CN106420666A - 糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法及设备，属于保健食品及医药制剂辅料加工技术领域。本发明使用超声辅助法使多糖与玉米醇溶蛋白进行糖基化改性，使用基于玉米醇溶蛋白糖基化的产物制备成纳米载体颗粒。该设备包括进料组件、反应腔、pH控制组件、温度控制组件、搅拌控制组件、进样流量调节组件、出料组件、后处理装置组件。本发明的方法可以连续生产玉米醇溶蛋白纳米粒子，制备方法操作简单，具有良好的工业前景。

Description

糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法及设备
技术领域
本发明涉及一种基于玉米醇溶蛋白基化的纳米载体的制备方法及设备，属于保健食品及医药制剂辅料加工技术领域。
背景技术
纳米科技与生命医学的结合，使人类在疾病诊断、治疗等方面获得了新的认识和途径，纳米载药体系就是其中一个很有生命力的研究方向。一个理想纳米药物载体要满足良好生物相容性、靶向输送、控制释放等诸多条件。
由于现在的一些营养物质，带有生理活性的药物的疏水性影响了其功能性以及在机体内的消化吸收性，限制了其应用。这些活性物质被纳米粒子包埋后，溶解性有显著性提高，并且具有很好的贮藏效果和缓释性。在医药学方面，纳米粒子作为载体，有利于药物的靶向运输，提高药物稳定性及延长药物作用时间。
理想的纳米药物载体具备以下性质：(1)具有较高的载药量；(2)具有较高的包封率；(3)有适宜的制备及提纯方法；(4)载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性；(5)具有适当的粒径与粒形；(6)具有较长的体内循环时间。延长纳米粒在体内的循环时间，能使所载的有效成分浓度增大且循环时间延长，这样药物能更好地发挥全身治疗或诊断作用，增强药物在病灶靶部位的疗效。
现有技术中制备纳米粒子的方法有静电喷涂、超声分散、喷涂干燥、超临界流体、冷冻制造等方法。美国专利US5389379，US3208951所公开的方法中均有使用有机溶剂，所得粒子分布不均匀的问题。CN200910311905玉米蛋白纳米颗粒的制备方法中使用有机溶剂制备纳米粒子，本方法不涉及使用有机溶剂，所用蛋白、多糖、营养物质均为食品级原料，保证了生产过程中的绿色安全。现有方法中多数是先把蛋白、营养物质等配置成溶液在进行纳米粒子的制备，本发明中把蛋白、营养物质直接放入所述设备中，自动添加溶剂进行溶解，后续的反应也都在一个设备中完成，实现了一体化，连续化的制备。
玉米醇溶蛋白含有大量的疏水氨基酸缺乏带电氨基酸因此具有两亲性，使其具有独特的自组装特性。使用反溶剂法通过改变溶剂的极性，诱导玉米醇溶蛋白发生构象的改变，从而形成纳米粒子。蛋白质的糖基化可以改善蛋白质的溶解性、乳化性、热稳定性等。本发明对基于玉米醇溶蛋白糖基化反应的纳米粒子的制备方法及制备设备进行了研究。
发明内容
本发明的目的在于发明一种可以连续生产玉米醇溶蛋白纳米粒子的方法及设备。本发明操作简单具有良好的工业化生产前景。
本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种制备蛋白纳米粒子反应设备，包括：
该设备包括进料组件、反应腔、pH控制组件、温度控制组件、搅拌控制组件、进样流量调节组件、出料组件、后处理装置组件组成；反应腔与所述进料组件、pH控制组件、温度控制组件、搅拌控制组件、进样流量调节组件、出料组件连接；后处理装置与所述出料管连接，组成旋转蒸发装置，温度控制组件与所述反应腔连接调控所述反应腔中反应物的温度，所述进料组件包括蛋白进料管，乙醇进料管、营养物进料管、进料调控器、进料控制显示器。进料控制显示器用来设定反应所需的物料量，将设定的物料量信息传送给进料控制器，由进料控制器控制所述蛋白进料管、乙醇进料管、蒸馏水进料管、其他进料管中各物料的进料量；反应腔具有双反应腔，可以分别进行调控设置实验参数。
