CN102718976B - 一种原位诱导透明质酸胶束的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位诱导透明质酸胶束的制备方法，属于高分子材料和天然大分子技术领域。本发明以透明质酸(HA)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)为原料，在水溶液中形成阴离子聚合物‑阳离子单体反应体系，在过硫酸钾的引发下，单体聚合，随聚合时间的延长，PDM与HA之间的静电作用位点增多，PDM赋予HA一定的双亲性，从而自组装形成粒径在微纳米范畴内的HA‑PDM胶束，反应过程简单，制备周期短。该胶束具有亲水性、生物相容性和一定的乳化性，可应用于亲水胶体、生物材料、乳液、化妆品等领域。

Description

一种原位诱导透明质酸胶束的制备方法

技术领域

本文涉及一种原位诱导透明质酸胶束的制备方法，属于高分子材料和天然大分子技术领域。

背景技术

天然大分子材料由于无毒性、生物相容性、生物降解性和来源丰富等特点，制备胶体粒子具有独特的优势及应用价值。通过静电作用可以诱导兼具聚电解质性质的天然大分子在水溶液中自组装形成胶体粒子，比起在选择性溶剂中制备双亲共聚物胶束的常规方法，此方法不会引入有机溶剂，更安全环保，结合天然大分子自身特性，在医学、生物工程、食品等领域具有潜在的应用价值。JiangXiqun课题组提出了一种以聚合物-单体为反应体系，通过原位聚合法形成聚电解质复合体的方法，此方法简单易行，且能得到尺寸和结构可控的生物相容性胶体粒子。

透明质酸(HA)，又名玻璃酸，是天然大分子的一种，广泛分布于动物和人体结缔组织细胞外基质中，分子量变化于10⁵～10⁷间。HA的结构单元为β-D-N-乙酰氨基葡萄糖和β-D-葡萄糖醛酸，是以β-1，3和β-1，4糖苷链交替连接形成一种直链线型阴离子粘多糖。HA持水性很强，易在水中形成致密的水溶性聚合网状结构，故其水溶液能保持较高的黏弹性，与化妆品原料混匀乳化后，能使乳、霜、膏等基质细腻均匀，已被应用于高级化妆品。HA还具有可塑性、优良的生物相容性和可降解性，被广泛应用于医学领域。

透明质酸作为一种聚阴离子电解质，使其能够与阳离子化合物通过静电作用组装形成复合体。甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)是一种水溶性阳离子单体，易在水溶液中聚合形成PDM。因此本专利以透明质酸-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为阴离子聚合物-阳离子单体反应体系，在合适的pH范围内，通过DM的原位聚合诱导透明质酸在水溶液中自组装成胶束。这种天然大分子胶束具有良好的生物相容性、亲水性、粘弹性和乳化性，可应用于亲水胶体、生物材料、乳液、化妆品等领域。

发明内容

本发明的目的是提供了一种原位诱导透明质酸胶束的制备方法，此方法制备周期短，环保绿色，并能得到具有一定形貌、粒径分布均一的胶束。

本发明的另一目的还在于得到的透明质酸胶束具有良好的生物相容性、亲水性和粘弹性和乳化性，因而可应用于亲水胶体、生物材料、乳液、化妆品等领域。

它的设计思路是：(1)选择合适的阳离子单体对透明质酸进行静电复合改性；(2)改性后的透明质酸具有一定的双亲性在水溶液中可自组装形成胶束；(3)以此胶束为乳化剂制备乳液。

本发明的技术方案为：

(1)阴离子透明质酸(HA)和阳离子甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)溶于去离子水中，搅拌溶解得到透明溶液，形成聚合物-单体反应体系；

(2)将过硫酸钾(KPS)加入到步骤(1)中的溶液中，引发甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的聚合，不同反应时间下取样，立刻用冰水冷却；

(3)将步骤(2)中的样品透析24h，以除去未反应单体，得到透明质酸-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(HA-PDM)胶束溶液；

(4)将步骤(3)中的胶束溶液作为水相，选用白油为油相，在4000-10000转/分钟的转速下经高速分散机分散后制备乳液。

本发明的主要优点在于：

1、本发明以天然大分子透明质酸为原料，属于可再生资源，安全无毒，具有合成大分子无法比拟的优点。良好的水溶性和独特的保湿型使其成为化妆品行业的宠儿，其优良的生物相容性和生物降解性而被用于医学领域。

