CN102407089A - 一种具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法 - Google Patents

一种具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高分子材料学领域的纳/微米胶囊的制备技术，即一种壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，采用壳聚糖为原料，通过壳聚糖羧甲基化、离子交联、聚合物凝聚三步法合成目标产物，首先将壳聚糖羧甲基化得到羧甲基壳聚糖，同时得到三聚磷酸钠交联的壳聚糖溶液；再通过向三聚磷酸钠-壳聚糖溶液中滴入羧甲基壳聚糖进行聚合物凝聚得到壳聚糖纳/微米胶囊，产品的粒径在80-1800nm，Zeta电位为-18.3--34.5mv，具有核壳结构。可用于医用生物材料和药物载体，具有良好的研究和开发利用前景。

Description

一种具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法
技术领域
本发明属于生物材料领域的一种具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法。
背景技术
壳聚糖是一种天然阳离子生物多糖，具有资源量大、生物可降解、稳定性好、生物亲和性好、安全无毒性等优点，是开发生物医用材料的良好资源。现有的研究发明中，曾有报道采用离子交联的方法分别制备了单一的壳聚糖纳米粒，可以携带亲水性药物，具有良好的药物缓释作用；但是所制备的壳聚糖纳米粒，容易发生粘连，不易分散，稳定性差；也有报道采用壳聚糖水溶性衍生物羧甲基壳聚糖纳米粒作为亲水性药物载体，但由于其表面携带负电荷，不易被细胞吞噬，降低了羧甲基壳聚糖纳米粒细胞内给药的效率。单纯的壳聚糖纳米粒和羧甲基壳聚糖纳米粒不具有微胶囊结构，对于药物的包载主要通过缠绕和吸附作用，故包封率和包载量较低。因此，合成一种分散性好、稳定性强、易被细胞吞噬、具有微胶囊结构且药物包封效果好的新型壳聚糖复合纳/微米胶囊，对于药物的携载\包装\传导和药物缓释体系的建立具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，以弥补已有技术的不足。
本发明采用壳聚糖为原料，通过三步法(壳聚糖羧甲基化、离子交联和聚合物凝聚)合成目标产物，即具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊。其具体步骤是：
步骤一：按照Chen and Park 2003的方法制备O-羧甲基壳聚糖，按照Miao，Chen et al.2006的方法制备N，O-羧甲基壳聚糖；
步骤二：将壳聚糖溶解于稀醋酸溶液中，再将三聚磷酸钠溶液滴加入该溶液中进行离子交联反应，控制转速、壳聚糖浓度、三聚磷酸钠浓度以及三聚磷酸钠的滴加速度；
步骤三：向步骤一中发生离子交联的壳聚糖溶液中，加入羧甲基壳聚糖溶液，控制转速、羧甲基壳聚糖的浓度和滴加速度。调节溶液的酸碱度至pH 4-6，最后将其分离纯化，干燥得到固体产品即具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊。
本发明具有操作方便、制备技术工艺简便和制造成本低廉等优点。本发明对原材料有广泛的适用性，无论是O-羧甲基壳聚糖还是N，O-羧甲基壳聚糖均可以适用于本发明，所形成的具有核壳结构的复合纳/微米胶囊为规则球形。本发明的重要意义在于形成的核壳结构的复合纳/微米胶囊稳定性好，具有核壳囊泡式结构，有利于药物包载；具有PH敏感性，有利于响应体内微环境变化。在医药、医用材料、食品、化妆品、环保、农业等许多方面具有良好的研究和开发应用前景，因此，该发明技术具有很好的经济开发潜力。
以下结合附表、附图和实施例对本发明做出进一步说明。
附图说明
图1为壳聚糖复合纳/微米胶囊核壳结构示意图。
图2为壳聚糖复合纳/微米胶囊的粒径分布图。
具体实施方式
本发明采用壳聚糖为原料，通过壳聚糖羧甲基化、离子交联、聚合物凝聚三步法合成目标产物。具体实施方案为：
步骤一(壳聚糖羧甲基化)：按照Chen and Park 2003的方法制备O-羧甲基壳聚糖，按照Miao，Chen et al.2006的方法制备N，O-羧甲基壳聚糖。
步骤二(离子交联)：将壳聚糖溶解于稀酸溶液中，其中稀酸溶剂浓度为1％(v/v)，壳聚糖浓度为0.5％-2％(w/v)；将三聚磷酸钠溶液滴加入壳聚糖溶液中进行离子交联反应，其中三聚磷酸钠与壳聚糖游离氨基的摩尔比为0.3-0.8∶1；滴加在20分钟内完成，室温下搅拌，搅拌速度是100转/分钟，反应时间是30分钟。
步骤三(聚合物凝聚)：将羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，溶液浓度分别控制在0.25％-2％(w/v)；将羧甲基壳聚糖溶液滴入第一步所得到的三聚磷酸钠-壳聚糖混合溶液中，其添加量为羧甲基壳聚糖与壳聚糖的质量比为0.5-1∶1，滴加在30分钟内完成，调节酸碱度至pH4-6，室温下搅拌，搅拌速度为200转/分钟，反应时间是5小时；12000转/分钟离心1小时分离产物，干燥得到固体产品具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊。
本发明中的壳聚糖的分子量范围7.5-1200kDa，脱乙酰度大于90％；所指的稀酸溶剂可以是浓度为1％(v/v)的醋酸或者浓度为1％(v/v)的盐酸；所指的羧甲基壳聚糖可以是O-羧甲基壳聚糖，也可以是N，O-羧甲基壳聚糖，羧甲基取代度范围是大于80％。所得产物的结构示意图如图1所示。将产物进行粒径以及Zeta电位分析，结果表明所制备的壳聚糖复合纳/微米胶囊的粒径分布较窄，其分散系数在0.089-0.167(表1)，平均粒径在80-1800nm(表1、图2)；Zeta电位为-18.3---34.5mv(表1)。
实施例1
参照Chen and Park 2003的方法制备O-羧甲基壳聚糖；取分子量为1200kDa的壳聚糖50mg，溶于10ml 1％(v/v)盐酸溶液中，在搅拌条件下滴入5ml 0.84％(v/v)三聚磷酸钠溶液，20分钟滴完，室温下100转/分钟搅拌40分钟，在搅拌条件下滴加20ml含有0.25％(w/v)的O-羧甲基壳聚糖溶液，30分钟滴完，用氢氧化钠调节酸碱度至pH 4，室温下搅拌，200转/分搅拌5小时，12000转/分离心1小时，去除上清，冷冻干燥即得壳聚糖复合纳/微米胶囊。
实施例2
参照Chen and Park 2003的方法制备O-羧甲基壳聚糖；取分子量为500kDa的壳聚糖100mg，溶于10ml 1％(v/v)盐酸溶液中，在搅拌条件下滴入5ml 0.96％(v/v)三聚磷酸钠溶液，20分钟滴完，室温下100转/分钟搅拌40分钟，在搅拌条件下滴加20ml含有0.5％(w/v)的O-羧甲基壳聚糖溶液，30分钟滴完，用氢氧化钠调节酸碱度至pH 4，室温下搅拌，200转/分搅拌5小时，12000转/分离心1小时，去除上清，冷冻干燥即得壳聚糖复合纳/微米胶囊。
实施例3
参照Miao，Chen et al.2006的方法制备N，O-羧甲基壳聚糖；取分子量为19.6kDa的壳聚糖200mg，溶于10ml 1％(v/v)醋酸溶液中，在搅拌条件下滴入5ml 0.42％(w/v)三聚磷酸钠溶液，20分钟滴完，室温下100转/分钟搅拌40分钟，在搅拌条件下滴加20ml含有1％(w/v)的O-羧甲基壳聚糖溶液，30分钟滴完，用氢氧化钠调节酸碱度至pH 5，室温下搅拌，200转/分搅拌5小时，12000转/分离心1小时，去除上清，冷冻干燥即得壳聚糖复合纳/微米胶囊。
实施例4
参照Miao，Chen et al.2006的方法制备N，O-羧甲基壳聚糖；取分子量为7.5kDa的壳聚糖200mg，溶于10ml 1％(v/v)醋酸溶液中，在搅拌条件下滴入5ml 0.84％三(w/v)聚磷酸钠溶液，20分钟滴完，室温下100转/分搅拌40分钟，在搅拌条件下滴加20ml含有2％的O-羧甲基壳聚糖溶液，30分钟滴完，用氢氧化钠调节酸碱度至pH 6，室温下搅拌，200转/分搅拌5小时，12000转/分离心1小时，去除上清，冷冻干燥即得壳聚糖复合纳/微米胶囊。
附表说明
表1为壳聚糖复合纳/微米胶囊的平均粒度及表面电位

