CN105601757B - 一种药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法 - Google Patents

一种药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法，包括以下步骤：（1）淀粉纳米晶的制备；（2）超声波对淀粉纳米晶在水相中的充分分散；（3）交联改性淀粉纳米晶的制备。本发明淀粉纳米晶为淀粉限制性酸水解后的产物，属于有机纳米颗粒，能扩大淀粉的应用范围；通过交联试剂对大米淀粉纳米晶进行交联改性，调节和控制淀粉纳米晶的表面极性，能增加淀粉纳米晶的疏水性，增加纳米级淀粉颗粒的载药量及稳定性，降低淀粉纳米晶的易酶解性及消化性。本发明生产工艺简单，成本低，具有广阔的工业化应用前景。产品具有可调节的表面极性，具有纳米尺寸，且易生物降解，绿色环保。

Description

一种药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种作为药物载体的交联改性淀粉纳米晶的制备方法，尤其是涉及超声波预处理技术和水相淀粉纳米晶交联技术，属于淀粉深加工领域。
背景技术
我国是世界上最大的大米生产国和消费国，全国65%以上的人口以大米为主食，但我国的储粮损耗率高达10％，比发达国家高出约9％，每年因储存不当造成的粮食损失高达2400万吨，给国家财政和粮库带来巨大的损失。因此，必须尽快建立粮食转化体系，提高粮食的利用价值和附加值，促进我国粮食生产的可持续发展。
大米的主要成分是淀粉（占80%以上），与其他谷物淀粉颗粒比较，大米淀粉颗粒非常小（粒径3-5微米），其他谷物如玉米、小麦等淀粉颗粒粒径大多在15微米以上。
天然淀粉颗粒一般由直链淀粉和支链淀粉组成，具有半结晶结构的直链淀粉是无定形区域的主要成分，而结晶区域则主要由支链淀粉形成，淀粉颗粒经酸解和水解后, 其中的无定形部分被除去，从而得到结晶度较高的纳米尺度颗粒，即淀粉纳米晶。淀粉纳米晶作为一种有机纳米颗粒，由于其具有来源广泛、成本低、密度小、生产能耗低、生物可降解、生物相容性好及无毒的特点，被广泛地应用于食品、化妆品、生物、精细化工及医药等领域，越来越受到人们的重视。
淀粉微球应用于医药领域，主要作为药物载体，与无机纳米药物载体材料相比,在生物学方面具有更优良的性质,如良好的生物相容性和生物可降解性等,而且其降解产物只有水和二氧化碳,在体内无残留。
但是，现有淀粉微球在载药性能方面还存在缺陷：首先，载药的稳定性有待提高；其次，运载的药物量较低；第三，控制释放能力也有待加强。由于这些原因，限制了淀粉微球的应用范围及效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种载药稳定性较好，运载的药物量较高的药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，本发明之药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）淀粉纳米晶的制备：将大米淀粉浆液在190-220 MPa均质压力下，按均质速率30-50 ml/min进行均质处理，然后将均质后的大米淀粉液在－40℃～－60℃下冷冻干燥1-3天，得大米淀粉；再将大米淀粉加入到装有浓度为3.10-3.20 mol/L硫酸溶液的圆底烧瓶中，其中大米淀粉质量为硫酸溶液体积的14.0-15.0% g/ml，将烧瓶放入38-42℃的恒温水浴锅里，保持90-110r/min的均匀搅拌速度；将淀粉与硫酸反应5-7天后，将反应产物用去离子水反复离心水洗至呈中性，在－40℃～－60℃下冷冻干燥1-3天，得大米淀粉纳米晶；
（2）超声波对淀粉纳米晶在水相中的充分分散：将步骤（1）所得大米淀粉纳米晶和水按10%-15%的质量比混合,在20-30℃水浴条件下，用200-400W超声波振荡并搅拌20-40分钟,得到充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液；
（3）交联改性淀粉纳米晶的制备：将步骤（2）所得充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液置于24-26℃的恒温水浴锅中，加入相当于大米淀粉纳米晶干基重量5%-8%的氯化钠（氯化钠主要起抑制淀粉颗粒膨胀的作用），开始用电动搅拌器以50-70r/min的速度搅拌，搅拌均匀后，用0.8-1.2 mol/L的氢氧化钠调节pH值为9-10，加入相当于淀粉干基重量0.3%-0.9%的环氧氯丙烷，反应1-3h，反应完毕后用盐酸调节溶液的pH值为6.0～7.0，离心，洗涤，在－40℃～－60℃下冷冻干燥1-3天，粉碎，即成。
进一步，步骤（1）中，所述均质采用纳米超高压均质机。
进一步，步骤（1）中，所述大米淀粉浆液，大米淀粉与水的质量百分比为5%-20%。
