEPZ1)-PMAA、PAMAM-PASP、PAMAM-PESA、POSS-PAM、POSS-PEG、Star-PS-PEG、Star-PS-CMC、Star-PNIPAM-PESA、SiNPs-PEG、AuNPs-PAA、AuNPs-PEG、AgNPs-PAA和AgNPs-PEG中的至少一种；

更具体的，所述聚合物PJ-PL为具有4条臂且每条臂均为重均分子量为2000的PNIPAM且PESA的重均分子量为1000的Star-PNIPAM-SeSe-PESA、具有4条臂且每条臂均为重均分子量为5000的PS且PEG的重均分子量为2000的Star-PS-PEG或poly(BAC2-AEPZ1)-CMS；

其中，poly(BAC2-AEPZ1)-PAA中，核poly(BAC2-AEPZ1)的重均分子量为5千至3万，更具体为1.7万，壳层PAA的重均分子量为5百至5千，更具体为1200-3200；

poly(BAC2-AEPZ1)-PEG中，核poly(BAC2-AEPZ1)的重均分子量为5千至3万，更具体为1.7万，壳层PEG的重均分子量为5百至5千，更具体为750-1000或750-2000或750-3200或2000-3200。

所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，所述交联反应的体系的pH值均为7-14，具体可为12、12.8、13.3、13.5、13.9、12-14、12.8-13.9或13.3-14；

所述交联反应的时间为1-24小时，具体为1、2、4、6、8、16、20、24、2-24、4-20、6-16、8-24、2-20、4-24或8-20小时；

所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，所述交联反应的体系均由所述聚合物溶液、有机溶剂和表面活性剂组成；

所述步骤2)至步骤4)的交联反应中，通常采用表面活性剂稳定微纳米液滴；所述表面活性剂选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、聚山梨酯(吐温)、卵磷脂、氨基酸、甜菜碱和季铵化物中的至少一种，具体选自span80和tween80中的至少一种。

构成核的原料、构成壳的原料、表面活性剂及溶剂之间的用量比不需要限定，只需要能形成稳定的交联体系即可。

所述步骤2)至步骤4)分散步骤中，分散的方法选自乳液法、反相乳液法、自组装法、微纳米压印法、微纳米模塑法和微纳米流体法中的至少一种。上述分散方法均为常规方法。

所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，在所述交联反应完成之后，还包括如下步骤：将交联反应后的体系中和至中性，离心，移除上层油相，取下层乳液。

按照上述方法制备得到的单层或双层或三层或n+3层微纳米凝胶粒子，也属于本发明的保护范围。其中，所述n为自然数。所述粒子的形貌为球状、棒状、板状、碟状或锥状；粒径为5纳米至900微米。该粒径为按照常规方法真空干燥后的粒径。

具体的，所述单层微纳米凝胶粒子的粒径具体可为79nm、82nm、111nm、130nm、133nm、150nm、155nm、190nm、16μm、28μm、32μm、50μm、85μm、79nm-85μm、150-190nm、82nm-50μm、111nm-32μm、130nm-28μm或133nm-16μm；

所述双层微纳米凝胶粒子中，核的直径可为40-100nm，更具体可为80-100nm；壳的厚度为40-150nm，更具体可为100nm或150nm；

三层微纳米凝胶粒子中，最内层的直径具体可为70nm-75μm、70nm-45μm或45μm-75μm，中间层的厚度具体可为80nm-85μm、80nm-45μm或45μm-85μm，最外层的厚度具体可为100nm-110μm、100nm-80μm或80μm-110μm。

进一步通过光、热或化学腐蚀等方法将其中某层腐蚀，可得到更多更复杂的多层不同镂空结构。

各层中所用的材料可为单组分或几种组分的混合物，可相同，也可不同。各层形貌结构可为球状、棒状、板状、碟状、锥状，不同层的形貌可相同，也可不同。每层的厚度为几纳米至数百微米，可依据需要自由调节。

凝胶粒子中每一层的物理和化学性质均可通过分子设计、材料选择、交联体系选择及交联度控制等因素来实现调控，这里物理和化学性质包括形貌、密度、吸水性、药物释放速率、降解时间、颜色、熔点、光敏、温敏特性、红外吸收、紫外吸收、荧光特性等。

上述本发明提供的微纳米凝胶粒子在药物控制释放、组织工程、催化反应或物质纯化中的应用，也属于本发明的保护范围。

具体的，以酸碱敏感的双硫键连接的核壳结构的材料为例来说明本发明提供的微纳米凝胶粒子的可控制备方法。

此类材料的交联机理为巯基双硫键交换反应，由于核壳的结构和性能差异，经合理设计，可实现单向的交换，导致核及壳的有序分离：核的交联和壳的离去。

该方法具体是在碱性条件下巯基负离子进攻双硫键，形成新的巯基负离子和双硫键，在此过程中触发核壳分离-壳的离去及核的交联，凝胶结构的交联度随时间逐渐增加，而核壳分离过程随着体系pH值降低至中性而停止，即得到稳定的低交联度的疏松凝胶材料；将疏松凝胶材料再次碱化，上述过程又可继续发生，可得到高交联度的紧实凝胶材料，故交联过程为原位活性可控的交联。采用乳液分散的方法可将溶液均匀分散成大量相对稳定的微纳米小液滴，调控微纳米液滴的酸碱度控制交联反应进程，实现微纳米凝胶粒子的可控制备。其中凝胶粒子的物理和化学性质如结构、形貌、粒径等可简单通过控制体系酸碱度和交联时间进行精细调控。同时，也通过选择不同核或壳结构的材料制备不同功能的微纳米凝胶粒子。