Claims (5)

1.一种具有核壳结构的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，其特征是首先将壳聚糖羧甲基化制得羧甲基壳聚糖，然后分别溶解得到壳聚糖溶液和羧甲基壳聚糖溶液，在搅拌条件下将交联剂加入壳聚糖溶液中，然后向交联壳聚糖溶液中滴入羧甲基壳聚糖水溶液，调节溶液酸碱度，室温下搅拌，得到稳定的纳/微米分散体系，分离并干燥，即得到本发明的产品。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，其特征是所述的壳聚糖的分子量范围7.5-1200kDa；脱乙酰度大于90％；壳聚糖的浓度为0.5％-2％(w/v)。
3.根据权利要求1所述的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，其特征是所述的羧甲基壳聚糖可以选用：O-羧甲基壳聚糖、N，O-羧甲基壳聚糖，其添加量为羧甲基壳聚糖与壳聚糖的质量比为0.5-1∶1。
4.根据权利要求1所述的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，其特征是所述的交联剂为三聚磷酸钠，其添加量为三聚磷酸钠与壳聚糖游离氨基的摩尔比为0.3-0.8∶1。
5.根据权利要求1所述的壳聚糖复合纳/微米胶囊的制备方法，其特征是所述的调节酸碱度至pH 4-6。
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