CN101785760B - 一种自组装壳聚糖载药纳米粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自组装壳聚糖载药纳米粒及其制备方法，该纳米粒由芯鞘电纺复合纤维毡在水中自发组装形成，纳米粒具有核壳结构，纳米粒的外壳为壳聚糖，内核为药物；制备包括：分别配制芯液和含有壳聚糖的鞘液；采用电纺同轴纺丝头进行电纺，静电纺丝5-10秒钟，在纤维上滴入高纯水，即得。本发明方法简单，单步制备出芯鞘结构纤维，适合于工业化生产。

Description

一种自组装壳聚糖载药纳米粒及其制备方法

技术领域

本发明属自组装载药纳米粒及其制备领域，特别是涉及一种自组装壳聚糖载药纳米粒及其制备方法。

背景技术

自组装是一种普遍存在于生命体系中的现象，是生命最本质内容之一。自组装过程涉及从分子到行星各种物质层次的组织及其之间的各种相互作用。上世纪末，在最前沿的化学领域之一----超分子化学的发展过程中，科学家们明确提出自组装概念。一般认为自组装过程是原子、分子、粒子和其他基本单元在系统能量的驱动下自发组装形成功能性结构的过程。自组装也指如果体系拆分成相应的亚单元，在适当的条件下，这些亚单元会混合重新形成完整结构。

利用自组装来合成新材料是一种新的方法，它在制造高质量、结构与性质可控的新材料上有着巨大的潜力。自组装采用的是“自下而上”的模式合理利用单元结构中所蕴涵的各种相互作用，分层次地逐步生长，最终巧妙地形成多级结构。自组装材料是21世纪材料科学与工程最重要的领域之一。自组装技术作为一类新型的加工制造技术，有着广阔的应用前景。

分子自组装技术的最根本基础是非共价键作用(如氢键、范德华力、疏水亲脂作用、静电作用等)，自组装过程无需人的介入。目前报道通过分子自组装构建人工纳米结构功能材料的方法非常多，不同的体系常常用到不同的启动或诱发手段，因此使得自组装结构纳米功能材料的制备方法非常多，广泛适用性不强。

电纺是高压静电纺丝技术的简称，是随纳米科技的热潮而复兴的。该技术是一种自上而下(top-down)的纳米制造技术，应用该技术制备超细纤维，其工艺过程简单、操控方便、可控性强。所制备的电纺纤维直径小、表面积大、机械性能好；相应电纺纤维毡具有连续三维立体空间网状结构特征。实际上电纺不仅是一种简易的纳米纤维制造技术，更主要的是该技术具有在微观尺度范围内对纤维结构进行控制、对纤维内部局部功能材料组分的组成或配比进行调整的能力，这使得电纺技术在多组分复合纳米纤维毡制备中、在具有空间微观结构特征纤维的研究上更能发挥其纳米功能材料制备的技术优势和应用灵活性。

基于电纺，结合材料的复合应用，如果能够制备出新型纳米自组装功能材料，那么由于电纺工艺的广泛适用性，将使得该方法将可能为更多、更广泛的纳米自组装材料构建打开新局面，申请人目前未见国内外有任何相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自组装壳聚糖载药纳米粒及其制备方法，该方法简单，单步制备出芯鞘结构纤维，适合于工业化生产。

本发明的一种自组装壳聚糖载药纳米粒，该纳米粒由芯鞘电纺复合纤维毡在水中自发组装形成，纳米粒具有核壳结构，纳米粒的外壳为壳聚糖，内核为药物。

所述药物难溶于水，如常用药物：他莫昔芬、双氯芬酸、布洛芬、美洛昔康、酮咯酸、酮洛芬、吡罗昔康、甲芬那酸、非诺洛芬、萘丁美酮、舒林酸、氟比洛芬、萘普生、依托度酸、吲哚美辛、双水杨酸酯、二氟尼柳、托美丁、奥沙普秦，地赛啶、甲新米呱、非那根、息斯敏、开瑞坦、苯海拉明、阿昔洛韦、喷昔洛韦、雷公藤甲素、紫草素、胰岛素、降钙素、生长因子、紫草、草珊瑚或两面针等。

