CN106040117B - 基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法 - Google Patents

基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法 Download PDF

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Abstract

基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法，其工艺步骤如下：(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配置；(2)分别将内水相、中间油相和外水相流体注入微流体装置的注射管、过渡管和收集管，形成单分散的水/油/水乳液，然后将水/油/水乳液引入收集水相流体中，并静置至少2h，收集水相中的Ca2+通过水/油/水双重乳液的油膜传质进入内水相与海藻酸钠发生交联反应生成海藻酸钙凝胶微球，同时内水相中的水通过油膜传质进入收集水相；(3)使用滤纸过滤含有海藻酸钙微球的收集水相溶液，并使用去离子洗涤，即可获得单分散性的海藻酸钙微球。

Description

基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法
技术领域
本发明属于高分子微球制备领域，特别涉及一种基于乳化液膜传质制备单分散性的海藻酸钙微球的方法。
背景技术
海藻酸盐由于其来源广泛，无毒性，优良的生物相容性和生物可降解性以及良好的水溶性，使其在生物和医药领域受到广泛的关注，其中海藻酸钠是最常见的海藻酸盐。海藻酸钠是由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古罗糖醛酸(G)的线型共聚物，其分子链中的古罗糖醛酸残基可以很容易地与二价阳离子发生交联反应，如海藻酸钠可以和Ca2+交联生成海藻酸钙凝胶。海藻酸钙微球由于其尺寸小且比表面积大，可以作为载体用于包载多种活性物质，包括无机纳米颗粒以及蛋白质和细胞等生物活性材料，还能作为栓塞材料等，因而在生物医药领域内具有重大的应用前景。
传统制备海藻酸钙微球的方法是将海藻酸钠溶液直接滴入氯化钙溶液中形成海藻酸钙微球。由于受针头直径和海藻酸钠溶液黏度的限制，所得的凝胶微球尺寸较大，大多在毫米级，其传质性能受到限制；同时由于该交联反应发生在流动过程中，容易造成微球的球形度难以控制，同时其制备的可重现性也较差。随后，为了提高海藻酸钙微球的传质效率，减小微球尺寸，多种技术也被用于海藻酸钙微囊的制备，如静电液滴生成技术和膜乳化技术等。这些方法能够有效的减小海藻酸钙微球的尺寸，然而这些方法也难以精确地控制其尺寸和形状。
近年来兴起的微流控乳化技术可以制备尺寸在数十至数百微米尺寸的单分散性的液滴，为制备尺寸相对较小，具有良好单分散性和球形度的海藻酸钙微球提供了有利的基础。目前报道的利用微流控技术制备海藻酸钙微球主要有以下三种方法：(1)外部交联法。按照交联剂的引入方式可以分为两种。一种是将交联剂溶解在油相(连续相)中，水/油乳液生成之后，作为交联剂的Ca2+从油相中逐渐扩散到水相中，引起海藻酸盐的交联反应(见H.Zhang et al,Journal of the American Chemical Society,2006,128,12205-12210)。随着Ca2+从连续相中逐渐扩散到水相中，凝胶化过程从液滴表面向液滴内部推进，液滴表面开始出现“起皮”现象，得到的微球或微囊表面并不光滑，并且整个微球的凝胶网络结构不均一。第二种方式是将交联剂溶解在装置外的水相凝固浴中，将微流控制备的海藻酸钠乳液收集到凝固浴中；或者在装置下游引入水相凝固浴，在流动过程中使海藻酸钠液滴沉降到凝固浴中，固化成海藻酸钙微球(见K.–S.Huang et al,Lab on a Chip,2006,6,954-957)。该法中的乳液凝胶化过程发生在液滴从油相转入水相的过程中，容易发生变形，影响其球形度。(2)内部交联。内部交联的方法一般是使用碳酸钙纳米颗粒作为钙源与海藻酸钠溶液混合作为内相，溶解有有机酸(如醋酸)的油作为外相，并在微流控装置中形成油包水的乳液，随后有机酸的扩散使碳酸钙释放出钙离子与海藻酸钠交联(见W.–H.Tanet al,Advanced Materials,2007,19,2696-2701)。这种方法主要存在两方面的限制：一是碳酸钙纳米颗粒的沉淀和均匀分散问题；二是用该法制备的海藻酸钙微球机械强度较差。另外，碳酸钙纳米颗粒的细胞毒性使其不适合制备包载有细胞的海藻酸钙微球。(3)混合交联法。混合交联法可以分为两种方式。第一种方式是乳液混合交联法。乳液混合交联法是在两个独立的通道内分别生成了单分散的海藻酸钠液滴和氯化钙液滴；接着，在合成通道里使两种液滴发生聚并来引发交联反应生成海藻酸钙微球(见K.Liu et al,Langmuir,2006,22,9453–9457)。该方法的可行性依赖于两种液滴碰撞的可能性，其控制方法复杂；另一方面，液滴融合过程中流动状态对最终海藻酸钙微球的球形度影响较大。另外一种方式是原位混合交联法。通过原位混合交联法制备海藻酸钙微球的微流控装置包含两个十字通道和一个合成通道(见J.H.Xu,et al,Langmuir,2006,22,7943–7946)。在第一个连接处，海藻酸钠溶液和氯化钙溶液分别作为两股侧流，中间的通道注入去离子水将两股侧流隔开以避免其接触。