CN101978954B - 壳聚糖微粒的制备及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳聚糖微粒的制备方法及应用。本发明所述壳聚糖微粒包括壳聚糖微球和壳聚糖纳米粒。本发明提供了所述壳聚糖微粒在制备减肥或降脂药物或食物方面的应用，并研究总结得到，在制备抑制食欲的药物或食物应用方面，壳聚糖微球效果较好；在制备减少体内脂肪的药物或食物应用方面，壳聚糖纳米粒效果较好。本发明为壳聚糖更好地应用于制备减肥方面的食物或药物，实现有效减少给药剂量并获得良好的减肥效果的目的提供技术支持。

Description

壳聚糖微粒的制备及应用

技术领域

本发明属于医药及功能性食品技术领域，具体涉及一种壳聚糖微粒的制备及其应用。

背景技术

壳聚糖，自然界中迄今发现的唯一碱性多糖，研究证明壳聚糖对于脂肪具有明显的吸附作用，并开始被应用于减肥药物中。在日本和欧美等发达国家，壳聚糖减肥药品发展迅猛，已成为减肥药主流的趋势。

壳聚糖(CTS)是通过甲壳素脱乙酰基而制得，是一种天然聚阳离子多糖衍生物，大量存在于海洋节肢动物(虾、蟹等)的甲壳中，也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜中，资源十分丰富。壳聚糖本身带有正电荷使它能和带有负电荷的脂肪和胆汁酸相结合；壳聚糖还能通过疏水键与中性脂肪结合来乳化它们。大量的动物和人体试验结果证明壳聚糖能够明显能降低血液中的胆固醇和脂肪含量。但是，壳聚糖应用于减肥降脂也存在着许多问题，在人体实验中壳聚糖的剂量一般是2～3g/d，这种剂量下减肥效果不明显，增大剂量却又容易产生便秘、恶心和呕吐等不良反应，限制了壳聚糖在减肥领域的推广应用。

研究结果表明壳聚糖的粒径在变小的时候，由于表面积迅速增大能够更多的吸附脂肪和脂肪酸，最终可以更好的降低血液中的胆固醇和脂肪；但是由于普通壳聚糖只能溶于弱酸性溶液中，不能溶于水中，所以壳聚糖对胆酸盐的结合效率低，需要较大的口服剂量才能显示出降血脂效果。

目前，壳聚糖通常都是作为制备其他药物微粒的壁材或者辅料，采用水相加入油相乳化方法制备，由于乳化聚合法制备过程中使用了大量的引发剂和有机溶剂，会带入毒性。

本申请人在专利申请号为200910214313.6的专利申请中公开了一种壳聚糖微球，并提供了其在降血脂方面的应用。但是，200910214313.6的专利申请中使用的动物模型是高血脂症模型而不是肥胖模型，而根据本领域技术常识，高血脂症模型和肥胖模型在生理和作用机理方面都存在着显著的差异，本发明经过长期大量实验总结得到，将现有壳聚糖在降血脂方面的技术方案应用于减肥领域，收效甚微。同时，现有研究结果都表明了壳聚糖的粒径在变小的时候，由于表面积迅速增大能够更多的吸附脂肪和脂肪酸，最终可以更好的降低血液中的胆固醇和脂肪，研究结果显示粒径越小，壳聚糖作用效果越好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有壳聚糖微粒应用技术的不足，提供一种壳聚糖微粒新的应用。本发明同时提供了所述壳聚糖微球和纳米粒在制备减肥或者辅助降血脂食物或药物方面的应用技术方案。

所述壳聚糖微粒包括壳聚糖微球和壳聚糖纳米粒。

所述壳聚糖微球的制备是将壳聚糖溶于水，加入乙酸溶液搅拌至完全溶解后采用喷雾干燥法制备得到。

优选的方案是将所述壳聚糖溶于水制备成质量百分比浓度为1.5％的壳聚糖水溶液后加入乙酸溶液。

所述乙酸溶液的体积比浓度可以不作特殊要求，能够促使壳聚糖较好地溶解即可。本发明优选体积比浓度为36％的乙酸；乙酸溶液的用量优选按照壳聚糖：乙酸溶液的质量体积比为1～1.2g∶1ml的比例确定。

