导读：
近期，西南石油大学化学化工学院余亚兰副教授、王豪教授等通过微流控技术制备了单分散热响应自爆型PNIPAM微胶囊，以实现脂溶性药物的快速按需释放，展现了其在储存与释放活性物质方面的广阔应用潜力。相关研究以“The Study on Controllable Preparation and Release Performance of Thermo‐Responsive Self‐Bursting PNIPAM Microcapsules”为题目，发表在期刊《ChemistrySelect》上。
本文要点：
1、本研究采用一种简单的微流控方法来制备单分散热响应自爆PNIPAM微胶囊，用于脂溶性药物的快速按需释放。
2、PNIPAM微胶囊具有出色的结构完整性、致密的壳层和宽敞的内腔，在小于约32°C的体积相转变温度（VPTT）时可有效防止药物泄漏，而在高于VPTT时实现药物快速释放。
3、研究表明，微胶囊对温度变化的响应迅速，药物释放可在4-6分钟内完成，膨胀过程则需2-3分钟。
4、PNIPAM微胶囊对温度变化表现出可逆和重复的膨胀/收缩响应，作为微载体在脂溶性物质（如药物、荧光染料和其他化学成分）封装、储存和快速释放方面显示出巨大潜力。
5、该微流控方法简单、可控且可重复，为单分散PNIPAM微胶囊的设计和制造提供了有价值的指导。
PNIPAM微胶囊的具体制备步骤如下：
1、乳液制备
内相为大豆油和苯甲酸苄酯的混合液，其中溶解有PGPR 90（3% w/v）和疏水性模型药物荧光染料Lumogen Red F300（0.1% w/v）。
中相为含有单体NIPAM、交联剂MBA、水溶性引发剂V-50及乳化剂Pluronic F127的去离子水。
外相为含有PGPR 90（8% w/v）的大豆油。
将内相、中间相和外相分别通过微流控设备的注射管、过渡管及收集管以稳定流速注入，在设备中形成单分散的O/W/O乳液模板。
2、乳液固化
配制好的乳液通过UV光照引发聚合反应。其中，V-50引发中相内单体聚合，外相内的BDK光引发剂扩散至界面，进一步加快聚合反应并优化微胶囊形态。
3、微胶囊纯化
聚合完成后，将所得的PNIPAM微胶囊多次用OP-10和去离子水清洗，以去除多余的油相、未反应化学物质和表面活性剂。
4、后续处理
获取的微胶囊经冷冻干燥处理，并进一步进行显微镜观测以检查微胶囊的形态及尺寸分布。
这种方法确保了微胶囊的单分散性和结构可控性，为其后续的功能优化提供了便利。
除了药物递送之外，PNIPAM还可以应用于以下领域：
1、分离与纯化
PNIPAM的热响应特性使其适用于分离和纯化过程，能够根据温度变化调控颗粒收缩与膨胀，从而分离目标物质。
2、活性酶嵌埋
PNIPAM能够用于容纳和保护活性酶，增强其稳定性，并可通过温控释放酶以满足特定反应需求。
3、基因载体
由于其良好的生物相容性和可控释放特性，PNIPAM常被用作载体，将基因材料传递至目标细胞。
4、微传感器与微执行器
利用PNIPAM对温度变化的快速响应，它在微传感器和微执行器中显现出巨大潜力，可用于实现精密的机械控制。
5、防腐剂和荧光染料的储存与释放
PNIPAM提供了稳定的储存环境，同时可按需快速释放化学活性成分，如防腐剂和荧光染料。
6、生物工程与智能材料
由于其独特的可逆相变能力，PNIPAM在生物工程、智能涂层以及可控反应介质中发挥着重要作用。
总之，PNIPAM因其热响应性、可逆性和高度可调的特性，被广泛应用于多种领域。
图1.双同轴微流控装置示意图（a），O/W/O乳液作为合成模板（b），通过自由基聚合固化微胶囊（c），在体积相变温度（VPTT）以下清洗后的微胶囊（d），在体积相变温度（VPTT）以上，壳层发生热响应收缩并挤出内油核（e）。
图2.H2（a）组和H4（b）组乳液以及H2（c）组和H4（d）组微胶囊的光学图。
图3.乳液的外径分布（a）及其相应的CV值（b），乳液的内径分布（c）及其相应的CV值（d），微胶囊的外径分布（e）及其相应的CV值（f）。
图4.H2和H6组内油相中含有Lumogen Red F300的PINPAM微胶囊的荧光图像（a-f）。亮场（a,d）、暗场（b,e）、叠加场（c,f）。
图5.H3组中空PNIPAM微胶囊的SEM图像（a-h），整体（a）、表面（b-d）和横截面（e-h）。
图6.温度对不同MBA和NIPAM含量的PNIPAM微胶囊体积比的影响。
图7.H2、H4、H6和H10组PNIPAM微胶囊在特定时间间隔内的动态热响应行为的光学显微镜图像。热响应收缩和挤出油核的过程（a），热响应膨胀和重新吸收油核的过程（b）。
图8.H2组内油相中含有Lumogen Red F300的PNIPAM微胶囊的动态热响应行为示意图。热响应收缩和挤出油核的过程（a），以及热响应膨胀和重新吸收油核的过程（b）。
图9.不同MBA/NIPAM含量的PNIPAM微胶囊在热响应收缩和膨胀过程中的体积比变化曲线。
论文链接：https://doi.org/10.1002/slct.202401922