温度控制组件由红外测温仪、加热组件、循环水冷却组件、温度调控器、温度控制显示器组成。循环水在所述制冷装置中制冷后进入到换热管中与反应腔发生热交换降低反应温度，所述流量电磁阀受所述温度调控器的调控控制循环水的流量大小。
所述循环水冷却组件包括流量电磁阀、换热管和制冷装置。
所述搅拌控制组件，由搅拌器、搅拌调控器和搅拌控制显示器组成，搅拌器设置在所述反应腔内。
所述进样流量调节组件包括由流量调控器、流量控制显示器、压力泵、进样器组成；流量控制显示器用来设定反应所需的流量，将设定的流量信息传送给流量调控器，流量调控器将流量信号传给进样器，通过压力泵将反应腔内的样品经进样器加入到反应腔中。
其特征在于，所述进样器为流速可调逐滴滴加装置。
糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法，包括如下步骤：
(1)在进料控制显示器上设置所需玉米醇溶蛋白或基于糖基化反应的玉米醇溶蛋白量以及无水乙醇的量；
(2)在搅拌控制显示器上设置制备溶液所需搅拌转速，在温度控制显示器上设置制备蛋白液所需温度；
(3)启动设备，制成蛋白液，暂停设备；
(4)在进料控制显示器上设置反应所需营养物质的量，在pH控制显示器、温度控制显示器、搅拌控制显示器、和出料控制显示器(7-4)上设置反应所需pH、温度、搅拌转速和时间，再次启动设备，进行制备营养物质缓冲溶液；
(5)设置进样控制显示器、温度控制显示器、搅拌控制显示器，启动装置进行纳米粒子制备实验；
(6)当反应结束后，利用出料控制显示器(7-4)打开出料口，利用循环泵将反应产物泵送至旋转蒸发仪中选装蒸发除掉反应体系中的乙醇，再离心除去大分子物质，最后冷冻干燥。
所述步骤(1)反应所需蛋白或基于糖基化反应的蛋白量为8-40g，其中无水乙醇添加量为500-2000mL，所述步骤(2)中磁力搅拌转速为100-1000r/min，温度为30-40℃，时间为20-40min；所述步骤(4)反应所需营养物质的添加量为0.8-4g，缓冲溶液添加量为100-1000mL，所述步骤(5)磁力搅拌转速为50-1200r/min，温度为30-40℃，时间为20-40min。
玉米醇溶蛋白溶液或基于糖基化反应的玉米醇溶蛋白逐滴滴加到含有大豆卵磷脂的维生素缓冲溶液中，所述步骤(5)进样控制显示器设置流量为1-5mL/min；所述步骤(4)中缓冲溶液为柠檬酸缓冲溶液，pH为5-8，所述柠檬酸缓冲液中加入大豆卵磷脂，添加量为基于玉米醇溶蛋白或基于糖基化反应的玉米醇溶蛋白的0.2-1％(m/v)；所述步骤(4)中营养物质包括脂溶性维生素、β-胡萝卜素、大豆异黄酮、姜黄素、阿魏酸；出料控制显示器设置的反应所需pH为5-8，温度为30-40℃，搅拌转速为50-1200r/min，反应时间为30-90min。
反应腔，与所述进料组件的蛋白进料管、乙醇进料管、蒸馏水进料管其他进料管、滴加装置、磁力搅拌装置连接；
pH控制组件，与所述反应腔连接调控所述反应腔中反应物的pH，由pH探测器、碱进料管、酸进料管、pH调控器和pH控制显示器组成，pH控制显示器用来设定反应所需的pH，将设定的pH信息传送给pH调控器，pH调控器对探测到的pH与设定的pH进行比较，通过碱进料管加碱液或酸进料管加酸液，通过碱进料管加碱液或酸进料管加酸液；
温度控制显示器用来设定反应所需的温度，将设定的温度信息传送给温度调控器，温度调控器通过将红外测温仪测得的反应腔内混合物料温度与设定的反应温度比较，从而调控加热组件为物料加热或调控循环水冷却组件为物料降温；