2、利用透明质酸聚阴离子电解质性质，与阳离子单体共混后，将静电复合技术和原位聚合法结合于一体，得到透明质酸胶束。制备简单快速，且未涉及有机溶剂，绿色无污染。

3、此胶束保留了透明质酸原有的生物相容性、亲水性和粘弹性，将其用做乳化剂可以拓展透明质酸胶束在乳液、化妆品等领域的应用。

附图说明：

图1不同反应时间下HA/DM/KPS溶液的浊度

图2 HA-PDM胶束的TEM

图3 HA-PDM胶束乳化白油的乳液表观图(左：乳化前；右：乳化48h后；pH＝6.28)

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例1：透明质酸-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯胶束的制备

0.5g透明质酸(HA)和0.294g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)溶于50mL去离子水中，(HA+DM)的初始浓度为15.88g/L，n(COOH)∶n(DM)＝1∶1.5，搅拌2h使其完全溶解，调节pH为6.29。加入1.5g2.5％(w/w)的过硫酸钾(KPS)溶液，引发DM的聚合。通氮气20min后，65～70℃下反应，10min后溶液出现蓝乳光，于不同反应时间下(T＝10min，30min，60min，90min，120min，180min)取样，立刻用冰水冷却后装入透析袋(分子量3500Da)，在pH＝5.0的磷酸二氢钠缓冲液中透析24h，以除去未反应的单体。透析后的溶液即为透明质酸-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(HA-PDM)胶束水溶液。

实施例2：HA-PDM胶束在水溶液中的自组装行为

用浊度实验追踪实例1中DM原位聚合诱导HA在水溶液中的自组装行为，HA/KPS及DM/KPS溶液的浊度作为空白对照，见附图1。可以看出，随反应时间的延长，DM/KPS和HA/KPS溶液的浊度基本不变，而HA/DM/KPS溶液的浊度值逐渐增大，说明随着DM的聚合，HA与PDM的静电作用位点增多，赋予了HA一定的双亲性，暗示HA-PDM胶束粒子的逐渐形成。

实施例3：HA-PDM胶束的形貌

将实例1中的不同反应时间下的胶束溶液稀释至0.1m妙mL，滴于铜网上，室温干燥后在透射电镜下观察胶束的形态，见附图2。

实施例4：乳液制备

以实例1中的胶束溶液为乳化剂，加入固体NaCl，控制盐浓度为0.1mg/mL，加入等体积(3mL)白油，在8000rpm转速下混合均质2min得到乳液。实施例5：不同pH值胶束溶液制备乳液

0.5gHA和0.298g DM溶于50mL去离子水中，搅拌2h使其完全溶解，调节pH为6.29。加入1.5g2.5％(w/w)的过硫酸钾(KPS)溶液，引发DM的聚合。通氮气20min后，65℃下反应。30min后停止反应，立刻用冰水冷却后装入透析袋(分子量3500Da)，在pH＝5.0的磷酸二氢钠缓冲液中透析24h得到HA-PDM胶束水溶液。

取胶束水溶液50mL，加入固体NaCl，控制盐浓度为0.1mg/mL，并调一系列不同pH值的胶束溶液，加入等体积(3mL)白油，在8000rpm转速下混合均质2min得到一系列乳液。该乳液的乳化效果可以通过体系的酸碱性得到较好的控制。中性条件(pH＝6.28)下乳化效果见附图3。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征步骤为：

(1)透明质酸(HA)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)溶于去离子水中，搅拌溶解得到透明溶液，形成阴离子聚合物-阳离子单体反应体系；

(2)将过硫酸钾(KPS)加入到步骤(1)中的溶液中，引发甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的聚合，不同反应时间下取样，立刻用冰水冷却；

(3)将步骤(2)中的样品透析24h，以除去未反应单体，得到透明质酸-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(HA-PDM)胶束溶液；

(4)将步骤(3)中的胶束溶液作为水相，选用白油为油相，在4000-10000转/分钟的转速下经高速分散机分散后制备乳液。

2.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第一步中透明质酸相对分子量在2.2×10⁴Da～4.5×10⁵Da之间。

3.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第一步中透明质酸浓度为10mg/mL。

4.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第一步中DM未聚合时，与透明质酸静电作用较弱，调节溶液的pH在3～8范围内，使两者有静电相互作用的趋势。

5.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，透明质酸结构单元中羧基与单体用量之比为1∶1.5。

6.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第二步中过硫酸钾在反应体系中的浓度在0.1g/L～5.0g/L范围内。

7.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第二步中单体在水溶液中容易聚合，达到一定聚合度后与透明质酸羧基之间静电作用位点增多，使两者能自组装成胶束，制备周期短。

8.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第三步中得到的胶束粒径在30nm～500nm之间。

9.根据权利要求1所述的原位诱导透明质酸胶束的制备方法，其特征在于第四步中胶束粒子作为乳化剂使用，水相与油相之比为1∶2～2∶1，混合均质时间2min。