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Polymer Microcapsules with Programmable Active Release Abbaspourrad , A. ; Carroll, N, J. ; Kim, S, Y. ; Weitz *, D, A J. Am. Chem. Soc. 2013 , 135 , 7744−7750. 學號 : 9919132 姓名 : 張德弘. 大綱. 簡介 微膠囊 微流體技術 Polystyrene(PS) polystyrene− polyisoprene − polystyrene 共軛焦顯微鏡 材料與方法 1. 製造微膠囊

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Polymer Microcapsules with Programmable Active ReleaseAbbaspourrad,A. ; Carroll, N, J. ; Kim, S, Y. ; Weitz*, D, AJ. Am. Chem. Soc.2013, 135, 7744−7750

學號:9919132

姓名:張德弘


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大綱

  • 簡介

    • 微膠囊

    • 微流體技術

    • Polystyrene(PS)

    • polystyrene−polyisoprene−polystyrene

    • 共軛焦顯微鏡

  • 材料與方法

    1. 製造微膠囊

  • 結果與討論

    1. 共軛焦顯微鏡、掃描式電子顯微鏡

    2. 不同條件對釋放速率的影響

    3. 不同膠囊膜對釋放速率影響

  • 結論



Microcapsules
Microcapsules(微膠囊)

  • 是微量物質包裹在聚合物薄膜中的技術,是一種儲存固體、液體、氣體的微型包覆技術。

  • 用各種天然的或合成的高分子化合物連續薄膜,完全包覆起來,對目的物的原有絲毫無損,通過某些外部刺激或緩釋作用使功能再次在外部呈現出來,或依靠囊壁的屏蔽作用起到保護原體的作用。

  • 微膠囊的直徑一般為1~500μm,膠囊膜的厚度為0.5​​~150μm,目前已開發了粒徑在1μm以下的超微膠囊。


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微流體技術

  • 微流體技術是指在微觀尺寸下控制、操作和檢測複雜流體的技術。

  • 它使用直徑小於100 µm的孔來產生微滴。


Polystyrene
Polystyrene (聚苯乙烯)

  • 聚苯乙烯(簡稱PS)是一種無色透明的熱塑性塑料。

  • PS微膠囊有足夠的耐酸性,定有足夠的化學穩定性,可應用金屬分離之包覆,相變化包覆,材料等各種不同用途上


Ps pip ps
PS-PIP-PS(聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯)

  • polystyrene−polyisoprene−polystyrene,屬於穩定劑,具有低黏度,良好的剝離黏著力和黏著性。

polystyrene−polyisoprene−polystyrene


Confocal microscope
Confocal microscope(共軛焦顯微鏡)

  • 優點是呈現圖像的解析力較高,但因為光線只通過一個針孔所以亮度較暗。

一般顯微鏡的解析力在 0.3-0.35μm左右共軛焦顯微鏡可提升到 0.18μm。



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製造微膠囊殼膜使用雙相微流體技術於製造微膠囊

a

溶液顏色表示微膠囊的位置,內殼溶液(界面活性劑),外殼(8%PS混合甲苯),和載體溶液(10% PVA) 。


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製造微膠囊殼膜雙相微流體製造微膠囊及固化圖

b

c

(b)在光學顯微鏡下,雙相微流體裝置圖。

(c)蒸發去除甲苯後,固化微膠囊薄膜。



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共軛焦顯微鏡

e

d

b

圖d、膠囊在共軛式顯微鏡下觀察

(d)紅螢光染料來觀察膠囊膜

(e)綠螢光染料來觀察膠囊內部流體


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掃描式電子顯微鏡

g

f

d

c

圖f、膠囊表面及膜在SEM下觀察

(f)在45°C下烘乾,膠囊的表面形態。

(g)使用雙相微流體控制技術,得到超薄膜的膠囊,膜只有200nm厚度。


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流動性對釋放速率影響

h

圖h、膠囊主動釋放圖

(1)製作一PS膠囊固定再油水界面中,使膠囊自然碰撞至油水面壁,產生刺激局部破裂,造成膠囊的主動釋放。

(2)觀察到膠囊流動性程度會直接影響釋放速率。


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含量刺激對釋放速率的影響-1

i

圖i、膠囊曝露於甲苯刺激下時間推移圖

(i)PS膠囊再醇甲苯刺激下,0.1秒產生局部破裂,0.7秒釋放完。

(j)PS膠囊再50wt%甲苯刺激下,5秒產生局部破裂,75秒釋放完。

j


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含量刺激對釋放速率的影響-2

圖k、膠囊曝露於甲苯刺激下時間推移圖

PS膠囊再10wt%甲苯刺激下,2分產生局部破裂,12分釋放完。並觀察到非流體化膠囊沒有明顯的收縮。

k


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含量刺激對釋放速率的影響

(l)

圖l、刺激含量濃度高低,會直接影響釋放


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分子大小對釋放速率的影響

(m)

圖m、分子的大小,影響著釋放速率


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膠囊殼厚度對釋放速率影響

(n)

圖n、膠囊膜的厚度,明顯的影響釋放速率


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不同材料對釋放速率的影響

o

圖o、膠囊收縮率時間序列圖

(o)使用PS製成的膠囊,穿過直徑70μm的毛細管,PS膠囊變形破裂。

(p)使用PS-PIP-PS製成的膠囊,穿過直徑70μm直徑的毛細管,PS-PIP-PS粒沒有破裂。

p


Conclusion
Conclusion

  • 確定調整膠囊膜的厚度、分子量、含量刺激,皆可以控制膠囊的釋放速率。

  • 此方法不限定於單一類型膜聚合物,文章中使用了一類似PS-PIP-PS聚合物製造膠囊。

  • 此法適合可控制系統設計,使用不同聚合物膜材料,達到進一步的發展。


Thank you for your attention

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