在此基础上，以凝胶粒子为种子，在体系中加入另一组分，可以是同种材料或者不同材料，控制各组分的交联时间及体系酸碱度，可得到两层的微纳米凝胶粒子。

同理，以此两层结构微纳米凝胶粒子为种子，再在体系中加入第三组分，控制各层的交联时间及体系酸碱性，可得三层微纳米凝胶粒子。

依此类推，可得到更多层的微纳米凝胶粒子。

本发明提供的微纳米凝胶粒子，经特殊设计可使得核和壳均具有良好生物相容性，所得微纳米凝胶粒子通过双硫键等化学键交联，而双硫键在细胞外环境下可稳定存在，但在细胞内中的谷胱甘肽作用下断裂从而实现凝胶粒子的解体，故而该方法可制备生物降解型的单层到多层复杂结构的微纳米凝胶粒子。通过调控并优化凝胶粒子各层各组分的物理和化学性质如降解性、粒径等，有望在药物输送和疾病诊断等方面取得广泛的应用。

本发明是在微纳米尺度下通过精确控制具有特殊核壳结构的材料交联反应的进行，实现单层到多层复杂结构的微纳米凝胶粒子的制备，并可精细调控和优化各层凝胶粒子的物理和化学性质。该微纳米凝胶粒子在药物输送、生物传感、生物成像、化学分离以及催化等许多领域有着广泛的应用，如基于双硫键重排构筑的微纳米凝胶粒子具有良好的生物相容性和生物降解性，有望应用于药物输送和疾病诊断等领域。

附图说明

图1为动态光散射表征的纳米凝胶粒径与交联时间的关系。

图2为交联时间为1、4和16小时的纳米凝胶粒子的透射电镜照片。

图3为原子力显微镜表征的纳米凝胶粒径与交联时间的关系。

图4为不同交联时间的纳米凝胶粒子降解情况随交联时间变化的透射电镜照片。

图5为交联时间1小时的纳米凝胶粒子在a)BHK21，b)HEK293和c)L929细胞中存活率与粒子浓度的关系。

图6为层层不同交联时间双层双组分球形可降解型纳米凝胶的透射电镜照片，其中，a为内层交联6小时-外层交联1小时的双层核壳纳米凝胶粒子，b为内层交联6小时-外层交联2小时的双层核壳纳米凝胶粒子。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。下述实施例中所述分子量如无特别说明，均为重均分子量。

实施例1、制备单层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-PEG：

于甲醇中将制备核PJ_I的原料也即N，N’-双丙烯酰胱胺(BAC，20mmol)及N-氨乙基哌嗪(AEPZ，10mmol)混匀加热至50℃反应6天，再加入制备壳PL_I的原料胺基聚乙二醇(PEG-NH₂，15mmol)，加热至60℃反应7天，于大量乙醚中沉淀，再将沉淀物用少量甲醇溶解后，于体积比为1∶20的浓盐酸和丙酮的混合液中进行质子化反应5分钟，以将核和壳之间用双硫键连接到一起，收集所得沉淀真空干燥得到具有核壳结构的聚合物poly(BAC2-AEPZ1)-PEG，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物具有可交联的核PJ_Ipoly(BAC2-AEPZ1)，分子量为1.7万，及可离去的壳PL_IPEG，单个PEG的分子量为750，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-PEG分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，其质量百分浓度为40％；

配制31mL由质量比为98∶1∶1的正癸烷、表面活性剂span80及tween80组成的溶液，其中，正癸烷为有机溶剂和分散相，设置搅拌转速为1400rpm，在此溶液中加入31μL所得PJ₁-PL_I的水溶液，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为12.1，交联反应1小时后将交联反应所得乳液体系倒入4mL饱和NH₄Cl的水溶液中，中和反应体系至中性，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为800nm，真空干燥后的直径为190nm，充分吸水后的直径为850nm。

按照与上完全相同的方法制备单层微纳米凝胶粒子，仅将交联时间替换为2、4、8、16和24小时。

所得交联时间为2小时的单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为610nm，真空干燥后的直径为155nm，充分吸水后的直径为736nm；

所得交联时间为4小时的单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为470nm，真空干燥后的直径为133nm，充分吸水后的直径为510nm；

所得交联时间为8小时的单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为272nm，真空干燥后的直径为111nm，充分吸水后的直径为368nm；

所得交联时间为16小时的单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为122nm，真空干燥后的直径为82nm，充分吸水后的直径为199nm；

所得交联时间为24小时的单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为112nm，真空干燥后的直径为79nm，充分吸水后的直径为173nm。

该实施例所得poly(BAC2-AEPZ1)-PEG单层微纳米凝胶粒子的动态光散射(DLS)表征结果统计如图1所示。

由图可知，通过控制不同的交联时间，可以得到流体力学半径为180-850nm的单层微纳米凝胶粒子，交联时间越长，所得微纳米凝胶粒子的粒径越小，故可根据需要自由调整单层微纳米凝胶粒子的交联度和流体力学半径等性质。

该实施例所得poly(BAC2-AEPZ1)-PEG单层微纳米凝胶粒子的透射电镜(TEM)照片如图2所示，从左到右交联时间依次为1、4和16小时的凝胶粒子。

由图可知，通过控制不同的交联时间，可以得到真空干燥后的直径为79-190nm的具有不同交联度和粒径等性质的单层微纳米凝胶粒子。

该实施例所得poly(BAC2-AEPZ1)-PEG单层微纳米凝胶粒子的原子力显微镜(AFM)表征结果统计如图3所示，为凝胶粒子的粒径随交联时间1-24小时变化的曲线。

