刺激響應(yīng)型微膠囊研究進(jìn)展

盧立新， 徐 婧， 潘 嘹

（1.江南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122）

微膠囊技術(shù)起源于大西洋海岸漁業(yè)公司，20世紀(jì)30年代他們提出了用明膠作為壁材，在液體石蠟中制備魚(yú)肝油-明膠微膠囊的方法。微膠囊技術(shù)首次投入市場(chǎng)是在20世紀(jì)50年代，美國(guó)NCR公司以明膠-阿拉伯樹(shù)膠為原料，制成無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙，開(kāi)創(chuàng)了微膠囊技術(shù)的時(shí)代[1]。微膠囊技術(shù)是通過(guò)化學(xué)法、物理法或物理化學(xué)法，利用天然或合成的高分子材料，將固體、液體甚至是氣體等核心物質(zhì)包囊成直徑為1~5 000μm的一種具有半透性或密封囊膜的微小囊狀物的技術(shù)[2]，所制成的微小囊狀物叫作微膠囊，通常把被包裹在內(nèi)部的核心物質(zhì)叫作“芯材”，外殼材料叫作“壁材”[3]。

微膠囊的制備方法主要有3類(lèi)：物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法，目前應(yīng)用較多的是界面聚合法、原位聚合法和凝聚法[4]。隨著層層組裝技術(shù)的不斷發(fā)展，因其制備條件溫和、操作簡(jiǎn)單和尺寸穩(wěn)定可控等優(yōu)點(diǎn)，其在微膠囊的制備中，也占有一席之地[5]。在納微膠囊的合成中，微流控技術(shù)發(fā)展起來(lái)，該技術(shù)可以精確控制乳液液滴的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)，為合成具有可控尺寸、形狀和功能性的納微膠囊提供了極好的模板[6]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在具有緩釋性能的微膠囊[7-13]、相變微膠囊[14-17]、層層組裝微膠囊[18-19]等方面的研究中取得了一定成果。但由于科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)微膠囊的單一包覆和保護(hù)囊芯材料的功能已滿(mǎn)足不了人們的需求，所以其靶向性、可控性等特殊功能成為研究的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外研究人員的不斷探索，刺激響應(yīng)型微膠囊應(yīng)運(yùn)而生。所謂“刺激響應(yīng)型微膠囊”是一種對(duì)外界環(huán)境的刺激具有一定感知力和響應(yīng)性的微膠囊[6]。微膠囊的囊壁材料隨著外界環(huán)境的改變而發(fā)生滲透性的改變或者被破壞，從而釋放出芯材物質(zhì)。外界環(huán)境的改變包括化學(xué)改變和物理改變，化學(xué)改變是指環(huán)境的改變導(dǎo)致微膠囊的壁材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變了壁材的化學(xué)性質(zhì)；物理改變是指由于環(huán)境的改變，壁材發(fā)生相轉(zhuǎn)變或由于機(jī)械外力造成破損，改變壁材的連續(xù)性或完整性，而不改變其化學(xué)性質(zhì)[20]。這些外界環(huán)境主要包括熱、pH、光、磁等。刺激響應(yīng)型微膠囊根據(jù)其對(duì)不同環(huán)境刺激的響應(yīng)數(shù)量，可分為單刺激響應(yīng)型微膠囊與多刺激響應(yīng)型微膠囊。作者對(duì)不同刺激響應(yīng)型微膠囊的研究進(jìn)行了綜述。

1 單刺激響應(yīng)型微膠囊

1.1 熱刺激響應(yīng)型微膠囊

熱刺激響應(yīng)型微膠囊可以感知溫度變化從而引起微膠囊芯材的釋放。這類(lèi)微膠囊的壁材通常由溫敏聚合物材料制成，當(dāng)囊壁材料感知到溫度改變而發(fā)生相變時(shí)，囊壁聚合物產(chǎn)生孔隙或者引起囊壁聚合物的分解，導(dǎo)致芯材的釋放[21]。除了材料直接加熱外，其他的光、電、磁等刺激也可以引起溫度變化，進(jìn)而導(dǎo)致釋放。