本发明以大米淀粉为原料，采用超高压均质和硫酸酸解相结合的方法制备成大米淀粉纳米晶，然后将大米淀粉纳米晶通过超声波处理分散于水相介质中，在水相介质中通过水溶性交联剂与淀粉纳米晶表面的外伸羟基反应，将淀粉纳米晶表面相近的羟基连接起来，从而降低淀粉纳米晶的亲水性。另外，通过对交联剂所含官能团的选择，在降低淀粉纳米晶亲水性的基础上，赋予淀粉纳米晶一定的疏水性，从而调节和控制淀粉纳米晶的表面极性，该产品可以与不同极性的高分子材料复合制备纳米复合材料，也可以做为药物载体。
本发明的有益效果：（1）淀粉纳米晶为淀粉限制性酸水解后的产物，属于有机纳米颗粒，能扩大淀粉的应用范围；（2）通过交联试剂对大米淀粉纳米晶进行交联改性，调节和控制淀粉纳米晶的表面极性，能增加淀粉纳米晶的疏水性，增加纳米级淀粉颗粒的载药量及稳定性，降低淀粉纳米晶的易酶解性及消化性。本发明生产工艺简单，成本低，具有广阔的工业化应用前景。产品具有可调节的表面极性，具有纳米尺寸，且易生物降解，绿色环保。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
（1）淀粉纳米晶的制备：采用纳米超高压均质机将制备的大米淀粉浆液（所述大米淀粉浆液，大米淀粉与水的质量百分比为10%）在207 MPa均质压力下，按均质速率30 ml/min进行均质处理，将均质后的大米淀粉液在－50℃下冷冻干燥3天，得大米淀粉；再将大米淀粉加入到装有浓度为3.16 mol/L硫酸溶液的圆底烧瓶中，其中大米淀粉质量为硫酸溶液体积的14.7%（g/ml），将烧瓶放入40℃的恒温水浴锅里，保持100r/min的均匀搅拌速度；将淀粉与硫酸反应6天后，将反应产物用去离子水反复离心水洗至呈中性，－50℃下冷冻干燥3天，得大米淀粉纳米晶；
（2）超声波对淀粉纳米晶在水相中的充分分散：将步骤（1）所得大米淀粉纳米晶和水按10%的质量比混合,在25℃水浴条件下，用400 W超声波振荡并搅拌30分钟,得到充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液；
（3）交联改性淀粉纳米晶的制备：将步骤（2）所得充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液置于25℃的恒温水浴锅中，加入相当于大米淀粉纳米晶干基重量5%的氯化钠，氯化钠主要起抑制淀粉颗粒的膨胀的作用；开始用电动搅拌器以60r/min的速度搅拌，搅拌均匀后，用1 mol/L的氢氧化钠调节pH值为9，加入相当于淀粉干基重量0.5%的环氧氯丙烷，反应时间为3 h，反应完毕后用盐酸调节溶液的pH值为7.0，离心，洗涤，在－50℃下冷冻干燥3天，粉碎，即成。
本实施例中，采用沉降法测定交联大米淀粉纳米晶的交联度为2.4，对抗癌药物盐酸多柔比星的吸附量达到5.62%，而现有淀粉微球对盐酸多柔比星的吸附量是3.02%。通过α-淀粉酶解实验可知，淀粉纳米晶酶解及消化性高达70%，而本实施例之交联大米淀粉纳米晶的酶解及消化性降低为40%。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
（1）淀粉纳米晶的制备：采用纳米超高压均质机将制备的大米淀粉浆液（所述大米淀粉浆液，大米淀粉与水的质量百分比为10%），在200 MPa均质压力下，按均质速率35 ml/min进行均质处理，然后将均质后的大米淀粉液在－50℃下冷冻干燥3天，得大米淀粉；再将大米淀粉加入到装有浓度为3.16 mol/L硫酸溶液的圆底烧瓶中，其中大米淀粉质量为硫酸溶液体积的14.7%（g/ml），将烧瓶放入40℃的恒温水浴锅里，保持100 r/min的均匀搅拌速度；将淀粉与硫酸反应6天后，将反应产物用去离子水反复离心水洗至呈中性，在－50℃下冷冻干燥1天，得大米淀粉纳米晶；
（2）超声波对淀粉纳米晶在水相中的充分分散：将步骤（1）所得大米淀粉纳米晶和水按15%的质量比混合,在25℃水浴条件下，用400 W超声波振荡并搅拌30分钟,得到充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液；
（3）交联改性淀粉纳米晶的制备：将步骤（2）所得充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液置于25℃的恒温水浴锅中，加入相当于大米淀粉纳米晶干基重量5%的氯化钠（氯化钠主要起抑制淀粉颗粒的膨胀的作用），开始用电动搅拌器以60r/min的速度搅拌，搅拌均匀后，用1 mol/L的氢氧化钠调节pH值为10，加入相当于淀粉干基重量0.9%的环氧氯丙烷，反应时间为3 h，反应完毕后用盐酸调节溶液的pH值为6.0，离心，洗涤，在－50℃下冷冻干燥3天，粉碎，得交联改性淀粉纳米晶。
本实施例中，采用沉降法测定交联大米淀粉纳米晶的交联度为1.45，对抗癌药物盐酸多柔比星的吸附量达到5.44%，而现有淀粉微球对盐酸多柔比星的吸附量是3.02%。通过α-淀粉酶解实验可知，淀粉纳米晶酶解及消化性高达70%，而本实施例之交联大米淀粉纳米晶的酶解及消化性降低为45%。

