CN102921013B

CN102921013B - 具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法及应用

Info

Publication number: CN102921013B
Application number: CN201210451937.1A
Authority: CN
Inventors: 李夜平; 程晓农; 黄立英; 徐云
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-11-13
Also published as: CN102921013A

Abstract

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种壳聚糖纳米粒的制备方法，特别涉及一种具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法及应用。一种具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，先将壳聚糖溶解在醋酸溶液中获得壳聚糖溶液；再将司盘-80溶解在有机溶剂中获得油相；接着将壳聚糖溶液与油相高速剪切乳化，获得反相细乳液；搅拌下，将交联剂溶液滴入反相细乳液中反应；然后将体系减压脱水、离心、洗涤、真空干燥，即得具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒。按照本发明所公开的方法制得的壳聚糖纳米粒具有孔隙结构，粒径范围在100nm~500nm，是药物的良好载体，能够应用于药物吸附；同时制备过程中反相细乳液中水相与油相体积相近，纳米粒生产效率高。

Description

具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法及应用

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及壳聚糖纳米粒的制备方法，特别涉及一种具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法及应用。

背景技术

壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物，一般而言，N-乙酰基脱去60%以上的就可称之为壳聚糖。壳聚糖作为一种带正电荷的天然多糖，本身具有无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变性等性质，降解产物为低分子壳寡糖和葡萄糖胺，具有良好的生物相容性和生物降解性。将壳聚糖制备成纳米微球或微粒，作为药物传递和控释载体，具有药物包封率高、稳定性强等特点。

目前制备壳聚糖纳米粒的方法主要包括离子凝胶法和反相微乳法，其中离子凝胶法制备条件温和，但所用壳聚糖溶液浓度必须很低，导致纳米粒子产率低下，同时得到的壳聚糖纳米粒的稳定性也较差；而反相微乳法则需大量的表面活性剂和助表面活性剂，载体材料的浓度和分散相／连续相体积比也必须很低方可形成微乳液，造成产物后处理困难，纳米粒生产效率很低。也有极少数采用油包水细乳液法制备壳聚糖纳米粒，但其油相与水相体积比仍高达9:1（Yong-Zhong Dua， et al. International Journal of Pharmaceutics. 392: 164–169, 2010）。另外作为药物的载体材料，纳米粒若具有孔隙结构，将更有利于吸附药物，因此，探索制备壳聚糖纳米粒的新方法以及制备具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒成为壳聚糖研究领域的一个热点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，提供一种具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法。

一种具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，先将壳聚糖溶解在醋酸溶液中获得壳聚糖溶液；再将司盘-80溶解在有机溶剂中获得油相；接着将壳聚糖溶液与油相高速剪切乳化，获得反相细乳液；搅拌下，将交联剂溶液滴入反相细乳液中反应；然后将体系减压脱水、离心、洗涤、真空干燥，即得具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒。

本发明所述的将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5~2%的醋酸溶液中，制成质量百分比浓度为0.5~3%的壳聚糖溶液，所述壳聚糖分子量范围20000~500000道尔顿，优选50000~300000道尔顿，脱乙酰度范围在75~100％。

本发明所述的将司盘-80溶于有机溶剂制备油相，油相中司盘-80的质量百分比浓度为2~5％，其中所述的有机溶剂为液体石蜡、油酸乙酯、油酸丁酯中的一种与正己烷的混合溶剂。

本发明将所述的壳聚糖溶液作为水相与所述的油相混合，高速剪切乳化，制得反相细乳液，其中所述的剪切乳化速度为8000~15000rpm，乳化时间10~15min。

本发明将所述的反相细乳液转移至三口烧瓶，搅拌，将交联剂溶液滴加到反相细乳液中，40~60℃恒温反应2~4h，其中所述的搅拌速度为300~600rpm，所述的交联剂选自戊二醛、京尼平中的一种。

本发明将上述的体系在搅拌下由40→70℃减压脱水，得到壳聚糖纳米粒混悬液，其中所述的搅拌速度为300~600rpm，所述的升温速率为1~2℃/min。

本发明将所述的壳聚糖纳米粒混悬液离心、沉淀并用正己烷洗涤干净，于60~90℃真空干燥，其中所述的离心转速为8000~13000rpm，离心时间30~45min，所述的真空干燥时间在2~4h。