微膠囊壁材發(fā)生相變而產(chǎn)生孔隙，以聚-N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）材料為代表，當(dāng)外界溫度到達(dá)其最低臨界溶解溫度（LCST）時(shí)，相變導(dǎo)致聚合物收縮產(chǎn)生孔隙，囊壁滲透性增強(qiáng)，觸發(fā)芯材物質(zhì)的釋放[22-23]。王海杰以正辛烷為模板，用N-異丙基丙烯酰胺制備了溫敏型有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米微膠囊[24]。納米微膠囊對(duì)甲酚紅的吸附隨溫度不同而發(fā)生變化，當(dāng)外界溫度高于LCST時(shí)，壁材發(fā)生相變而收縮使囊壁微孔打開(kāi)，導(dǎo)致芯材物質(zhì)擴(kuò)散。Vasani采用表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合來(lái)接枝源自硅藻生物硅微膠囊表面的低聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯的熱響應(yīng)共聚物[25]。當(dāng)外界溫度在LCST以下時(shí)，膨脹的聚合物阻塞了孔開(kāi)口并減緩了藥物分子的擴(kuò)散；當(dāng)溫度在LCST之上時(shí)，聚合物層塌陷并打開(kāi)孔，使包埋分子得到更快釋放（見(jiàn)圖1）。

圖1 硅藻生物硅微膠囊功能化以及從熱敏性聚合物接枝的生物硅膠殼中釋放藥物的方法Fig.1 Process of diatom biosilica microcapsule functionalization and drug release from thermo-responsive polymergrafted biosilica frustule

1.2 化學(xué)刺激響應(yīng)型微膠囊

化學(xué)刺激響應(yīng)型微膠囊主要是囊壁材料上含有的某些化學(xué)鍵被刺激，從而觸發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致芯材的釋放[26]?；瘜W(xué)刺激響應(yīng)型微膠囊主要分為2類(lèi)[27]：1）pH刺激響應(yīng)；2）二硫鍵的還原反應(yīng)。

1.2.1 pH刺激響應(yīng) pH刺激響應(yīng)型微膠囊主要是通過(guò)改變微膠囊內(nèi)部或環(huán)境中的酸堿度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，酸堿度的改變可以引起微膠囊壁材的共價(jià)鍵改變、離子鍵破壞或者氫鍵斷裂，改變壁材的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，導(dǎo)致芯材物質(zhì)的釋放。目前pH刺激響應(yīng)型微膠囊主要由聚電解質(zhì)制備而成，這是因?yàn)榫垭娊赓|(zhì)在不同的酸堿度下，構(gòu)象發(fā)生變化，從而來(lái)控制釋放，主要分為2類(lèi)[28]：1）微膠囊壁材直接為聚電解質(zhì)；2）將聚電解質(zhì)接枝或者吸附在微膠囊的表面或孔內(nèi)。

Sun將多巴胺改性的聚丙烯酸和聚乙烯基吡咯烷酮通過(guò)層層組裝交替沉積到聚多巴胺上，來(lái)制造復(fù)合膠囊[29]。隨著環(huán)境pH的變化，復(fù)合膠囊中的氫鍵將解離或重建，表現(xiàn)出pH響應(yīng)性溶脹-收縮行為。當(dāng)pH改變時(shí)，復(fù)合膠囊顯示染料羅丹明的受控裝載和釋放，見(jiàn)圖2。

圖2 復(fù)合膠囊pH響應(yīng)控制釋放Fig.2 Schematic diagram of pH response controlled release of complex capsules

Werner以甲基丙烯酸酐和乙二醇二甲基丙烯酸酯制備微膠囊[30]。水凝膠微膠囊表現(xiàn)出溶脹和滲透性，取決于微膠囊殼的交聯(lián)密度和pH。在酸酐水解后，微膠囊殼由交聯(lián)的聚甲基丙烯酸水凝膠組成，改變其周?chē)乃釅A度，微膠囊的滲透性和尺寸可以在多個(gè)周期內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

莫師利用納米ZnO將Ce3+包裹在納米SiO2中制備自修復(fù)微膠囊。微膠囊具有較好的裝載能力，當(dāng)微膠囊處于酸性或堿性環(huán)境中，納米ZnO溶解，釋放出芯材物質(zhì)[31]。微膠囊設(shè)計(jì)原理圖見(jiàn)圖3。