所述纳米粒外壳壳聚糖与内核药物的质量比为1∶1。

本发明的一种自组装壳聚糖载药纳米粒的制备方法，包括：

分别配制芯液和含有壳聚糖的鞘液；然后在双通道轴流注射器推进流速为1ml/h-2ml/h，电压为15-18kV，接受距离10cm-20cm的条件下采用电纺同轴纺丝头进行电纺，静电纺丝5-10秒钟，在纤维上滴入高纯水，即得。

所述的芯液为5％w/v三苯氧胺(TAM)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K305％w/v的共溶甲酸溶液。

所述的鞘液为10％w/v聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K60和1％w/v壳聚糖的甲酸与乙醇共溶溶液，并加入0.5％v/v辛基苯基聚氧乙烯醚Trixton X-100，其中甲酸与乙醇体积比为1∶1。

所述的电纺同轴纺丝头，包括纺纱头套部和纺纱头轴心部，所述的纺纱头套部为L型管，所述的纺纱头轴心部穿过纺纱头套部中部且与其管道同轴。

所述鞘液入口位于纺纱头套部下端，所述的芯液入口位于纺纱头轴心部上端。

本发明采用同轴电纺工艺，结合不同性能材料的复合使用，制备出外鞘由聚乙烯吡咯烷酮和壳聚糖组成，内核含有药物的芯鞘结构纤维，并使得该纤维在水中能够自发组装成核壳结构载药纳米粒。

有益效果

本发明的制备方法简单，单步制备出芯鞘结构纤维，适合于工业化生产。

附图说明

图1芯鞘结构纤维透射电镜和场扫描电镜图，a为场扫描电镜图，b为透射电镜图；

图2滴入1滴水后，偏光显微镜下芯鞘纤维自组装过程；放大倍数16×40

a-侧偏光芯鞘纤维；b-侧偏光滴水后组装界面；c-正交光纳米囊；

图3核壳结构纳米粒透射电镜图；

图4同轴电纺过程，a-同轴电纺工艺图，b-纺丝头喷丝放大拍摄照片；

图5同轴纺丝头剖视图，a-鞘液入口，b-芯液入口，c-同轴出口。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

调配纺丝液

芯液为5％w/v的TAM和PVP K305％w/v的共溶甲酸溶液。鞘液为10％w/v PVP K60和1％w/v壳聚糖的甲酸与乙醇(50∶50/v∶v)共溶溶液，并加入0.5％v/v的Trixton X-100。芯液采用1毫升注射器针筒，鞘液采用5毫升注射器针筒。

实施例2

同轴电纺工艺

采用同轴结构纺丝头，连接高压发生器，纺丝液量由纺丝液储液器直径大小和微量注射泵的推进速率共同控制，采用铝箔平板接受纤维。纺丝工艺条件为：双通道轴流注射器推进流速为1cm/h，鞘液使用5Mlz注射器，芯液则采用1mL注射器，电压为18kV，纤维接受距离为20cm。环境温度为(11±1)℃，环境湿度为68±5％。

实施例3

芯鞘纤维表征

采用放大拍摄观察同轴纺丝过程，结果如图5所示，芯鞘纺丝液体能够共同形成Taylor锥，然后射流经过弯曲、拉伸、分裂成为超细同轴电纺纤维。

纺丝完毕的纤维毡，放置于真空干燥箱中。采用场扫描电子显微镜观察纤维垫的表面形态，观察前，在真空状态下对其表面进行喷碳处理，扫描电压为5KV。结果如图1，纤维具有空间立体三维连续网络状结构、结构均匀。纤维膜表面光滑，纤维粗细均匀，采用Image J软件(National Institutes of Health，USA)量取照片上不同纤维在不同位置上的直径，92.8％的纤维直径分布在400～600nm之间。

采用透射电镜对芯鞘结构纤维进行观察，纤维的外芯内鞘结构层次分明，芯中载药部分电子束透过性能差，呈灰黑色，鞘边壳聚糖和聚乙烯吡咯烷酮电子束透过性能较好，呈淡灰色。

实施例4

纤维自组装过程

在静电纺丝过程中，将载玻片固定于铝箔纤维接受平板上，再连接负极，按上述条件进行静电纺丝10秒钟，然后小心取下载玻片，采用微量注射器滴入1滴高纯水，在偏光纤维镜下观察纤维毡自组装成纳米粒的过程。