接着，三种水相的混合流体在第二个连接处被从两侧注入的油相聚焦剪切成单分散的液滴。随后在合成通道内，液滴中的海藻酸钠和氯化钙反应生成海藻酸钙微球。混合交联法制备出的海藻酸钙微球的凝胶网络的均匀性较差，同时存在反应失控堵塞微通道的风险。近年来，还有研究者报道了一种基于凝胶/液滴界面离子传质过程制备海藻酸钙微球的方法(见H.Hirama,et al,Langmuir,2012,29,519-524)，然而其需要的凝胶板的制备过程繁琐，难以实现批量化连续生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工艺过程较为简单的基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法，该方法可重复性好，制备条件温和，所使用原料对环境和人体无害，同时制备的微球具有球形度好，尺寸分布范围较窄的特点。
本发明所述基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法，工艺步骤如下：
(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配制
内水相流体的配制：内水相流体以海藻酸钠、水溶性乳化剂和去离子水为原料，海藻酸钠与去离子水的质量比为0.002～0.010:1，水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005～0.020:1，所述乳化剂为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；在常压、室温下将水溶性海藻酸钠、乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
中间油相流体的配置：中间油相以大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂为原料，大豆油和苯甲酸苄酯的体积比为2～4:1，乳化剂与大豆油和苯甲酸苄酯混合液的质量比为0.020～0.080:1，所述乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯；在常压、室温下将大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂混合并搅拌均匀，形成的混合液即位中间油相流体。
外水相流体的配制：外水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.002～0.020:1，水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005～0.020:1，所述水溶性乳化剂为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
收集水相流体的配制:收集水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂、氯化钙和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.002～0.020:1，水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005～0.020:1，氯化钙与去离子水的质量比为0.002～0.020:1，所述乳化剂为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；在常压、室温下将聚乙烯醇、氯化钙、和水溶性乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为收集水相；
(2)海藻酸钙微球的制备
将步骤(1)配制的内水相、油相、外水相分别吸入注射器中，并在微量注射泵的推动下分别匀速注入毛细管微流控装置的注射管、过渡管和收集管，进而形成单分散的水/油/水双重乳液；水/油/水双重乳液经由连接在收集管出口的管件引入盛装有收集水相流体的容器中，并将其静置2h以上，水/油/水双重乳液内的水滴即可发生交联反应形成单分散性的海藻酸钙微球。
所述内水相流体的流量为10μL/min～40μL/min，油相流体的流量为20μL/min～80μL/min，外油相流体的流量为100μL/min～500μL/min；
(3)分离
使用滤纸对步骤(2)获得的含有海藻酸钙微球的收集水相溶液进行过滤，将被截留在滤纸上的微球转移到去离子水中并使用去离子水洗涤至少2次，即可获得单分散性的海藻酸钙微球。
上述方法中，配制内水相流体所用的海藻酸钠优选源于褐藻的低粘度海藻酸钠。
上述方法中，过滤含有海藻酸钙微球的收集水相溶液时所使用的滤纸优选慢速滤纸。
本发明所述方法制备的海藻酸钙微球尺寸为28μm～82μm。
本发明所述方法可使用各种类型的微流控装置制备单分散性的水/油/水双重乳液，优选参考文献(见L.Y.Chu et al,Angewandte Chemie International Edition,2007,46,8970-8974)所述方法制作的毛细管微流控装置：所述毛细管微流控装置由毛细管和连接管组合而成，包括注射毛细管、过渡毛细管、收集毛细管，所述注射毛细管由圆形毛细管制作，其尾部被加工成圆锥形，所述过渡管由圆形毛细管制作，其尾部也被加工成圆锥形，所述连接管包括两级(第一和第二连接管)，其内部的通孔为正方形，所述接收管为圆形毛细管，注射管的尾部插入第一过渡管的头部并通过第一连接管连接、插入收集管的头部并通过第二连接管连接。