圖3 二氧化硅納米微膠囊設(shè)計(jì)原理圖Fig.3 Scheme of the design of SiO2 nanocapsules

1.2.2 二硫鍵的還原反應(yīng) 二硫鍵是2個(gè)巰基被氧化而形成—S—S—形式的硫原子間的鍵，又稱(chēng)S—S鍵，其具有可逆的氧化還原性，在空氣中巰基可以氧化成二硫鍵，在還原劑存在下又可以還原成巰基[32]。

Yang通過(guò)層層組合（LBL）技術(shù)和辣根過(guò)氧化物酶（HRP）介導(dǎo)的氧化交聯(lián)反應(yīng)制備由硫醇化殼聚糖（CS-SH）和透明質(zhì)酸（HA-SH）組成的二硫化物交聯(lián)的中空聚電解質(zhì)微膠囊[33]。二硫鍵在生理?xiàng)l件下賦予微膠囊增強(qiáng)的物理穩(wěn)定性和低滲透性，并且具有氧化還原響應(yīng)性降解特性，見(jiàn)圖4。

圖4 通過(guò)層層組合（LBL）技術(shù)制備具有氧化還原響應(yīng)性的微膠囊Fig.4 Schematic diagram of microcapsules with redox responsiveness prepared by Layer-by-Layer(LBL)combination technology

Xu通過(guò)聲化學(xué)方法，從硫醇化淀粉中成功設(shè)計(jì)并制備了還原響應(yīng)磁性微膠囊[34]。由于谷胱甘肽（GSH）可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)裂解二硫鍵，因此選擇它作為還原劑來(lái)驗(yàn)證微膠囊的還原響應(yīng)性。在沒(méi)有GSH的情況下，微膠囊釋放速率很慢，然而在GSH存在下，釋放速率明顯加快。由于殼上交聯(lián)的二硫鍵對(duì)還原劑的響應(yīng)，所獲得的微膠囊對(duì)疏水性藥物表現(xiàn)出優(yōu)異的還原響應(yīng)控制釋放能力。

1.3 生物刺激響應(yīng)型微膠囊

生物刺激響應(yīng)型微膠囊主要利用生物分子（如：酶、DNA、糖等）之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)囊芯物質(zhì)的控制釋放。生物刺激響應(yīng)型微膠囊的刺激釋放分為2類(lèi)：1）囊壁材料被生物分子降解從而導(dǎo)致芯材物質(zhì)的釋放；2）囊壁材料被生物生命活動(dòng)產(chǎn)生的刺激破壞，引起芯材物質(zhì)的釋放。

Ravanfar設(shè)計(jì)了一種天然而簡(jiǎn)單的核殼結(jié)構(gòu)微膠囊，只有在暴露于脂肪酶時(shí)才能釋放囊芯物質(zhì)[35]。微膠囊殼含有脂質(zhì)層（由蜂蠟、棕櫚酸和卵磷脂組成）和聚合物層（由酪蛋白和泊洛沙姆338制成）。脂質(zhì)層含有酯鍵，可被脂肪酶分解。通過(guò)使用具有不同數(shù)量的酯鍵和不同烴鏈長(zhǎng)度的脂質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)脂質(zhì)層，以控制它們?cè)诓煌锵到y(tǒng)中對(duì)脂肪酶的可用性（見(jiàn)圖5）。

圖5 酶刺激觸發(fā)的微膠囊示意圖及其通過(guò)脂肪酶的控制釋放Fig.5 Schematic of the enzymatically triggered microcapsules and their controlled release by lipase

Yang通過(guò)接頭ssDNA L交聯(lián)的DNA鏈的LBL自組裝構(gòu)建了一個(gè)DNA微膠囊。利用靶向miRNA 155誘導(dǎo)的DSN信號(hào)放大，獲得了大量的模擬靶ssDNA D[36]。由于DNA膠囊上ssDNA D和接頭ssDNA L完全互補(bǔ)，DNA微膠囊被破壞并釋放甲苯胺藍(lán)，從而可以實(shí)現(xiàn)DNA膠囊的簡(jiǎn)單組裝和微量miRNA的快速反應(yīng)。