Claims (2)

1.一种药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）淀粉纳米晶的制备：将大米淀粉浆液在190-220 MPa均质压力下，按均质速率30-50ml/min进行均质处理，然后将均质后的大米淀粉液在－40℃～－60℃下冷冻干燥1-3天，得大米淀粉；再将大米淀粉加入到装有浓度为3.10-3.20 mol/L硫酸溶液的圆底烧瓶中，其中大米淀粉质量为硫酸溶液体积的14.0-15.0% g/ml，将烧瓶放入38-42℃的恒温水浴锅里，保持90-110r/min的均匀搅拌速度；将大米淀粉与硫酸反应5-7天后，将反应产物用去离子水反复离心水洗至呈中性，在－40℃～－60℃下冷冻干燥1-3天，得大米淀粉纳米晶；
步骤（1）中，所述大米淀粉浆液，大米淀粉与水的质量百分比为5%-20%；
（2）超声波对淀粉纳米晶在水相中的充分分散：将步骤（1）所得大米淀粉纳米晶和水按10%-15%的质量比混合,在20-30℃水浴条件下，用200-400W超声波振荡并搅拌20-40分钟,得到充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液；
（3）交联改性淀粉纳米晶的制备：将步骤（2）所得充分分散的大米淀粉纳米晶水相悬浮液置于24-26℃的恒温水浴锅中，加入相当于大米淀粉纳米晶干基重量5%-8%的氯化钠，开始用电动搅拌器以50-70r/min的速度搅拌，搅拌均匀后，用0.8-1.2 mol/L的氢氧化钠调节pH值为9-10，加入相当于淀粉干基重量0.3%-0.9%的环氧氯丙烷，反应1-3h，反应完毕后用盐酸调节溶液的pH值为6.0～7.0，离心，洗涤，在－40℃～－60℃下冷冻干燥1-3天，粉碎，即成。
2.根据权利要求1所述的药物载体交联改性大米淀粉纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述均质采用纳米超高压均质机。
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