所述喷雾干燥工艺条件为：入口温度为140～190℃，出口温度为80～100℃，蠕动泵速度为300～1000mL/h，压缩空气压力100～150kPa，喷嘴直径0.7mm。

所述壳聚糖纳米粒是采用离子交联、喷雾干燥法相结合的方法制备得到。

所述壳聚糖纳米粒是将壳聚糖和三聚磷酸钠(TPP)分别用乙酸溶液和去离子水溶解，在不断搅拌的条件下，将三聚磷酸钠溶液缓慢滴加于壳聚糖溶液中，直至出现蓝色乳光，即得壳聚糖纳米粒的混悬液；将此混悬液旋转蒸发浓缩后用喷雾干燥法挥干溶剂，得到壳聚糖纳米粒的固体。其制备方法包括以下步骤：

(1)将壳聚糖溶于乙酸溶液得壳聚糖溶液，放置备用；

(2)往步骤(1)壳聚糖溶液中加入TPP反应得纳米混悬液；

(3)步骤(2)所得的纳米混悬液旋转蒸发浓缩；所述旋转蒸发浓缩可采用现有常规的技术；

(4)步骤(3)所得的浓缩液进行喷雾干燥，喷雾干燥工艺条件：入口温度为140～180℃，出口温度为80～100℃，蠕动泵速度为300～1000mL/h，压缩空气压力100～150kPa，喷嘴直径0.5mm。

上述步骤(1)优选采用体积比浓度为0.5～2％的乙酸溶液，乙酸溶液用量为100ml乙酸溶液溶解0.5～5g的壳聚糖。

步骤(2)所述TPP浓度为0.5～2mg/ml，用量按照壳聚糖与TPP的质量比为3∶1～10∶1确定。

往壳聚糖溶液中加入TPP是在室温、400～1000r/min的机械搅拌条件下加入，所述反应时间为30～60分钟，体系有明显的蓝色乳光生成。

步骤(3)所述旋转蒸发浓缩是在60～80℃控温条件下进行，将纳米混悬液蒸发至体积减少为原来的一半即可。

现有技术包括专利申请号为200910214313.6的专利申请，并没有对壳聚糖原料进行深入的研究，经过长期大量的实验研究和分析总结，影响壳聚糖减肥应用效果的因素不仅与壳聚糖的粒径有关系，更与壳聚糖的脱乙酰度和分子量有直接关系。

本发明通过长期大量实验研究，总结得到：壳聚糖脱乙酰度在60％～99％和分子量在1～300万具有一定的减肥作用，优选地，能更好地实现本发明目的的技术方案是：本发明壳聚糖微粒在制备减肥药物或食物方面的应用中，对原料进行优化，优选采用脱乙酰度范围为85％～99％且分子量为10～50万的壳聚糖制备壳聚糖微粒。

本发明提供的壳聚糖在制备减肥或降脂药物或食物方面的应用。

具体在制备抑制食欲的药物或食物方面，可采用本发明制备的壳聚糖微球(CTS-MP)和壳聚糖纳米粒(CTS-NP)，优选CTS-MP。

具体在制备减少体内脂肪药物或食物方面，可采用本发明制备的壳聚糖微球(CTS-MP)和壳聚糖纳米粒(CTS-NP)，优选CTS-NP。

本发明的有益效果是：

本发明在不断总结壳聚糖在降血脂方面的应用技术效果的同时，不断尝试壳聚糖应用于减肥领域的技术效果总结，但大量实验表明，效果不明确也不稳定。本发明首先对制备壳聚糖微粒的原料壳聚糖的脱乙酰度和分子量的影响进行了系统的研究，得出可获得稳定显著减肥以及降脂效果的原料方案，对现有的壳聚糖针对性地提供制备方面更为优化的技术方案；

更重要的是，根据本领域技术常识，通常壳聚糖微粒粒径越小，比表面积也大大增加，更加有利于吸附脂肪和脂肪酸，最终可以更好的降低体内的胆固醇和脂肪，但实际应用效果数据并不稳定和具有规律性，这给壳聚糖的应用带来巨大的阻碍。本发明研究了壳聚糖微粒在减肥应用方面的重要影响因素，总结得到不同粒径变化对壳聚糖应用效果的影响，经过大量实验研究证明，在某些应用领域，例如制备抑制食欲的药物或食物方面，壳聚糖微粒的应用效果优于壳聚糖纳米粒。本发明克服了技术思维定势和现有技术的偏见，总结出壳聚糖应用的新的确定的技术方案，为更好的开发利用壳聚糖提供技术基础和支持。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1壳聚糖微球的制备