本发明所述制备海藻酸钙微球的机理：在水/油/水双重乳液的油膜两侧的溶液中，由于渗透压差，内水相中的水穿过油膜进入到外水相中，从而导致水/油/水双重乳液内水滴直径减小，而外水相中的Ca2+由于浓度差，从外水相通过油膜传质进入内水相和海藻酸钠发生交联反应形成海藻酸钙微球；当相同的水/油/水双重乳液收集在含有不同浓度的Ca2+收集水相流体中，由于渗透压差和液膜中Ca2+传质速率的差异，从而使最终制备得到的海藻酸钙微球的尺寸不同。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种新的单分散海藻酸钙微球的制备方法，该方法可以制备得到相对微通道的尺寸更小的海藻酸钙微球。
2、本发明所述方法可以通过将水/油/水双重乳液静置于不同的收集水相流体中即可获得不同尺寸的海藻酸钙微凝胶，即具有良好的尺寸调控性。
3、本发明所述方法制备的海藻酸钙微球球形度好，尺寸均一。
4、由于本发明所述方法所使用各种试剂无毒无害、安全环保，在制备过程中不会对操作人员和环境造成不利影响，安全可靠。
5、本发明所述工艺过程简单，因而便于批量化连续生产。
附图说明
图1是本发明所采用的毛细管微流控装置的结构示意图，图中，1—注射管、2—第一连接管、3—过渡管、4—第二连接管、5—收集管；
图2是本发明所述基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的原理示意图，图2(a)为水/油/水双重乳液，图2(b)为水/油/水双重乳液被接收在收集水相后，双重乳液内水相的水透过油膜进入外水相中，而外水相中的Ca2+透过油膜进入内水相中与海藻酸钠发生交联反应，图2(c)为水/油/水双重乳液内水相交联后形成海藻酸钙微球，图中，6—外水相、7—油膜(中间油相)、8—内水相、9—海藻酸钙微球；
图3为实施例1中水/油/水双重乳液收集在收集水相流体中静置2min后的光学显微照片；
图4为实施例1中水/油/水双重乳液收集在收集水相流体中静置3h后的光学显微照片；
图5为实施例1中分离后得到的海藻酸钙微球的在去离子水中光学显微照片；
图6为实施例2中水/油/水双重乳液收集在收集水相流体中静置2min后的光学显微照片；
图7为实施例2中水/油/水双重乳液收集在收集水相流体中静置2h后的光学显微照片；
图8为实施例2中分离后得到的海藻酸钙微球在去离子水中的光学显微照片；
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明所述基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法作进一步说明。
下述各实施例中，所述海藻酸钠为源于褐藻的低粘度型海藻酸钠，购自Sigma公司；所述Pluronic F127、Pluronic F108以及Pluronic F68均为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物，Pluronic F127、Pluronic F108和Pluronic F68均为商品名，购自Sigma公司。
下述各实施例中，均采用结构如图1所示的毛细管微流控装置：微流控装置由毛细管和连接管拼接而成，包括注射管、过渡管、连接管和收集管；所述注射管1由圆形玻璃毛细管制作，其尾部被加工成圆锥形，其圆管部段的外径为0.99mm、内径为500μm，其圆锥形部段端部外径为80μm；所述第一连接管2和第二连接管4均采用方形玻璃毛细管制作，方形玻璃毛细管内部通孔尺寸为1.0mm×1.0mm；所述过渡管3由圆形玻璃毛细管制作，其尾部被加工成圆锥形，其圆管部段的外径为0.99mm、内径为160μm，其圆锥形部段端部外径为220μm；所述收集管5由圆形玻璃毛细管制作，其外径和内径分别为0.99mm和350μm。在微流控装置的收集管的入口处形成单分散性的水/油/水三相双重乳液，即内水相/中间油相/外水相三相双重乳液，将形成的水/油/水三相双重乳液通过与收集管出口相连的管件引入盛有收集水相溶液的容器中。
实施例1
(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配制
内水相流体的配制：内水相流体以海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F127和去离子水为原料，海藻酸钠与去离子水的质量比为0.010:1，水溶性乳化剂Pluronic F127与去离子水的质量比为0.020:1；在常压、室温下将海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F127加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
中间油相流体的配置：中间油相以大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂为原料，大豆油和苯甲酸苄酯的体积比为2:1，乳化剂与大豆油和苯甲酸苄酯混合液的质量比为0.080:1，所述乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯；在常压、室温下将大豆油、苯甲酸苄酯和聚蓖麻酸甘油酯混合并搅拌均匀，形成的混合液即为中间油相流体；