本发明的另一优选例中，所述的有机溶剂为液体石蜡与正己烷的混合溶剂。

本发明的另一优选例中，所述的液体石蜡与正己烷的体积比为4:1。

本发明的另一优选例中，水相与油相的体积比为1：2~2：1。

本发明的另一优选例中，水相与油相的体积比为1:1.5~1.5:1。

本发明的另一优选例中，所述的交联剂溶液与壳聚糖溶液体积比为1：30~1：5。

本发明的另一优选例中，所述的交联剂为戊二醛的乙醚溶液。

本发明的另一优选例中，所述的交联剂为25%戊二醛溶液与乙醚的体积比为1:1~1:4。

本发明的另一优选例中，所述的交联剂为25%戊二醛溶液与乙醚的体积比为1:2。

按照上述任一方法制备得到的壳聚糖纳米粒，粒径范围在100~500nm，具有孔隙结构。

本发明制备的壳聚糖纳米粒在药物吸附方面的应用，以5-氟尿嘧啶和罗红霉素进行试验验证，详见实施例5与实施例6。

有益效果

按照本发明公开的方法制备得到的壳聚糖纳米粒，具有孔隙结构，是药物的良好载体；在制备反应过程中，反相细乳液中水相与油相体积相近，纳米粒生产效率高。

附图说明

图1 实施例1中壳聚糖纳米粒粒径分布图；

图2 实施例2中壳聚糖纳米粒粒径分布图；

图3 实施例3中壳聚糖纳米粒粒径分布图；

图4 实施例4中壳聚糖纳米粒扫描电镜图（放大倍数：15万倍）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

称取分子量为55000道尔顿、脱乙酰度为90%的壳聚糖770mg，溶于30mL 1.5%的醋酸溶液中，得到2.5%的壳聚糖溶液；将1.0g司盘-80溶于38.6g液体石蜡与正己烷的混合溶剂（V_液体石蜡：V_正己烷=4:1）中，得到油相；将壳聚糖溶液加入到油相中，以8000rpm速率剪切乳化15min，将所得细乳液转入三口烧瓶中，以400rpm搅拌，并缓慢滴加戊二醛乙醚溶液（V_{25%戊二醛溶液}：V_乙醚=1:2）3mL，40℃下反应4h，保持搅拌速度为400rpm，用循环水真空泵减压脱水，同时以1℃/分钟的速度将体系温度由40→70℃，当冷凝管中无水流出时，将所得壳聚糖混悬液以8000rpm速率离心30min，分离纳米粒，所得纳米粒用正己烷洗涤干净，60℃下真空干燥4h。用BI-9000高浓度激光粒度分布仪测定纳米粒粒径，平均粒径为449.8nm，粒径分布见图1。

实施例2

称取分子量为150000道尔顿、脱乙酰度为78%的壳聚糖460mg，溶于30mL 1.0%的醋酸溶液中，得到1.5%的壳聚糖溶液；将1.2g司盘-80溶于39.0g液体石蜡与正己烷的混合溶剂（V_液体石蜡：V_正己烷=4:1）中，得到油相；将壳聚糖溶液加入到油相中，以10000rpm速率剪切乳化10min，将所得细乳液转入三口烧瓶中，以500rpm搅拌，并缓慢滴加戊二醛乙醚溶液（V_{25%戊二醛溶液}：V_乙醚=1:2）2mL，50℃下反应3h，将体系降温至40℃，保持搅拌速度为500rpm，用循环水真空泵减压脱水，同时以1℃/分钟的速度将体系温度由40→70℃，当冷凝管中无水流出时，将所得壳聚糖混悬液以10000rpm速率离心40min，分离纳米粒，所得纳米粒用正己烷洗涤干净，70℃下真空干燥3h。用BI-9000高浓度激光粒度分布仪测定纳米粒粒径，平均粒径为301.6nm，粒径分布见图2。

实施例3

称取分子量为210000道尔顿、脱乙酰度为95%的壳聚糖300mg，溶于30mL 1.0%的醋酸溶液中，得到1.0%的壳聚糖溶液；将1.3g司盘-80溶于38.8g液体石蜡与正己烷的混合溶剂（V_液体石蜡：V_正己烷=4:1）中，得到油相；将壳聚糖溶液加入到油相中，以12000rpm速率剪切乳化12min，将所得细乳液转入三口烧瓶中，以500rpm搅拌，并缓慢滴加戊二醛乙醚溶液（V_{25%戊二醛溶液}：V_乙醚=1:2）2mL，60℃下反应2h，将体系降温至40℃，保持搅拌速度为500rpm，用循环水真空泵减压脱水，同时以2℃/分钟的速度将体系温度由40→70℃，当冷凝管中无水流出时，将所得壳聚糖混悬液以12000rpm速率离心40min，分离纳米粒，所得纳米粒用正己烷洗涤干净，90℃下真空干燥2h。用BI-9000高浓度激光粒度分布仪测定纳米粒粒径，平均粒径为217.9nm，粒径分布见图3。