(1)取27.2g壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品，分子量为20～30万，脱乙酰度在85～99％，)加到1800ml蒸馏水中机械搅拌器搅拌，加入25ml体积比浓度为36％的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

(2)使用国产L-117型实验室用喷雾干燥机(北京来亨科贸有限责任公司，也可以采用其他厂家类似设备)制备微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度160℃，出口温度80～85℃，热风流量90％(约35m³/h)，蠕动泵流量50％(约600ml/h)，压缩空气压力120kPa。

制备方法也可参照本申请人在专利申请号为200910214313.6的制备方案。

制备得到18.14g壳聚糖微球，产率为64.8％。使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为4.07μm。

实施例2壳聚糖微球的制备

(1)取28g壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品，分子量为5万，脱乙酰度为60％)加到1800ml蒸馏水中机械搅拌器搅拌，加入25ml体积比浓度为36％的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

(2)使用国产L-117型实验室用喷雾干燥机(北京来亨科贸有限责任公司，也可以采用其他厂家类似设备)制备微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度190℃，出口温度85～90℃，热风流量90％(约35m³/h)，蠕动泵流量500ml/h，压缩空气压力100kPa。

制备得到16.5g壳聚糖微球，产率为60.7％。使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为4.6μm。

实施例3壳聚糖微球的制备

取27.2g壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品，分子量为100万，脱乙酰度在80％)，其他实验方法同实施例1。

制备得到13.82g壳聚糖微球，产率为54.2％。使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为7.87μm。

实施例4壳聚糖纳米粒的制备

(1)按照壳聚糖(分子量为20～30万、脱乙酰度为85～99％)与乙酸溶液(体积比浓度为2％)的质量体积比为3g∶100ml的比例称取27.2g壳聚糖溶于乙酸溶液；

按照1.0g三聚磷酸钠∶100ml去离子水的比例称取三聚磷酸钠溶于去离子水；

(2)在不断搅拌的条件下，将三聚磷酸钠溶液缓慢滴加于壳聚糖溶液中，直至出现蓝色乳光，即得壳聚糖纳米粒的混悬液；

(3)将步骤(2)所得混悬液旋转蒸发浓缩后用喷雾干燥法挥干溶剂，得到壳聚糖纳米粒的固体；所述旋转蒸发浓缩参照常规方法，浓缩至体积减少1/2左右。

所述喷雾干燥工艺条件：入口温度为140℃，出口温度为85℃，蠕动泵速度为600mL/h，压缩空气压力120kPa，喷嘴直径0.5mm。

制备得到15.2g壳聚糖纳米粒，产率为60.4％。使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为200～400nm。

实施例5壳聚糖纳米粒的制备

(1)按照壳聚糖(分子量为5万、脱乙酰度为60％，)与乙酸溶液(体积比浓度为1％)的质量体积比为2g∶100ml的比例称取27.2g壳聚糖溶于乙酸溶液；

按照1.5g三聚磷酸钠∶100ml去离子水的比例称取三聚磷酸钠溶于去离子水；

(2)在不断搅拌的条件下，将三聚磷酸钠溶液缓慢滴加于壳聚糖溶液中，直至出现蓝色乳光，即得壳聚糖纳米粒的混悬液；

(3)将步骤(2)所得混悬液旋转蒸发浓缩后用喷雾干燥法挥干溶剂，得到壳聚糖纳米粒的固体；所述旋转蒸发浓缩参照常规方法，浓缩至体积减少1/2左右。

所述喷雾干燥工艺条件：入口温度为180℃，出口温度为85℃，蠕动泵速度为400mL/h，压缩空气压力150kPa，喷嘴直径0.5mm。

制备得到14.7g壳聚糖纳米粒，产率为54％。使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为200～800nm。

实施例6壳聚糖纳米粒的制备

采用分子量为100万、脱乙酰度为80％的壳聚糖，其他实验条件同实施例5。

制备得到13.2g壳聚糖纳米粒，产率为47.8％。使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为600～1000nm。