由图可知，通过控制不同的交联时间，可以得到充分吸水后的直径为180-850nm的具有不同交联度和粒径等性质的单层微纳米凝胶粒子。

该实施例所得poly(BAC2-AEPZ1)-PEG单层微纳米凝胶粒子的降解情况的透射电镜(TEM)照片如图4所示，为从上到下交联时间依次为1、8和24小时的纳米凝胶粒子降解情况随交联时间变化的照片。

由图可知，通过控制不同的交联时间，可以得到完全降解时间随交联时间递增的单层微纳米凝胶粒子，可根据需要自由调整单层微纳米凝胶粒子的降解时间和降解程度等性质。

该实施例所得poly(BAC2-AEPZ1)-PEG单层微纳米凝胶粒子的细胞毒性很小，在a)BHK21，b)HEK293and c)L929(均购自北京协和细胞资源中心)细胞培养中细胞存活率的浓度曲线如图5所示，证明在本方法中，通过控制不同的交联时间，可以得到生物相容性很好的单层微纳米凝胶粒子。

综上可得，该实施例制备所得单层纳米凝胶粒子的吸水性具有随交联时间的增加而规律性减少，且根据油水相和表面活性剂的不同，通过控制不同的交联时间，可以得到具有不同吸水性的纳米凝胶粒子。

实施例2、制备单层微纳米凝胶粒子

1)制备POSS-PEG：

将1mmol巯基聚乙二醇(PEG-SH，可从公开途径购买)与6mmol二硫二吡啶混合于甲醇中加热至50℃反应5天后，于大量乙醚中沉淀。经纯化后将1mmol沉淀物与20mmol八巯基POSS(POSS-(SH)₈，可从公开途径购买)于氯仿中混合后加热至50℃反应7天后，在大量乙醚中沉淀，真空干燥得到具有核壳结构的聚合物POSS-PEG，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物具有可交联的核PJ_IPOSS及可离去的壳PL_IPEG，核壳之间通过双硫键相互连接，核POSS为对称的8臂笼型结构，直径为2纳米，分子量为1008，壳PEG的分子量为1000，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即POSS-PEG分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为30％；

配制32mL由质量比为98∶1∶1的正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液，设置搅拌转速为1000rpm，在此溶液中加入30μLPJ_I-PL_I的水溶液，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为13.5，交联反应2小时后中性化反应体系，也即将交联反应所得乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为600nm，真空干燥后的直径为150nm，充分吸水后的直径为730nm。

实施例3、制备单层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即PAMAM-PASP：

将1mmolPAMAM与20mmol3，3′-二氢氧啉酸(可从公开途径购买)经过酰胺化反应得到的产物，经过透析提纯后与20mmolPASP再进行酰胺化反应，透析2天后，真空干燥得到具有核壳结构的聚合物PAMAM-PASP，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核PAMAM为第四代树枝状分子，分子量为20112，壳PASP的分子量为600。

该聚合物具有可交联的核PJ_IPAMAM及可离去的壳PL_IPASP，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即PAMAM-PASP分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为35％；

配制33mL由质量比为98∶1∶1的正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液，设置搅拌转速为900rpm，在此溶液中加入29μLPJ_I-PL_I的水溶液，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为14，交联反应4小时后中性化反应体系，也即将交联反应所得乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为500nm，真空干燥后的直径为130nm，充分吸水后的直径为510nm。

实施例4、制备单层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即Star-PNIPAM-SeSe-PESA：

利用可逆加成-断裂链转移聚合的方法制备得到的COOH-PNIPAM-SH，与季戊四醇反应后即可达到四臂的核，然后与2，2′-二硒二乙醇、马来酸酐和PESA酯化反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物Star-PNIPAM-SeSe-PESA，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物有4条臂，每条臂均为分子量为2000的PNIPAM，PESA的分子量为1000。

该聚合物具有可交联的核PJ_I PNIPAM及可离去的壳PL_I PESA，核壳之间通过双硒键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即Star-PNIPAM-SeSe-PESA分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为40％；

配制50mL由质量比为96∶2∶2的正己烷、span80和tween80组成的溶液，设置超声功率为220瓦，在此溶液中加入36μLPJ_I-PL_I的水溶液，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为14，交联反应1小时后中性化反应体系，也即将交联反应所得乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为600nm，真空干燥后的直径为150nm，充分吸水后的直径为450nm。

实施例5、制备单层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即AuNPs-PAA，其中，AuNPs为金纳米颗粒：

首先通过AuNPs与半胱胺反应制备得到表面具有巯基的金纳米颗粒AuNPs-SH，然后利用可逆加成-断裂链转移聚合的方法制备得到PAA-SH，将其与二硫二吡啶按照1∶6的摩尔比进行反应，将所得产物再与AuNPs-SH充分反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物AuNPs-PAA，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核为直径为12nm的金纳米粒子，壳为PAA，分子量为3200。

该聚合物具有可交联的PJ_I AuNPs及可离去的壳PL_I PAA核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即AuNPs-PAA分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为40％；

配制3.5mL由质量比为90∶5∶5的环己烷、span80和tween80组成的溶液，设置超声功率为400瓦，在此溶液中加入55μLPJ_I-PL_I的水溶液，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为12.8，交联反应1小时后中性化反应体系，停止搅拌，静置1分钟，除去上层液体，沉淀分散于4mL饱和NH₄Cl溶液中，所得悬浊液在水中搅拌渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为77μm，真空干燥后的直径为16μm，充分吸水后的直径为78μm。