Zhang通過(guò)簡(jiǎn)單的微流體乳液模板方法成功制備了在生理?xiàng)l件下具有良好單分散性和重復(fù)葡萄糖響應(yīng)性的水凝膠基中空微膠囊[37]。使用羅丹明B和FITC-胰島素分別作為模型分子和模型藥物來(lái)證明葡萄糖響應(yīng)性控制釋放功能。將葡萄糖質(zhì)量濃度從0.4 g/L增加到3.0 g/L，微膠囊經(jīng)歷葡萄糖誘導(dǎo)的溶脹體積變化，導(dǎo)致釋放速率加快。

1.4 光刺激響應(yīng)型微膠囊

目前，光響應(yīng)型微膠囊的刺激源主要有2種，一種是將含有光活性的光敏基團(tuán)引入到微膠囊壁材當(dāng)中，如硝基苯類(lèi)、香豆素類(lèi)、喹啉類(lèi)、吲哚衍生物類(lèi)[38]。當(dāng)光敏基團(tuán)受到相應(yīng)的光照刺激后，可引發(fā)光異構(gòu)化、光聚合、光分解等反應(yīng)，從而改變囊壁材料中的聚合物結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致芯材物質(zhì)的釋放。

Wang將磁性介孔二氧化硅納米復(fù)合材料與光響應(yīng)性偶氮苯衍生物共價(jià)接枝，制備光響應(yīng)型微膠囊[39]。微膠囊暴露于450 nm的光驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于偶氮苯的光異構(gòu)化性能，能夠有效釋放芯材，并且能夠隨意“開(kāi)-關(guān)”，遠(yuǎn)程控制芯材分子的釋放，見(jiàn)圖6。

圖6 微膠囊的制備與控釋Fig.6 Preparation and controlled release of microcapsules

Li使用4-溴甲基-3-硝基苯甲酸（BNBA）作為交聯(lián)劑，制備光響應(yīng)型聚乙烯亞胺（PEI）微膠囊，如圖7所示[40]。以CaCO3顆粒為犧牲模板，除去后得到PEI-BNBA光響應(yīng)型膠囊。由于通過(guò)芐基溴和胺反應(yīng)形成的C—N鍵是可光裂解的，在365 nm的紫外線(xiàn)照射下微膠囊可以分解，其溶脹可以使羅丹明B異硫氰酸酯（RBITC）標(biāo)記的葡聚糖更快釋放。

圖7 PEI-BNBA膠囊的制備和分解過(guò)程Fig.7 Fabrication and decomposition process of PEI-BNBA capsules

Lee用乳化、鹽析、光交聯(lián)、蒸發(fā)、透析等工藝制備光響應(yīng)型空心膠囊[41]，見(jiàn)圖8。環(huán)氧丙氧基香豆素（EPC）與聚乙烯醇（PVA）反應(yīng)，合成了一種 乳化劑PVA-EPC，在365 nm和254 nm的循環(huán)照射下觀察到PVA-EPC綴合物的EPC的循環(huán)光二聚和去二聚化。以氯仿為油相，PVA-EPC為乳化劑，利用香豆素的光聚合性質(zhì)制備微膠囊，利用香豆素光分解的性能實(shí)現(xiàn)微膠囊的控制釋放。

圖8 通過(guò)乳化、鹽析、光交聯(lián)、蒸發(fā)和透析制備PVA-EPC微膠囊Fig.8 Schematic representation of PVA-EPC hollow microcapsules prepared by emulsification,salting out,photo-cross-linking,evaporation and dialysis

另一種是將金屬及金屬氧化物引入微膠囊壁材，當(dāng)貴金屬納米粒子（如銀納米粒子或金納米粒子）受到光照時(shí)，將光能轉(zhuǎn)化成熱能，微膠囊壁材隨著溫度的升高而破裂，從而釋放芯材物質(zhì)[42]。

Kim通過(guò)原位水解然后交聯(lián)反應(yīng)來(lái)制備聚乙烯胺（PVAm）水凝膠膠囊，將金納米顆粒裝配到水凝膠膠囊的囊壁材料中。在沒(méi)有激光照射的情況下，中空復(fù)合膠囊保持其原始形狀；在暴露于弱照射（50 mJ/cm2）之后，仍然可以識(shí)別單個(gè)膠囊的輪廓，但是它們的大部分表面略微降解；然而，進(jìn)一步暴露于更強(qiáng)的照射（高于100 mJ/cm2）會(huì)完全破壞殼相，并且不再能區(qū)分出單個(gè)膠囊[43]。

