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 PDFInfo
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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
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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