实施例7应用实验

(1)试验材料

本实施例以脱乙酰度为85～99％且分子量为20～30万的壳聚糖为原料，按照本发明所述方法制备得到壳聚糖微球和壳聚糖纳米粒作为应用实验材料。

高脂饲料配方：基础饲料(市购)80％，蛋黄粉(市购)10％，猪油(市购)10％；均为质量百分比。

实验中使用雄性SD大鼠90只，体重200±20g(购于广东省实验动物中心)。饲养在温度和湿度保持恒定的房间内，自由饮食。

(2)实验过程：

大鼠适应性饲养7天后，随机分为9组(n＝10)：正常生理盐水对照组(NF)，高脂乳剂对照组(HF)，壳聚糖对照组(CTS)，壳聚糖微球治疗组大剂量(H-CTS-MP)，壳聚糖微球治疗组中剂量(M-CTS-MP)，壳聚糖微球治疗组小剂量(L-CTS-MP)，壳聚糖纳米粒治疗组大剂量(H-CTS-NP)，壳聚糖纳米粒治疗组中剂量(M-CTS-NP)，壳聚糖纳米粒治疗组小剂量(L-CTS-NP)。

实验过程中每周对小鼠体重称重两次并记录。每天记录每只大鼠的给食量，剩食量，撒食量。NF组食用普通市售大鼠饲料直到实验结束，HF组食用高脂饲料直到实验结束；其他组均每天食用高脂饲料4周，随后4周内CTS对照组分别每天灌胃接受250mg/kg壳聚糖；H-CTS-MP组和H-CTS-NP组每天分别灌胃接受500mg/kg壳聚糖微球和纳米粒，M-CTS-MP组和M-CTS-NP组每天灌胃接受250mg/kg壳聚糖微球和纳米粒；L-CTS-MP组和L-CTS-NP组每天灌胃接受125mg/kg壳聚糖微球和纳米粒。所有组大鼠均自由饮食不加控制。

实验结束后，所有大鼠均禁食一天。乙醚麻醉后，毛细管眼眶取血分装于普通离心管和抗凝离心管。所有大鼠随后均解剖，取肾周脂肪、睾周脂肪并称重。

取未抗凝处理的血液在3000r/min条件下离心15分钟，取上面的血清用试剂盒在自动生化仪上测定血清中的总胆固醇(TC)，甘油三脂(TG)，高密度脂蛋白(HDL-C)，低密度脂蛋白(LDL-C)。

取抗凝处理的血液用全血粘度测定仪测其粘度。

(3)实验结果分析

1、对实验性大鼠的体重的影响见表1：

表1壳聚糖对大鼠的体重增量的影响

n＝10)

注：*P＜0.05与NF比较，+P＜0.05与HF比较

由表1可看出，与正常组体重增量相比较，造模后高脂组和其他所有治疗组的体重增重均显著高于正常组，表明实验性大鼠的肥胖模型成功建立。

当分别给予相应的治疗药物后，和正常对照组和高脂对照组相比，CTS-MP各组和CTS-NP各组均表现出有明显抑制体重增长的作用，且和剂量有明显相关性，即随着剂量增加作用越明显。在整个实验过程中看出CTS-NP的减肥作用好于CTS-MP各个治疗组，且都优于CTS组。因此，可以得出CTS-MP和CTS-NP均能很好的抑制肥胖大鼠的体重增长，且随着粒径的减小，其效果越明显。

2、实验性大鼠的食物利用率见表2

表2壳聚糖对大鼠的食物利用率的影响(

n＝10)

注：*P＜0.05与NF比较

表2是大鼠食物利用率相关情况，可以看出和正常组相比，除L-CTS-NP组外，其他治疗组均出现不同程度的抑制大鼠食欲的作用，这表明，CTS-MP的所有剂量和CTS-NP的高剂量均有抑制肥胖大鼠食欲的作用，这将是导致了肥胖大鼠体重降低的主要原因之一。并且，当治疗剂量增大时，这种作用趋于显著。且CTS-NP的抑制作用小于CTS-MP。

3、实验性大鼠的脂体比见表3

表3壳聚糖对大鼠的脂体比的影响(

n＝10)