外水相流体的配制：外水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F127和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.020:1，水溶性乳化剂Pluronic F127与去离子水的质量比为0.020:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F127加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
收集水相流体的配制:收集水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F127、氯化钙和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.020:1，水溶性乳化剂Pluronic F127与去离子水的质量比为0.020:1，氯化钙与去离子水的质量比为0.002:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、氯化钙、和水溶性乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为收集水相(2)海藻酸钙微球的制备
将步骤(1)配制的内水相、中间油相、外水相分别吸入注射器中，并在微量注射泵的推动下分别匀速注入毛细管微流控装置的注射管、过渡管和收集管，进而形成单分散的水/油/水双重乳液；水/油/水双重乳液经由连接在收集管出口的管件引入盛装有收集水相流体的容器中，并将其静置3h，即可形成单分散性的海藻酸钙微球。
所述内水相流体的流量为40μL/min，油相流体的流量为80μL/min，外油相流体的流量为500μL/min；
(3)分离
使用滤纸对步骤(2)获得的含有海藻酸钙微球的收集水相流体进行过滤，将被截留在滤纸上的微球转移到去离子水中使用去离子水洗涤2次，即可获得海藻酸钙微球。
本实施例制备的水/油/水双重乳液被收集在收集水相流体中静置2min后的光学显微照片如图3所示，水/油/水双重乳液结构一致，尺寸均一；如图4所示为水/油/水双重乳液在收集水相流体经过3h的静置后的光学显微照片。由于水/油/水双重乳液中内水相的部分水透过中间油膜传质进入外水相中，同时外水相中的钙离子Ca2+透过中间油膜进入内水相中与海藻酸钠发生交联反应，所以生成的海藻酸钙微球的直径比水/油/水双重乳液中水滴的直径明显要小。如图5所示为分离后的海藻酸钙微球在去离子水中的光学显微照片，从图中可以看出微球的粒径均一、球形度良好，海藻酸钙微球的平均粒径为82μm，对应的尺寸变异系数(CV)值为2.6％。
实施例2
(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配制
内水相流体的配制：内水相流体以海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F108和去离子水为原料，海藻酸钠与去离子水的质量比为0.002:1，水溶性乳化剂Pluronic F108与去离子水的质量比为0.005:1；在常压、室温下将海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F108加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
中间油相流体的配置：中间油相以大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂为原料，大豆油和苯甲酸苄酯的体积比为4:1，乳化剂与大豆油和苯甲酸苄酯混合液的质量比为0.020:1，所述乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯；在常压、室温下将大豆油、苯甲酸苄酯和聚蓖麻酸甘油酯混合并搅拌均匀，形成的混合液即为中间油相流体；
外水相流体的配制：外水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F108和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.002:1，水溶性乳化剂Pluronic F108与去离子水的质量比为0.005:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F108加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
收集水相流体的配制:以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F108、氯化钙和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.002:1，水溶性乳化剂Pluronic F108与去离子水的质量比为0.005:1，氯化钙和去离子水的质量比为0.010:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F108、氯化钙加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
(2)海藻酸钙微球的制备