实施例6、制备单层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即Star-PS-PEG：

利用可逆加成-断裂链转移聚合的方法制备得到COOH-PS-SH，与季戊四醇反应后即可达到四臂的核，然后与用二硫二吡啶改性过的PEG-SH进行巯基二硫键的交换反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物Star-PS-PEG，记为PJ_I-PL_I

该聚合物有4条臂，每条臂均为分子量为5000的PS，PEG的分子量为2000。

该聚合物具有可交联的核PJ_I Star-PS及可离去的壳PL_I PEG，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即Star-PS-PEG分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为40％；

配制3.5mL由质量比为90∶5∶5的环己烷、span80和tween80组成的溶液，设置超声功率为260瓦，在此溶液中加入40μL PJ_I-PL_I的水溶液及助交联剂乙二胺1μL，加入适量的5MNaOH调节体系的pH值为14，交联反应8小时后中性化反应体系，也即停止搅拌，静置1分钟，除去上层液体，沉淀分散于4mL饱和NH₄Cl溶液中。所得悬浊液在水中搅拌渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为311μm，真空干燥后的直径为50μm，充分吸水后的直径为300μm。

实施例7、制备单层和双层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-PEG：

该步骤同实施例1步骤1)；

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-PEG分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为44％；

配制34mL由质量比为98∶1∶1的正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液，设置搅拌转速为1500rpm，在此溶液中加入30μL PJ_I-PL_I的水溶液，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为12.8，交联反应6小时后中性化反应体系，也即停止搅拌，静置1分钟，除去上层液体，沉淀分散于4mL饱和NH₄Cl溶液中。所得悬浊液在水中搅拌渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子；

3)制备双层微纳米凝胶粒子：

以步骤2)所得单层微纳米凝胶粒子作为种子，向步骤2)所得含有单层微纳米粒子的溶液中加入25μL步骤1)所得具有核壳结构的聚合物，也即PJ_I-PL_I的水溶液(PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为40％)，加入适量的5M NaOH调节体系的pH值为12，交联反应1小时后中性化反应体系，也即将交联反应所得乳液体系倒入4mL饱和NH₄Cl的水溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到双层微纳米凝胶粒子。

该双层微纳米凝胶粒子中，核的直径为100nm，壳的厚度为150nm。

该实施例所得双层微纳米凝胶粒子的透射电镜(TEM)照片如图6所示。从左到右依次为交联时间分别为内层交联6小时与外层交联1小时，内层交联6小时-外层交联2小时的双层核壳纳米凝胶粒子。

由图可知，根据油水相和表面活性剂的不同，通过控制不同的交联时间，可以得到双层微纳米凝胶粒子。真空干燥后的双层微纳米凝胶粒子中，核的直径可为40-100nm，壳的厚度可为40-150nm，可以根据需要自由调整每层的交联度，厚度等性质。

同理，可制得三层三组分球形可降解型纳米凝胶粒子，且可以根据需要自由调整每层的交联度和厚度等性质。

实施例8、制备双层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即AuNPs-PEG：

首先通过AuNPs与半胱胺反应制备得到表面具有巯基的金纳米颗粒AuNPs-SH，然后与用二硫二吡啶改性过的PEG-SH进行巯基二硫键的交换反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物AuNPs-PEG，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核为直径为12纳米的金纳米粒子，壳为PEG，分子量为2000。

该聚合物具有可交联的核PJ_I AuNPs及可离去的壳PL_I PEG，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

该步骤同实施例7步骤2)，仅将正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液的体积替换为30ml；搅拌转速替换为1100rpm；实施例7中步骤1)所得PJ_I-PL_I替换为该实施例步骤1)所得PJ_I-PL_I；在水溶液中的质量百分浓度替换为44％；体系的pH值替换为13.4；交联反应时间替换为4小时。

3)制备双层微纳米凝胶粒子：

以步骤2)所得单层微纳米凝胶粒子作为种子，之后按照与实施例7步骤3)相同的步骤，仅做如下替换：将实施例7步骤3)所用PJ_I-PL_I替换为实施例2步骤1)所得具有核壳结构的聚合物PJ_II-PL_II，并将其水溶液的质量百分浓度替换为41％，交联反应时间替换为2小时；

该双层微纳米凝胶粒子中，核的直径为100nm，壳的厚度为100nm。

实施例9、制备单层和双层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即PAMAM-PASP：

该步骤同实施例3步骤1)；

该聚合物中，核PAMAM为第四代树枝状分子，分子量为20112，壳PASP的分子量为600。

该聚合物具有可交联的核PJ_I PAMAM及可离去的壳PL_I PASP，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

该步骤同实施例7步骤2)，仅将正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液的体积替换为36ml；搅拌转速替换为1400rpm；实施例7中步骤1)所得PJ_I-PL_I替换为该实施例步骤1)所得PJ_I-PL_I；步骤1)所得PJ_I-PL_I也即PAMAM-PASP在水溶液中的质量百分浓度替换为43％；体系的pH值替换为12.7；交联反应时间替换为8小时。