搅拌控制组件，由搅拌器、搅拌调控器和搅拌控制显示器组成，搅拌器设置在所述反应腔内，搅拌控制显示器用来设定反应所需的搅拌转速，将设定的搅拌转速信息传递给搅拌调控器，搅拌调控器控制搅拌器的转速从而实现所述反应腔内混合物料的搅拌；
流量控制组件包括由流量调控器、流量控制显示器、压力泵、进样器组成，流量控制显示器用来设定反应所需的流量，将设定的流量信息传送给流量调控器，流量调控器将流量信号传给进样器，通过压力泵将反应腔内的样品经进样器加入到反应腔中，所述进样器为流速可调逐滴滴加装置；
出料组件，包括出料口、出料管、循环泵和出料控制显示器，出料口设置在所述反应腔底部，出料控制显示器用来设定反应完成时间，当反应完成后，出料控制显示器控制打开出料口，循环泵将反应产物从所述反应腔中抽出；以及后处理装置，与所述出料管连接，为旋转蒸发装置。
所述反应腔具有双反应腔，可以分别进行调控设置实验参数。
循环水冷却组件包括流量电磁阀、换热管和制冷装置，循环水在所述制冷装置中制冷后进入到换热管中与反应腔发生热交换降低反应温度，所述流量电磁阀受所述温度调控器的调控控制循环水的流量大小。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本纳米载体的生产均使用食品级原料制得，无化学残留，保证了绿色安全的制备原则；
2、使用本发明制备的纳米药物载体生物相容性好，制备简单、易操作；
3、本发明的纳米粒子均匀、粒径相对较小，并可以实现连续化生产。
附图说明
图1为使用本发明中设备及方法制备的糖基化玉米醇溶蛋白负载阿魏酸纳米粒子的粒径分布图。
图2为本发明中制备方法流程图。
图3为本发明提供的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备结构示意图。
1-1蛋白进料管；1-2乙醇进料管；1-3营养物进料管；1-4进料调控器；1-5进料控制显示器；2-1反应腔；3-1pH探测器；3-2碱进料管；3-3酸进料管；3-4pH调控器；3-5pH控制显示器；4-1红外测温仪；4-2加热组件；4-3循环水冷却装置；4-4温度调控器；4-5温度控制显示器；5-1流量调控器；5-2流量控制显示器；5-3压力泵；5-4进样器；6-1搅拌器；6-2搅拌调控器；6-3搅拌控制显示器；7-1出料口；7-2出料管；7-3循环泵；7-4出料控制显示器；8后处理装置。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
参考图3，本发明提供的蛋白纳米粒子反应设备，包括进料组件、反应腔、pH控制组件、温度控制组件、流量控制组件、搅拌控制组件、出料组件和后处理装置8构成，进料组件由蛋白进料管1-1、乙醇进料管1-2、营养物进料管1-3、进料调控器1-4和进料控制显示器1-5组成，进料控制显示器1-5用来设定反应所需的物料量，将设定的物料量信息传送给进料控制器1-4，由进料控制器1-4控制进入反应腔2-1的蛋白进料管1-1、营养物质进料管1-3、乙醇进料管1-2中各物料的进料量；
反应腔由两个反应腔2-1组成；
pH控制组件由pH探测器3-1、碱进料管3-2、酸进料管3-3、pH调控器3-4和pH控制显示器3-5组成，pH控制显示器3-5用来设定反应所需的pH，将设定的pH信息传送给pH调控器3-4，pH调控器3-4通过将pH探测器3-1探测到的混合物料pH与设定的pH比较，从而调控从碱进料管3-2加碱或从酸进料管3-3加酸；
温度控制组件由红外测温仪4-1、加热组件4-2、循环水冷却组件4-3、温度调控器4-4和温度控制显示器4-5组成，温度控制显示器4-5用来设定反应所需的温度，将设拌控制显示器6-3用来设定反应所需的搅拌转速，将设定的搅拌转速信息传递给搅拌调控器6-2，搅拌调控器6-2控制搅拌器6-1的转速从而实现反应腔2内混合物料的搅拌；