结果如图2所示。从图2b可见在纤维还没有完全溶解情况下，能够吸水出现颗粒状态，说明是复合纤维成分在纤维基材吸水与溶解的同时，药物与壳聚糖在疏水作用、静电作用和氢键作用下能够自发组装成核壳结构纳米粒，通过正交光观察，结果如图2c所示，纳米粒大小均匀。

实施例5

自组装载药纳米粒表征

取同轴纤毡0.1克，置于50毫升高纯水中，采用滴管将1滴自组装后溶液滴入碳膜铜网上，采用场发射透射电镜观察纳米粒的形态。并采用动态激光粒度扫描仪对自组装纳米体系进行扫描分析。结果表明，纳米粒子的平均直径为230nm，多分散系数为0.379。由于鞘液采用5mL注射器，壳聚糖浓度为1(w/v)％，而芯液采用1mL注射器，药物浓度为5(w/v)％，因此出纳米粒外壳壳聚糖与内核药物的质量比为1∶1。

Claims (6)

1.一种自组装壳聚糖载药纳米粒，该纳米粒由芯鞘电纺复合纤维毡在水中自发组装形成，纳米粒具有核壳结构，纳米粒的外壳为壳聚糖，内核为药物；

其中芯鞘电纺复合纤维毡的制备方法为：分别配制芯液和含有壳聚糖的鞘液；然后在双通道轴流注射器推进流速为1ml/h-2ml/h，电压为15-18kV，接受距离10cm-20cm的条件下采用电纺同轴纺丝头进行电纺，静电纺丝5-10秒钟，即得；其中芯液为5％w/v三苯氧胺TAM和聚乙烯吡咯烷酮PVP K30 5％w/v的共溶甲酸溶液；鞘液为10％w/v聚乙烯吡咯烷酮PVP K60和1％w/v壳聚糖的甲酸与乙醇共溶溶液，并加入0.5％v/v辛基苯基聚氧乙烯醚Trixton X-100，其中甲酸与乙醇的体积比为1∶1。

2.根据权利要求1所述的一种自组装壳聚糖载药纳米粒，其特征在于：所述药物为他莫昔芬、双氯芬酸、布洛芬、美洛昔康、酮咯酸、酮洛芬、吡罗昔康、甲芬那酸、非诺洛芬、萘丁美酮、舒林酸、氟比洛芬、萘普生、依托度酸、吲哚美辛、双水杨酸酯、二氟尼柳、托美丁、奥沙普秦，地赛啶、甲新米呱、非那根、息斯敏、开瑞坦、苯海拉明、阿昔洛韦、喷昔洛韦、雷公藤甲素、紫草素、胰岛素、降钙素或生长因子。

3.根据权利要求1所述的一种自组装壳聚糖载药纳米粒，其特征在于：所述纳米粒外壳壳聚糖与内核药物的质量比为1∶1。

4.一种自组装壳聚糖载药纳米粒的制备方法，包括：

分别配制芯液和含有壳聚糖的鞘液；然后在双通道轴流注射器推进流速为1ml/h-2ml/h，电压为15-18kV，接受距离10cm-20cm的条件下采用电纺同轴纺丝头进行电纺，静电纺丝5-10秒钟，在纤维上滴入高纯水，即得；其中芯液为5％w/v三苯氧胺TAM和聚乙烯吡咯烷酮PVP K30 5％w/v的共溶甲酸溶液；鞘液为10％w/v聚乙烯吡咯烷酮PVPK60和1％w/v壳聚糖的甲酸与乙醇共溶溶液，并加入0.5％v/v辛基苯基聚氧乙烯醚Trixton X-100，其中甲酸与乙醇的体积比为1∶1。

5.根据权利要求4所述的一种自组装壳聚糖载药纳米粒的制备方法，其特征在于：所述电纺同轴纺丝头，包括纺纱头套部(1)和纺纱头轴心部(2)，所述的纺纱头套部(1)为L型管，所述的纺纱头轴心部(2)穿过纺纱头套部(1)中部且与其管道同轴。

6.根据权利要求4所述的一种自组装壳聚糖载药纳米粒的制备方法，其特征在于：所述鞘液入口(c)位于纺纱头套部(1)下端，所述的芯液入口(b)位于纺纱头轴心部(2)上端。

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