将步骤(1)配制的内水相、中间油相、外水相分别吸入注射器中，并在微量注射泵的推动下分别匀速注入毛细管微流控装置的注射管、过渡管和收集管，进而形成单分散的水/油/水双重乳液；水/油/水双重乳液经由连接在收集管出口的管件引入盛装有收集水相流体的容器中，并将其静置2h，即可形成单分散性的海藻酸钙微球。
所述内水相流体的流量为10μL/min，油相流体的流量为20μL/min，外油相流体的流量为100μL/min；
(3)分离
使用滤纸对步骤(2)获得的含有海藻酸钙微球的收集水相流体进行过滤，将被截留在滤纸上的微球转移到去离子水中使用去离子水洗涤3次，即可获得海藻酸钙微球。
本实施例制备的水/油/水双重乳液被收集在收集水相流体中静置2min后的光学显微照片如图6所示，水/油/水双重乳液结构一致，尺寸均一；如图7所示为水/油/水双重乳液在收集水相流体经过2h的静置后的光学显微照片。如图8所示为分离后的海藻酸钙微球在去离子水中的光学显微照片，从图中可以看出微球的粒径均一、球形度良好，海藻酸钙微球的平均粒径为26μm，对应的尺寸变异系数(CV)值为2.8％。
实施例3
(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配制
内水相流体的配制：内水相流体以海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F68和去离子水为原料，海藻酸钠与去离子水的质量比为0.05:1，水溶性乳化剂Pluronic F68与去离子水的质量比为0.010:1；在常压、室温下将海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F68加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
中间油相流体的配置：中间油相以大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂为原料，大豆油和苯甲酸苄酯的体积比为2:3，乳化剂与大豆油和苯甲酸苄酯混合液的质量比为0.040:1，所述乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯；在常压、室温下将大豆油、苯甲酸苄酯和聚蓖麻酸甘油酯混合并搅拌均匀，形成的混合液即为中间油相流体；
外水相流体的配制：外水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.010:1，水溶性乳化剂Pluronic F68与去离子水的质量比为0.010:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
收集水相流体的配制:以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68、氯化钙和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.010:1，水溶性乳化剂Pluronic F68与去离子水的质量比为0.010:1，氯化钙和去离子水的质量比为0.005:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68、氯化钙加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
(2)海藻酸钙微球的制备
将步骤(1)配制的内水相、中间油相、外水相分别吸入注射器中，并在微量注射泵的推动下分别匀速注入毛细管微流控装置的注射管、过渡管和收集管，进而形成单分散的水/油/水双重乳液；水/油/水双重乳液经由连接在收集管出口的管件引入盛装有收集水相流体的容器中，并将其静置2h，即可形成单分散性的海藻酸钙微球。
所述内水相流体的流量为20μL/min，油相流体的流量为42μL/min，外油相流体的流量为240μL/min；
(3)分离
使用滤纸对步骤(2)获得的含有海藻酸钙微球的收集水相流体进行过滤，将被截留在滤纸上的微球转移到去离子水中使用去离子水洗涤2次，即可获得海藻酸钙微球。
本实施例制备的微球的粒径均一、球形度良好，海藻酸钙微球的平均粒径为64μm，对应的尺寸变异系数(CV)值为2.7％。
实施例4
(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配制
内水相流体的配制：内水相流体以海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F68和去离子水为原料，海藻酸钠与去离子水的质量比为0.05:1，水溶性乳化剂Pluronic F68与去离子水的质量比为0.010:1；在常压、室温下将海藻酸钠、水溶性乳化剂Pluronic F68加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
中间油相流体的配置：中间油相以大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂为原料，大豆油和苯甲酸苄酯的体积比为2:3，乳化剂与大豆油和苯甲酸苄酯混合液的质量比为0.040:1，所述乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯；在常压、室温下将大豆油、苯甲酸苄酯和聚蓖麻酸甘油酯混合并搅拌均匀，形成的混合液即为中间油相流体；