3)制备双层微纳米凝胶粒子：

a、先制备具有核壳结构的聚合物PJ_II-PL_II也即AgNPs(银纳米颗粒，可从公开途径购买)-PAA：

首先通过AgNPs与半胱胺反应可制备得到表面具有巯基的银纳米颗粒AgNPs-SH，然后利用可逆加成-断裂链转移聚合的方法制备得到PAA-SH，将其与二硫二吡啶按照1∶6得到的产物再与AgNPs-SH充分反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物AgNPs-PAA，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核为直径为12nm的银纳米粒子，壳为PAA，分子量为3200。

该聚合物具有可交联的PJ_IAgNPs及可离去的壳PL_IPAA核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

b、再以步骤2)所得单层微纳米凝胶粒子作为种子，之后按照与实施例7步骤3)相同的步骤，仅做如下替换：将实施例7步骤3)所用PJ_I-PL_I替换为实施例2步骤1)所得具有核壳结构的聚合物PJ_II-.PL_II也即AgNPs(银纳米颗粒)-PAA，交联反应时间替换为2小时；

该双层微纳米凝胶粒子中，核的直径为80nm，壳的厚度为100nm。

实施例10、制备单层、双层和三层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-CMS：

于甲醇中将构成核PJ_I的材料也即N，N’-双丙烯酰胱胺(BAC，20mmol)及N-氨乙基哌嗪(AEPZ，10mmol)混匀加热至50℃反应6天，再加入构成壳PL_I的改性材料(CMS-NH2，15mmol)(可从公开途径购买)，加热至60℃反应7天，于大量乙醚中沉淀，再将沉淀物用少量甲醇溶解后，于体积比为1∶20的浓盐酸和丙酮的混合液中进行质子化反应5分钟，以将核和壳之间用双硫键连接到一起，收集所得沉淀真空干燥得到具有核壳结构的聚合物poly(BAC2-AEPZ1)-CMS，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物中，核poly(BAC2-AEPZ1)的分子量为1.7万，CMS的分子量为5000。

该聚合物具有可交联的核PJ_I poly(BAC2-AEPZ1)及可离去的壳PL_I CMS，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

该步骤同实施例7步骤2)，仅将正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液的体积替换为33ml；搅拌转速替换为1300rpm；实施例7中步骤1)所得PJ_I-PL_I替换为该实施例步骤1)所得PJ_I-PL_I；步骤1)所得PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-CMS在水溶液中的质量百分浓度替换为38％；体系的pH值替换为12.3；交联反应时间替换为8小时。

3)制备双层微纳米凝胶粒子：

a、先制备具有核壳结构的聚合物PJ_II-PL_II也即poly(BAC2-AEPZ1)-PAA：

甲醇中，将N，N’-双丙烯酰胱胺(BAC，20mmol)及N-氨乙基哌嗪(AEPZ，10mmol)按比例混合，加热至50℃反应6天，再加入一定比例的巯基PAA，加热至60℃反应7天，于大量乙醚中沉淀，再将沉淀物用少量甲醇溶解后，于体积比为1∶20的浓盐酸和丙酮组成的混合液中沉淀充分质子化，真空干燥即可得到poly(BAC2-AEPZ1)-PAA。

该聚合物具有可交联的核及可离去的壳，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

该聚合物中，核poly(BAC2-AEPZ1)的分子量为1.7万，PAA的分子量为2300。

b、将所得PJ_II-PL_II也即poly(BAC2-AEPZ1)-PAA分散于水中得到PJ_II-PL_II的水溶液，PJ_II-PL_II在水中形成微纳米液滴，PJ_II-PL_II在水溶液中的质量百分浓度为40％；

以步骤2)所得单层微纳米凝胶粒子作为种子，向步骤2)所得含有单层微纳米凝胶粒子的溶液中加入25μLPJ_II-PL_II的水溶液，体系的pH值为12，交联4小时后中性化反应体系，也即将乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到双层微纳米凝胶粒子；

4)制备三层微纳米凝胶粒子：

以步骤3)所得双层微纳米凝胶粒子为新的种子，向步骤3)所得含有双层微纳米凝胶粒子的溶液中加入25μL具有核壳结构的聚合物PJ_III-PL_III，也即实施例2步骤1)所得POSS-PEG的水溶液(POSS-PEG的质量百分浓度为40％)，体系的pH值为13，交联反应1小时后，将乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到三层微纳米凝胶粒子。

该三层微纳米凝胶粒子中，最内层的直径为70nm，中间层的厚度为80nm，最外层的厚度为100nm。

实施例11、制备单层、双层和三层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即AgNPs(银纳米颗粒，可从公开途径购买)-PEG：

首先通过AgNPs与半胱胺反应可制备得到表面具有巯基的银纳米颗粒AgNPs-SH，然后与用二硫二吡啶改性过的PEG-SH进行巯基二硫键的交换反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物AgNPs-PEG，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核为直径为12纳米的银纳米粒子，壳为PEG，分子量为3200。

该聚合物具有可交联的PJ_IAgNPs及可离去的壳PL_IPEG，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

该步骤同实施例7步骤2)，仅将34ml正癸烷(有机溶剂和分散相)和表面活性剂span80及tween80组成的溶液替换为3.3ml由质量比为90∶5∶5的环己烷、span80和tween80组成的溶液；搅拌转速替换为700rpm；将实施例7中步骤1)所得PJ_I-PL_I替换为该实施例步骤1)所得PJ_I-PL_I；步骤1)所得PJ_I-PL_I也即AgNPs-PEG的水溶液的用量替换为50μL；交联反应时间替换为8小时；