实施例4

称取分子量为280000道尔顿、脱乙酰度为86%的壳聚糖230mg，溶于30mL 0.75%的醋酸溶液中，得到0.76%的壳聚糖溶液；将1.6g司盘-80溶于38.4g液体石蜡与正己烷的混合溶剂（V_液体石蜡：V_正己烷=4:1）中，得到油相；将壳聚糖溶液加入到油相中，以15000rpm速率剪切乳化12min，将所得细乳液转入三口烧瓶中，以600rpm搅拌，并缓慢滴加戊二醛乙醚溶液（V_{25%戊二醛溶液}：V_乙醚=1:2）3mL，50℃下反应3h，将体系降温至40℃，保持搅拌速度为600rpm，用循环水真空泵减压脱水，同时以1℃/分钟的速度将体系温度由40→70℃，当冷凝管中无水流出时，将所得壳聚糖混悬液以13000rpm速率离心45min，分离纳米粒，所得纳米粒用正己烷洗涤干净，70℃下真空干燥3h。所得纳米粒扫描电镜图见图4，纳米粒存在孔隙结构。

实施例5

称取50mg 5-氟尿嘧啶溶解在30mL HAc-NaAc (pH = 5.5)缓冲溶液中，加入上述实施例2所得壳聚糖纳米粒100mg,100W功率下探头超声1min（超声2s，停3s），磁力搅拌6h，将上述溶液以12000rpm速率离心30min，分离纳米粒，所得纳米粒冷冻干燥，即得载药纳米粒。

取离心分离后的上清溶液，采用紫外分光光度法测定其中的5-氟尿嘧啶浓度即游离5-氟尿嘧啶浓度，计算纳米粒中5-氟尿嘧啶重量百分数即载药量。其中载药量 = （加入5-氟尿嘧啶重量 - 游离5-氟尿嘧啶重量）÷载药纳米粒总重。所得纳米粒载药量为13.6%。

实施例6

称取20mg 罗红霉素溶解在30mL 乙醇中，加入上述实施例3所得壳聚糖纳米粒100mg,100W功率下探头超声1min（超声2s，停3s），磁力搅拌6h，将上述溶液以12000rpm速率离心30min，分离纳米粒，所得纳米粒50℃真空干燥，即得载药纳米粒。

取离心分离后的上清溶液，采用硫酸显色法测定其中的罗红霉素浓度即游离罗红霉素浓度，计算纳米粒中罗红霉素重量百分数即载药量。其中载药量 = （加入罗红霉素重量 - 游离罗红霉素重量）÷载药纳米粒总重。所得纳米粒载药量为7.8%。

Claims

1.一种具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

步骤1、先将壳聚糖溶解在醋酸溶液中获得壳聚糖溶液，即将所述壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5~2%的醋酸溶液中，制成质量百分比浓度为0.5~3%的壳聚糖溶液，所述壳聚糖分子量范围20000~500000道尔顿，脱乙酰度范围在75~100％；

步骤2、再将司盘-80溶解在有机溶剂中获得油相，即将所述司盘-80溶于有机溶剂制备油相，油相中司盘-80的质量百分比浓度为2~5％，其中所述的有机溶剂为液体石蜡、油酸乙酯、油酸丁酯中的一种与正己烷的混合溶剂；

步骤3、接着将壳聚糖溶液与油相高速剪切乳化，获得反相细乳液，即将步骤1制得的壳聚糖溶液作为水相与步骤2制得的油相混合，高速剪切乳化，制得反相细乳液，其中所述的剪切乳化速度为8000~15000rpm，乳化时间10~15min，水相与油相的体积比为1：2~2：1；

步骤4、搅拌下，将交联剂溶液滴入反相细乳液中反应，即将步骤3制得的反相细乳液转移至三口烧瓶，搅拌，将交联剂溶液滴加到反相细乳液中，40~60℃恒温反应2~4h，其中所述的搅拌速度为300~600rpm，所述的交联剂溶液与壳聚糖溶液体积比为1：30~1：5，所述的交联剂为戊二醛的乙醚溶液；

步骤5、然后将体系减压脱水；

步骤6、离心、洗涤、真空干燥，即得具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒。

2.根据权利要求1所述的具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤1所述壳聚糖分子量范围50000~300000道尔顿，脱乙酰度范围在75~100％。

3.根据权利要求1所述的具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤2所述的有机溶剂为液体石蜡与正己烷的混合溶剂，且液体石蜡与正己烷的体积比为4:1。

4.根据权利要求1所述的具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤3中水相与油相的体积比为1:1.5~1.5:1。

5.根据权利要求1所述的具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤5所述的减压脱水是将步骤4制得的体系在搅拌下由40→70℃减压脱水，得到壳聚糖纳米粒混悬液，其中所述的搅拌速度为300~600rpm，所述的升温速率为1~2℃/min。

6.根据权利要求1所述的具有孔隙结构的壳聚糖纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤6所述的离心、洗涤、真空干燥是将步骤5制得的壳聚糖纳米粒混悬液离心、沉淀并用正己烷洗涤干净，于60~90℃真空干燥，其中所述的离心转速为8000~13000rpm，离心时间30~45min，所述的真空干燥时间在2~4h。