注：*P＜0.05与NF比较，+P＜0.05与HF比较

由表3可以看出，高脂组的脂体比明显高于其他组，表明所有治疗组均有很好的减少肥胖大鼠体内脂肪的作用。并且，CTS-NP治疗组的效果明显高于相应的CTS-MP。

但是，不同治疗物质的不同剂量组间差异没有显著性。所以，CTS-MP和CTS-NP均有减少肥胖大鼠体内脂肪的作用，且CTS-NP效果优于CTS-MP。即随着粒径的减小，减肥效果越好。

4、实验性大鼠的血清生化指标见表4

表4壳聚糖对大鼠的血清生化指标的影响(

n＝10)

注：*P＜0.05与NF比较，+P＜0.05与HF比较

由表4知，和高脂对照组比，所有给药组均有降低血清TC的作用；并且，两种微粒的作用优于CTS组。TG数据显示，与正常对照组相比较，普通壳聚糖具备很好的降低TG作用。HDL的数据却发现所用的治疗组均能降低肥胖大鼠体内的HDL水平，失去了研究的意义，需要深入的探讨和研究。LDL数据表明，所有治疗组均具有一定的降低肥胖大鼠体内LDL水平的作用，且M-CTS-MP、L-CTS-NP作用最明显；所以，CTS、CTS-MP和CTS-NP均能在一定程度上改善肥胖大鼠血脂脂类的水平，具备辅助降低肥胖大鼠血脂作用。

5、实验性大鼠的全血粘度见表5：

表5壳聚糖对大鼠的全血粘度的影响(

n＝10)

注：*P＜0.05与NF比较，+P＜0.05与HF比较

由表5可看出，CTS、CTS-MP和CTS-NP对肥胖大鼠的全血粘度影响和正常组和高脂对照组相比并无明显差异。表明，这些治疗物质可能没有很好的降低肥胖大鼠全血粘度的作用。

本实验结果表明，在4周的实验过程中CTS、CTS-MP和CTS-NP均能很好的抑制肥胖大鼠的体重的增长，但是CTS-NP各个治疗组作用优于CTS-MP各个治疗组的减肥作用。说明随着粒径的减少，减肥效果更佳。

通过对实验过程中食物利用率的观察发现，除M-CTS-NP和L-CTS-NP组外，CTS、CTS-MP和CTS-NP的其他治疗组抑制肥胖大鼠体重增长的原因是抑制了肥胖大鼠的食欲。

体脂数据表明CTS-MP和CTS-NP均有减少肥胖大鼠体内脂肪的作用，且CTS-NP效果略好于CTS-MP。

血脂生化指标数据表明，CTS、CTS-MP和CTS-NP具备辅助降血脂的作用。

而不同的脱乙酰度和分子量的壳聚糖，以脱乙酰度为85～99％，分子量为20～30万为佳。

6、毒性实验结果(参照常规实验方法)

CTS、CTS-MP、CTS-NP的死亡率均未达到一半的致死量。

按最大浓度一日内多次灌胃给药，CTS、CTS-MP、CTS-NP最大耐受量均大于10000mg/kg。表明CTS、CTS-MP、CTS-NP为实际无毒物质。

Claims (3)

1.一种壳聚糖微粒的应用，其特征在于应用于制备减肥或降脂药物或食物方面；所述壳聚糖微粒是采用脱乙酰度范围为85％～99％且分子量为20～30万的壳聚糖溶于水得到壳聚糖溶液后，加入乙酸溶液搅拌至完全溶解后采用喷雾干燥法制备得到，或者将壳聚糖溶液与三聚磷酸钠溶液发生离子交联后经喷雾干燥法制备得到。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于应用于制备抑制食欲的药物或食物方面；所述壳聚糖微粒是采用脱乙酰度范围为85％～99％且分子量为20～30万的壳聚糖溶于水，加入乙酸溶液搅拌至完全溶解后采用喷雾干燥法制备得到。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于应用于制备减少体内脂肪的药物或食物方面；所述壳聚糖微粒是采用脱乙酰度范围为85％～99％且分子量为20～30万的壳聚糖溶于水得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与三聚磷酸钠溶液发生离子交联后经喷雾干燥法制备得到。