3)制备双层微纳米凝胶粒子：

a、先制备具有核壳结构的聚合物PJ_II-PL_II也即poly(BAC2-AEPZ1)-PMAA：

于甲醇中将构成核PJ_I的材料也即N，N’-双丙烯酰胱胺(BAC，20mmol)及N-氨乙基哌嗪(AEPZ，10mmol)混匀加热至50℃反应6天，再加入构成壳PL_I的改性材料(PMAA-NH₂，15mmol)(可从公开途径购买)，加热至60℃反应7天，于大量乙醚中沉淀，再将沉淀物用少量甲醇溶解后，于体积比为1∶20的浓盐酸和丙酮的混合液中进行质子化反应5分钟，以将核和壳之间用双硫键连接到一起，收集所得沉淀真空干燥得到具有核壳结构的聚合物poly(BAC2-AEPZ1)-PMAA，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物中，核BAC2-AEPZ1的分子量为1.7万，PMAA的分子量为2000。

该聚合物具有可交联的核PJ_I poly(BAC2-AEPZ1)及可离去的壳PL_I PMAA，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

b、将所得PJ_II-PL_II也即poly(BAC2-AEPZ1)-PMAA分散于水中得到PJ_II-PL_II的水溶液，PJ_II-PL_II在水中形成微纳米液滴，PJ_II-PL_II在水溶液中的质量百分浓度为40％；

以步骤2)所得单层微纳米凝胶粒子作为种子，向步骤2)所得含有单层微纳米凝胶粒子的溶液中加入50μLPJ_II-PL_II的水溶液，体系的pH值为12，交联4小时后中性化反应体系，也即将乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到双层微纳米凝胶粒子；

4)制备三层微纳米凝胶粒子：

a、制备具有核壳结构的聚合物PJ_III-PL_III也即Star-PS-CMC：

利用可逆加成-断裂链转移聚合的方法制备得到COOH-PS-SH，再与季戊四醇反应后即得到四臂的核，然后将其与用二硫二吡啶改性过的CMC-SH进行反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物Star-PS-CMC，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物有4条臂，每条臂均为分子量为5000的PS，CMC的分子量为5000；

该聚合物具有可交联的核PJ_IStar-PS及可离去的壳PL_ICMC核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

b、以步骤3)所得双层微纳米凝胶粒子为新的种子，向步骤3)所得含有双层微纳米凝胶粒子的溶液中加入25μL具有核壳结构的聚合物PJ_III-PL_III也即Star-PS-CMC的水溶液(Star-PS-CMC的质量百分浓度为40％)，体系的pH值为12，交联反应1小时后，将乳液倒入4mL饱和NH₄Cl溶液中，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到三层微纳米凝胶粒子。

该三层微纳米凝胶粒子中，最内层的直径为75μm，中间层的厚度为85μm，最外层的厚度为110μm。

实施例12、制备单层、双层和三层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即PAMAM-PESA：

将PAMAM、2，2′-二硒二乙醇、马来酸酐和PESA发生酯化反应，真空干燥得到具有核壳结构的聚合物PAMAM-PESA，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核PAMAM为第四代树枝状分子，分子量为20112，壳PESA的分子量为1000。

该聚合物具有可交联的核PJ_I PAMAM及可离去的壳PL_I PESA，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

按照与实施例11步骤2)相同的步骤，仅将实施例11中步骤1)所得PJ_I-PL_I替换为该实施例步骤1)所得PJ_I-PL_I；搅拌转速替换为800rpm；体系的pH值替换为14；PJ_I-PL_I的水溶液中PJ_I-PL_I的质量百分浓度替换为41％；交联反应时间替换为20小时；

3)制备双层微纳米凝胶粒子：

按照与实施例11步骤3)相同的步骤，仅将实施例11步骤3)中的具有核壳结构的聚合物PJ_II-PL_II替换为POSS-PAM；PJ_II-PL_II的水溶液中PJ_II-PL_II的质量百分浓度替换为46％；交联反应时间替换为8小时；

其中，具有核壳结构的聚合物PJ_II-PL_II也即POSS-PAM的制备方法如下：

将1mmol巯基聚丙烯酰胺(PAM-SH，公开途径购买)与6mmol二硫二吡啶混合于甲醇中加热至50℃反应5天后，于大量乙醚中沉淀。经纯化后将1mmol沉淀物与20mmol八巯基POSS(POSS-(SH)₈，公开途径购买)于氯仿中混合后加热至50℃反应7天后，在大量乙醚中沉淀，真空干燥得到具有核壳结构的聚合物POSS-PAM，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物中，核POSS为对称的8臂笼型结构，直径为2纳米，分子量为1008，壳PEG的分子量为1000。

该聚合物具有可交联的核PJ_IPOSS及可离去的壳PL_IPEG，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

4)制备三层微纳米凝胶粒子：

a、制备具有核壳结构的聚合物PJ_III-PL_III也即SiNPs(硅纳米颗粒)-PEG：

首先用硅氧偶联剂把SiNPs表面巯基化得到硅纳米颗粒SiNPs-SH，然后与用二硫二吡啶改性过的PEG-SH进行巯基二硫键的交换反应，经纯化并真空干燥后即可得到具有核壳结构的聚合物SiNPs-PEG，记为PJ_I-PL_I；

该聚合物中，核为直径为12纳米的硅纳米粒子，壳为PEG，分子量为3200。

该聚合物具有可交联的核PJ_I硅纳米粒子，粒径为350纳米，及离去的壳PL_IPEG，分子量为5000，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

b、按照与实施例11步骤4)b相同的步骤，仅将实施例11中步骤4)b中所用PJ_III-PL_III替换为该实施例步骤4)所得PJ_III-PL_III；交联反应时间替换为2小时；