1.5 磁刺激響應(yīng)型微膠囊

磁刺激響應(yīng)型微膠囊可以實(shí)現(xiàn)微膠囊的靶向傳輸以及芯材的可控釋放，主要通過(guò)將磁性粒子引入微膠囊壁材[44]或者內(nèi)部[45]來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，磁刺激響應(yīng)型微膠囊主要有2種：1）微膠囊中的磁性顆粒在交變磁場(chǎng)的作用下快速運(yùn)動(dòng)，微膠囊壁材在機(jī)械力的作用下被破壞，導(dǎo)致芯材的可控釋放；2）由于磁性顆粒在交變磁場(chǎng)下的磁熱效應(yīng)，導(dǎo)致微膠囊的溫敏型壁材改變，實(shí)現(xiàn)控釋功能。

Luo使用層層組裝的磁性微膠囊遞送多西環(huán)素，并施加具有低頻（50 Hz）的交變磁場(chǎng)（LF-AMF）。低頻交變磁場(chǎng)對(duì)微膠囊的形態(tài)幾乎沒(méi)有影響，暴露360 min后沒(méi)有造成明顯損傷，且大大增強(qiáng)了微膠囊的滲透性，與LF-AMF暴露的持續(xù)時(shí)間成正比。由LF-AMF誘導(dǎo)的滲透性提高歸因于聚合物殼內(nèi)Fe3O4納米顆粒的攪拌。納米顆粒在LF-AMF中扭曲和振動(dòng)，導(dǎo)致聚電解質(zhì)多層的變形[46]，見(jiàn)圖9。

圖9 用于多西環(huán)素遞送和LF-AMF觸發(fā)釋放的磁性微膠囊的設(shè)計(jì)示意圖Fig.9 Design of magnetic microcapsules for doxycycline delivery and LF-AMF triggered release

1.6 超聲波刺激響應(yīng)型微膠囊

超聲波具有方向性好、穿透能力強(qiáng)、易獲得較集中的聲能等特點(diǎn)，其頻率高于20 000 Hz，由于超聲波引起的拉伸振動(dòng)可以導(dǎo)致微膠囊的破裂，所以可通過(guò)超聲響應(yīng)的方式釋放微膠囊包封的芯材物質(zhì)。

Huang將雙氯芬酸鈉（DS）封裝到PEG-PLGA（聚乙二醇-嵌段-聚（乳酸-共-羥基乙酸））微膠囊中以獲得超聲響應(yīng)的DS負(fù)載微膠囊（DS@PEGPLGA），將DS@PEG-PLGA微膠囊分散在PBS（pH 7.4）中，通過(guò)胺和N-羥基琥珀酰亞胺之間的酰胺化反應(yīng)形成（DS@PEG-PLGA）@PEG水凝膠貼劑。在37℃下進(jìn)行釋放實(shí)驗(yàn)，在持續(xù)超聲下，8 min時(shí)DS的累積釋放量達(dá)到約90%，同時(shí)在沒(méi)有超聲的情況下，僅釋放不到20%的DS。其顯示出了良好的生物相容性和顯著的皮膚粘附性，以及超聲響應(yīng)方式下，包封藥物釋放量的提高[47]（見(jiàn)圖10）。

圖10 PEG水凝膠貼劑超聲響應(yīng)釋放DSFig.10 Schematic illustration of ultrasound responsive transdermal release of DS from(DS@PEGPLGA)@PEG hydrogel patch

1.7 機(jī)械刺激響應(yīng)型微膠囊

機(jī)械刺激是觸發(fā)芯材從微膠囊中釋放的物理方式之一。通過(guò)常規(guī)方法由聚電解質(zhì)多層制成的中空微膠囊不具有足夠的彈性以響應(yīng)大的和重復(fù)的機(jī)械變形，造成滲透壓改變，從而釋放出芯材。