外水相流体的配制：外水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.010:1，水溶性乳化剂Pluronic F68与去离子水的质量比为0.010:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
收集水相流体的配制:以聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68、氯化钙和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为0.010:1，水溶性乳化剂Pluronic F68与去离子水的质量比为0.010:1，氯化钙和去离子水的质量比为0.020:1；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂Pluronic F68、氯化钙加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
(2)海藻酸钙微球的制备
将步骤(1)配制的内水相、中间油相、外水相分别吸入注射器中，并在微量注射泵的推动下分别匀速注入毛细管微流控装置的注射管、过渡管和收集管，进而形成单分散的水/油/水双重乳液；水/油/水双重乳液经由连接在收集管出口的管件引入盛装有收集水相流体的容器中，并将其静置2h，即可形成单分散性的海藻酸钙微球。
所述内水相流体的流量为20μL/min，油相流体的流量为42μL/min，外油相流体的流量为240μL/min；
(3)分离
使用滤纸对步骤(2)获得的含有海藻酸钙微球的收集水相流体进行过滤，将被截留在滤纸上的微球转移到去离子水中使用去离子水洗涤2次，即可获得海藻酸钙微球。
本实施例制备的微球的粒径均一、球形度良好，海藻酸钙微球的平均粒径为36μm，对应的尺寸变异系数(CV)值为2.9％。

Claims (2)

1.基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法，其特征在于，工艺步骤如下：
(1)内水相、中间油相、外水相和收集水相流体的配制
内水相流体的配制：内水相流体以海藻酸钠、水溶性乳化剂和去离子水为原料，海藻酸钠与去离子水的质量比为(0.002～0.010):1，水溶性乳化剂与去离子水的质量比为(0.005～0.020):1，所述乳化剂为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；在常压、室温下将水溶性海藻酸钠、乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
中间油相流体的配置：中间油相以大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂为原料，大豆油和苯甲酸苄酯的体积比为(2～4):1，乳化剂与大豆油和苯甲酸苄酯混合液的质量比为(0.020～0.080):1，所述乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯；在常压、室温下将大豆油、苯甲酸苄酯和油溶性乳化剂混合并搅拌均匀，形成的混合液即位中间油相流体；
外水相流体的配制：外水相流体以聚乙烯醇、水溶性乳化剂和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为(0.002～0.020):1，水溶性乳化剂与去离子水的质量比为(0.005～0.020):1，所述水溶性乳化剂为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；在常压、室温下将聚乙烯醇、水溶性乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为内水相；
收集水相流体的配制:收集水相流体以聚乙烯醇、氯化钙、水溶性乳化剂和去离子水为原料，聚乙烯醇与去离子水的质量比为(0.002～0.020):1，氯化钙与去离子水的质量比为(0.002～0.010):1，水溶性乳化剂与去离子水的质量比为(0.005～0.020):1，所述乳化剂为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物；在常压、室温下将聚乙烯醇、氯化钙、和水溶性乳化剂加入去离子水进行搅拌至完全溶解，形成的混合液即为收集水相；
(2)海藻酸钙微球的制备
将步骤(1)配制的内水相、油相、外水相分别吸入注射器中，并在微量注射泵的推动下分别匀速注入毛细管微流控装置的注射管、过渡管和收集管，进而形成单分散的水/油/水双重乳液，水/油/水双重乳液经由连接管在收集管出口的管件引入盛有收集水相流体的容器中，并将其静置2h以上，即可形成单分散性的海藻酸钙微球；
所述内水相流体的流量为10μL/min～40μL/min，中间油相流体的流量为20μL/min～80μL/min，外水相流体的流量为100μL/min～500μL/min；
(3)分离
使用滤纸对步骤(2)获得的含有海藻酸钙微球的收集水相溶液进行过滤，将被截留在滤纸上的微球转移到去离子水中，然后使用去离子水洗涤至少2次即可获得海藻酸钙凝胶微球；
所述海藻酸钠为源于褐藻的低粘度型海藻酸钠。
2.根据权利要求1所述的基于乳化液膜传质制备单分散性海藻酸钙微球的方法，其特征在于，Ca2+是经过单分散性的水/油/水双重乳液的油膜传质，从收集水相流体中进入水/油/水双重乳液的内水相与海藻酸钠发生交联反应的。
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