该三层微纳米凝胶粒子中，最内层的直径为45μm，中间层的厚度为45μm，最外层的厚度为80μm。

实施例13、制备单层微纳米凝胶粒子

1)具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即POSS-PAA的制备方法如下：

将1mmol巯基聚丙烯酸(PAA-SH，可从公开途径购买)与6mmol二硫二吡啶混合于甲醇中加热至50℃反应5天后，于大量乙醚中沉淀。经纯化后将1mmol沉淀物与20mmol八巯基POSS(POSS-(SH)₈，公开途径购买)于氯仿中混合后加热至50℃反应7天后，在大量乙醚中沉淀，真空干燥得到具有核壳结构的聚合物POSS-PAA，记为PJ_I-PL_I。

该聚合物中，核POSS为对称的8臂笼型结构，直径为2纳米，分子量为1008，壳PAA的分子量为1200。

该聚合物具有可交联的核PJ_IPOSS及可离去的壳PL_IPAA，核壳之间通过双硫键相互连接，同时该聚合物具有生物降解的特性。

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即POSS-PAA分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为50％；

配制质量比为90∶10的环己烷(有机溶剂和分散相)和span80组成的溶液，将此溶液注入微流体装置外通道(横截面积为32000μm²)。在微流体装置内通道(横截面积为10000μm²)中注入PJ_I-PL_I的水溶液，体系的pH值为13.3，控制外通道液体流速为500L/h，控制内通道液体流速为300L/h。内外通道液体于交联管道中混合形成大小均匀的液滴。混合液在交联管道中进行交联反应4小时后，通入40mL饱和NH₄Cl溶液中以中性化反应体系，以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，真空干燥得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为49μm，真空干燥后的直径为85μm，充分吸水后的直径为96μm。

实施例14、单层微纳米凝胶粒子

1)制备具有核壳结构的聚合物PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-PEG：

该步骤同实施例1步骤1)；

2)制备单层微纳米凝胶粒子：

将步骤1)所得PJ_I-PL_I也即poly(BAC2-AEPZ1)-PEG分散于水中得到PJ_I-PL_I的水溶液，PJ_I-PL_I在水中形成微纳米液滴，PJ_I-PL_I在水溶液中的质量百分浓度为45％；

配制由质量比为87∶13的正癸烷和span80组成的溶液，将此溶液注入微流体装置外通道(横截面积为35000m²)。在微流体装置内通道(横截面积为12000m²)中注入PJ_I-PL_I的水溶液，体系的pH值为12.3，控制外通道液体的流速为530L/h，内通道液体的流速为320L/h，内外通道液体于交联管道中混合形成大小均匀的液滴。混合液在交联管道中进行交联反应24小时后，倒入40mL饱和NH₄Cl的水溶液以中性化反应体系，再以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为41μm，真空干燥后的直径为32μm，充分吸水后的直径为66μm。

实施例15、制备单层微纳米凝胶粒子

配制质量比为90∶5∶5的由环己烷(有机溶剂和分散相)、span80和tween80组成的溶液，将此溶液注入微流体装置外通道(横截面积为30000m²)。在微流体装置内通道(横截面积为8400m²)中注入实施例3步骤1)所得PAMAM-PASP(也即PJ_I-PL_I)的水溶液，体系的pH值为13.9，控制外通道液体流速为550L/h，控制内通道液体流速为200L/h。内外通道液体于交联管道中混合形成大小均匀的液滴。混合液在交联管道中进行交联反应8小时后，通入40mL饱和NH₄Cl溶液中以中性化反应体系，再以1000rpm的转速离心1分钟，移除上层油相，下层乳液在水中渗析3天，得到单层微纳米凝胶粒子。

该单层微纳米凝胶粒子的流体力学半径为39μm，真空干燥后的直径为28μm，充分吸水后的直径为77μm。

以上结果表明，本发明能制备得到单层到多层复杂结构的微纳米凝胶粒子，并在微纳米尺度下精确调控凝胶粒子的物理和化学性质。该凝胶粒子具有生物降解性，可望在生物医药和催化反应等领域获得应用。

Claims (20)

1.一种单层或双层或三层或n+3层微纳米凝胶粒子的可控制备方法，为如下(一)、(二)、(三)或(四)所示：

(一)制备单层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

1)制备具有核壳结构的聚合物Ⅰ，所述核壳结构的聚合物Ⅰ中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

所述步骤1)中，在刺激响应下重排的化学键为双硫键、双硒键或席夫碱键；

2)将步骤1)所得聚合物I分散于介质中形成聚合物溶液，使构成所述聚合物的核的材料发生交联反应并且使构成所述聚合物I的壳部分或完全离去，控制所述交联反应的时间来调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到单层微纳米凝胶粒子；

所述交联反应通过调控外界刺激响应进行；在实施外界刺激前通过分散技术将体系分散为微纳米液滴；

(二)制备双层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

3)向所述方法(一)步骤2)中交联反应后的体系中加入聚合物Ⅰ的水溶液或聚合物Ⅱ的水溶液，进行交联反应并且使构成所述聚合物I或II的壳部分或完全离去，并通过控制交联反应的时间调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到双层微纳米凝胶粒子；