有研究者[48]通過(guò)層層組裝的方法，用交替的殼聚糖和膠體二氧化硅納米顆粒制備混合空心膠囊。在冷凍溫度下將殼聚糖層與戊二醛交聯(lián)以使共價(jià)鍵具有柔性和彈性。使用毛細(xì)管彈性實(shí)驗(yàn)和滲透壓引發(fā)的破裂實(shí)驗(yàn)研究膠囊的機(jī)械性質(zhì)，混合空心膠囊具有足夠的彈性，能夠承受重復(fù)的和大的機(jī)械變形，并且在壓縮釋放后立即恢復(fù)到原始形狀，通過(guò)施加壓力引起的可逆變形可以有效調(diào)節(jié)藥物的釋放。

Vian將全氟化聚合物具有化學(xué)惰性的優(yōu)點(diǎn)與由雙層乳液和薄殼制成的膠囊的小占地面積結(jié)合起來(lái)，制造的膠囊具有均勻的氟化殼，可以承受高達(dá)1.3 MPa的壓力而不會(huì)發(fā)生彎曲。當(dāng)暴露于較高壓力或干燥時(shí)，它們會(huì)彎曲但保持完整，對(duì)低相對(duì)分子質(zhì)量包封劑的滲透性保持不變。然而，當(dāng)受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，從而釋放出包封劑[49]。

2 多刺激響應(yīng)型微膠囊

多刺激響應(yīng)型微膠囊顧名思義就是將2個(gè)或2個(gè)以上的刺激響應(yīng)源結(jié)合到1個(gè)微膠囊當(dāng)中，使其具有多個(gè)刺激響應(yīng)的功能。

Paret將2-氧代乙酸酯包封到聚（脲-氨基甲酸酯）核/殼微膠囊中，實(shí)現(xiàn)光誘導(dǎo)的揮發(fā)性化合物的控制釋放。在暴露于紫外光時(shí)，2-氧代乙酸鹽分解形成羰基化合物和CO2或CO，可以在膠囊內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)壓，該過(guò)壓使膠囊壁膨脹或切開(kāi)，以釋放其內(nèi)容物[50]，見(jiàn)圖11。（a）將光敏2-氧代乙酸酯香料與另一種香料分子共同包封并將系統(tǒng)暴露于低光強(qiáng)度，造成膠囊壁的機(jī)械破裂，從而將共價(jià)連接的香料從核/殼微膠囊內(nèi)釋放出來(lái)。（b）含有光敏2-氧代乙酸酯香料和另一種香料分子的核/殼微膠囊首先發(fā)生機(jī)械破裂，釋放未結(jié)合的香料分子，后來(lái)暴露在光照下，釋放出共價(jià)連接的香料。在這種情況下，兩種香料不會(huì)同時(shí)釋放。

圖11 光誘導(dǎo)和機(jī)械觸發(fā)從核/殼微膠囊釋放香料Fig.11 Light-induced controlled release of fragrances from core/shell microcapsules

Leal通過(guò)原位聚合方法合成含有亞麻籽油的微膠囊，并使用逐層技術(shù)將苯并三唑包埋于組裝在微膠囊外部的聚電解質(zhì)層之間[51]，見(jiàn)圖12。該系統(tǒng)具有2種刺激響應(yīng)機(jī)制：機(jī)械刺激（亞麻籽油的釋放）和pH刺激（苯并三唑的控制釋放），可以分別提供自我修復(fù)能力和抑制電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。

圖12 機(jī)械和pH多刺激響應(yīng)型微膠囊的結(jié)構(gòu)Fig.12 Schematic representation of the expected final structure of the multiple-stimulus response microcapsules

Xu使用聚合物囊泡作為主要組分成功制備了響應(yīng)型多室微膠囊，其具備pH和離子強(qiáng)度雙響應(yīng)特性[52]，見(jiàn)圖13。制備的微膠囊具有雙載體能力：一種類(lèi)型的分子可以包封在聚合物囊泡內(nèi)，另一種分子可以包封在微膠囊的中空內(nèi)部。更重要的是，因?yàn)榫哂芯垭娊赓|(zhì)復(fù)合物壁的聚合物囊泡的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)離子強(qiáng)度的變化來(lái)調(diào)節(jié)，同時(shí)單寧酸和聚合物囊泡之間的氫鍵結(jié)合受pH條件的影響，因此，pH和離子強(qiáng)度的組合可用于實(shí)現(xiàn)2種類(lèi)型非常不同的貨物分子（陰離子和陽(yáng)離子）的順序和可編程釋放，而不損害微膠囊的整體形態(tài)。