所述聚合物Ⅱ为具有核壳结构的聚合物，其中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

(三)制备三层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

4)向所述方法(二)中所述步骤3)中交联反应后的体系中加入聚合物Ⅰ的水溶液或聚合物Ⅱ的水溶液或聚合物Ⅲ的水溶液，进行交联反应并且构成所述聚合物I或II或III的壳部分或完全离去，并通过控制交联反应的时间调控微纳米凝胶粒子的粒径，得到三层微纳米凝胶粒子；

所述聚合物Ⅲ为具有核壳结构的聚合物，其中，核与壳通过在刺激响应下重排的化学键连接；

(四)制备n+3层微纳米凝胶粒子的方法，包括如下步骤：

在所述方法(三)的步骤4)之后，重复所述步骤4)n次，得到n+3层微纳米凝胶粒子；所述n为自然数；

所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，所述交联反应的体系的pH值均为7-14；

所述步骤2)至步骤4)分散步骤中，分散的方法选自乳液法、反相乳液法、自组装法、微纳米压印法、微纳米模塑法和微纳米流体法中的至少一种；

所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，所述交联反应的体系均由所述聚合物溶液、有机溶剂和表面活性剂组成；

所述表面活性剂选自脂肪酸甘油酯、司盘、吐温、卵磷脂、氨基酸、甜菜碱和季铵化物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，介质为水；

所述聚合物Ⅰ在聚合物Ⅰ的水溶液中的质量百分比浓度为30-50％；

所述聚合物Ⅱ在聚合物Ⅱ的水溶液中的质量百分比浓度为30-50％；

所述聚合物Ⅲ在聚合物Ⅲ的水溶液中的质量百分比浓度为30-50％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ和聚合物Ⅲ中，核均选自三臂聚合物、多臂聚合物、树形聚合物、天然高分子、无机纳米粒子中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述三臂聚合物、多臂聚合物和树形聚合物的重均分子量均为3百至1千万。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ和聚合物Ⅲ中，核选自重均分子量为20112的PAMAM第四代树枝状分子。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述无机纳米粒子的粒径为1纳米至1微米。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ和聚合物Ⅲ中，核均选自超支化聚酰胺、超支化聚胺基酰胺、超支化聚酯、超支化聚胺基酯、树枝状聚酰胺、树枝状聚胺基酰胺、超支化聚丙烯酰胺、树枝状聚酯、树枝状聚胺基酯、星形多臂聚苯乙烯、星形多臂聚异丙基丙烯酰胺、星形多臂甲基丙烯酸甲酯、聚笼形倍半硅氧烷、实心或中空纳米硅球、金纳米粒子、银纳米粒子和四氧化三铁磁性纳米粒子中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ和聚合物Ⅲ中，核均选自重均分子量为1.7万的poly(BAC2-AEPZ1)、重均分子量为2000的PNIPAM、重均分子量为5000的聚苯乙烯或具有对称的8臂笼型结构且直径为2纳米且重均分子量为1008的聚笼形倍半硅氧烷。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ、聚合物Ⅲ中，所述壳选自亲水或疏水的线形和支化聚合物中的至少一种；

所述亲水或疏水的线形或支化聚合物的重均分子量为1百至1百万。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ、聚合物Ⅲ中，所述壳选自聚乙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸羟乙酯、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚马来酸、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、纤维素醚、甲壳质、黄原胶和植物胶中的至少一种。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ、聚合物Ⅲ中，所述壳为重均分子量为5百至5千或750-1000或750-2000或750-3200或2000-3200的PEG、重均分子量为1200-3200的PAA、重均分子量为5000的CMS、重均分子量为600的PASP或重均分子量为1000的PESA。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ、聚合物Ⅲ为聚合物PJ-PL；所述聚合物PJ-PL为poly(BAC2-AEPZ1)-CMS、poly(BAC2-AEPZ1)-PAA、poly(BAC2-AEPZ1)-PEG、poly(BAC2-AEPZ1)-PMAA、PAMAM-PASP、PAMAM-PESA、POSS-PAM、POSS-PEG、Star-PS-PEG、Star-PS-CMC、Star-PNIPAM-PESA、SiNPs-PEG、AuNPs-PAA、AuNPs-PEG、AgNPs-PAA和AgNPs-PEG中的至少一种。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述聚合物PJ-PL为具有4条臂且每条臂均为重均分子量为2000的PNIPAM且PESA的重均分子量为1000的Star-PNIPAM-SeSe-PESA、具有4条臂且每条臂均为重均分子量为5000的PS且PEG的重均分子量为2000的Star-PS-PEG或poly(BAC2-AEPZ1)-CMS；

其中，poly(BAC2-AEPZ1)-PAA中，核poly(BAC2-AEPZ1)的重均分子量为5千至3万，壳层PAA的重均分子量为5百至5千；

poly(BAC2-AEPZ1)-PEG中，核poly(BAC2-AEPZ1)的重均分子量为5千至3万，壳层PEG的重均分子量为5百至5千。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，所述交联反应的时间为1-24小时。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述交联反应的体系的pH值均为12。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述表面活性剂选自span80和tween80中的至少一种。

17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法(一)、(二)、(三)或(四)中，在所述交联反应完成之后，还包括如下步骤：将交联反应后的体系中和至中性，离心，移除上层油相，取下层乳液。

18.利用权利要求1-17任一所述方法制备得到的单层或双层或三层或n+3层微纳米凝胶粒子；所述n为自然数。

19.根据权利要求18所述的粒子，其特征在于：所述微纳米凝胶粒子的形貌为球状、棒状、板状、碟状或锥状；

粒径为5纳米至900微米。

20.权利要求18或19所述粒子在药物控制释放、组织工程、催化反应或物质纯化中的应用。