圖13 pH和離子強(qiáng)度雙響應(yīng)型多室微膠囊Fig.13 Schematic diagram of pH and ionic strength dual-response multi-chamber microcapsules

Li在固體模板上通過(guò)逐層組裝方法成功制造了基于主客體相互作用的雙響應(yīng)膠體MC。二茂鐵改性的聚乙烯亞胺（PEI-Fc）和環(huán)糊精改性的聚苯乙烯納米粒子（PS-CD NPs）作為組裝構(gòu)件，可以在添加競(jìng)爭(zhēng)性金剛烷（Ad）分子時(shí)或在pH低于4的溶液中將膠體MC分解成納米組分[53]，見(jiàn)圖14。

圖14 基于主客體的膠體MC的制造和拆卸過(guò)程Fig.14 Schematic illustration of the fabrication and disassembly process of host-guest based colloidal MC

胡振興通過(guò)細(xì)乳液聚合制備了溫度/pH雙重響應(yīng)型納米微膠囊。其中溫敏單體為N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM），pH敏感單體為丙烯酸（AA），制備的納米微膠囊具有良好的溫度響應(yīng)性和pH敏感性，LCST為40～50℃；單體AA的引入提高了納米微膠囊對(duì)pH的敏感性[54]。

Wang通過(guò)蒸餾沉淀聚合和通過(guò)氫氟酸蝕刻選擇性除去二氧化硅模板獲得聚（丙烯酸）/偶氮苯微膠囊。在紫外線(xiàn)照射下，主鏈中的偶氮苯交聯(lián)位點(diǎn)從反式轉(zhuǎn)化為順式異構(gòu)體，從而誘導(dǎo)微膠囊收縮，調(diào)整了膠囊的滲透性。此外，微膠囊具有pH響應(yīng)性，芯材物質(zhì)的擴(kuò)散速率和最終釋放百分比均隨pH增加而增加。不同輻照模式和pH下的釋放行為與Baker-Lonsdale模型非常一致，顯示了擴(kuò)散控制釋放行為[55]，見(jiàn)圖15。

圖15 不同模式下微膠囊包封和釋放行為Fig.15 Schematic illustration of encapsulation and release of microcapsules under different modes

徐斌斌通過(guò)原位共沉淀法制備了磁場(chǎng)/溫度雙重響應(yīng)型納米微膠囊。N-異丙基丙烯酰胺和Fe3O4磁性納米粒子的引入，使納米微膠囊具有良好的溫度響應(yīng)性和磁響應(yīng)性，其飽和磁化強(qiáng)度約為1.7 emu/g，LCST為40～50℃[56]。

3 展望

刺激響應(yīng)型微膠囊按其本身對(duì)不同環(huán)境刺激的響應(yīng)數(shù)量，分為單刺激響應(yīng)型微膠囊和多刺激響應(yīng)型微膠囊，作者對(duì)不同類(lèi)型的刺激響應(yīng)型微膠囊進(jìn)行了歸納介紹。目前刺激響應(yīng)型微膠囊多用于醫(yī)藥、紡織、自修復(fù)防腐材料等領(lǐng)域，在化工、化妝品和農(nóng)藥等領(lǐng)域也得到更多關(guān)注，而在包裝領(lǐng)域相關(guān)報(bào)道較少。藥物領(lǐng)域主要涉及熱響應(yīng)、還原響應(yīng)、光響應(yīng)、pH響應(yīng)及多響應(yīng)等，從而實(shí)現(xiàn)定向爆破式釋放藥物、“按需”釋放藥物、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制釋放等功能。未來(lái)刺激響應(yīng)型微膠囊的發(fā)展趨勢(shì)將是刺激方式更加靈敏，對(duì)刺激機(jī)制的研究更加成熟，生產(chǎn)規(guī)?；页杀靖?，對(duì)環(huán)境友好且其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛等。