出料组件包括出料口7-1、出料管7-2、循环泵7-3和出料控制显示器7-4，出料控制显示器7-4用来设定反应完成时间，当反应完成后，出料控制显示器7-4控制打开出料口7-1，循环泵7-3将反应产物从反应腔2中抽出；
后处理装置8与出料管7-2连接，旋转蒸发装置。
工作状态时，进料组件分别与各个物料贮存器连接；pH控制组件的酸碱进料管分别与酸碱贮存器连接。
使用该设备进行蛋白纳米粒子的制备时，反应底物从进料组件进入到反应腔中，pH控制组件、温度控制组件、流量控制组件和搅拌控制组件共同设置调节反应条件，反应完成后，反应产物从出料组件排出进入到后处理装置8中，处理后得到目标产物。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)在进料控制显示器(1-5)上设置反应所需玉米醇溶蛋白的量为10g，无水乙醇的量设为1000mL；
(2)在搅拌控制显示器(6-3)上设置制备蛋白液所需搅拌转速为300r/min；启动所述反应设备，反应时间为60min；在进料控制显示器(1-5)上设置反应所维生素E的量为1g，所需缓冲的量为200mL在pH控制显示器(3-5)、温度控制显示器(4-5)、搅拌控制显示器(6-3)和出料控制显示器(7-4)上设置反应所需pH为5、温度为40℃、搅拌转速为300r/min，反应时间为60min；
(3)再次启动设备，制成蛋白液，暂停设备；
(4)进料控制显示器(1-5)、温度控制显示器(4-5)、搅拌控制显示器(6-3)上设置反应所需的进样流量为1mL/min、温度为25℃、搅拌转速为300r/min，再次启动设备，进行制备营养物质缓冲溶液；
(5)启动装置进行纳米粒子制备实验；
(6)当反应结束后，利用出料控制显示器打开出料口，所述循环泵将反应产物泵送至选装蒸发仪中选装蒸发除掉反应体系中的乙醇，再离心除去大分子物质，最后冷冻干燥。
实施例2
与实施例1不同的地方在于：
步骤(1)中玉米醇溶蛋白和麦芽糊精糖基化反应聚合物加入量设为15g，无水乙醇量设为1500mL；
步骤(2)中加入的营养物质是维生素D，加入量为1.5g，柠檬酸缓冲液加入量为300mL，pH为6。
步骤(4)中反应所需的进样流量为2mL/min，搅拌转速为400r/min。
实施例3
与实施例1不同的地方在于：
步骤(1)中玉米醇溶蛋白加入量设为20g，无水乙醇量设为2000mL；
步骤(2)中加入的营养物质为β-胡萝卜素，加入量设为2g，柠檬酸缓冲的量为400mL。
步骤(4)中反应所需的进样流量为3mL/min，搅拌转速为500r/min。
实施例4
步骤(1)中玉米醇溶蛋白和麦芽糊精糖基化反应聚合物加入量设为10g，无水乙醇量设为1000mL；
步骤(2)中加入的营养物质为β-胡萝卜素，加入量设为2g，柠檬酸缓冲的量为400mL。
步骤(4)中反应所需的进样流量为2mL/min，搅拌转速为400r/min。
实施例5
步骤(1)中玉米醇溶蛋白和β-环糊精糖基化反应加入量设为10g，无水乙醇量设为1000mL；
步骤(2)中加入的营养物质为姜黄素，加入量设为3g，加入的柠檬酸缓冲液的量为600mL。
步骤(4)中反应所需的进样流量为3mL/min，搅拌转速为400r/min。
对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5中得到的纳米颗粒的粒径及zeta电位进行测定，检测结果如下表所示：

Claims (10)

1.糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，该设备包括进料组件、反应腔(2-1)、pH控制组件、温度控制组件、搅拌控制组件、进样流量调节组件、出料组件、后处理装置组件(8)组成；反应腔(2-1)与所述进料组件、pH控制组件、温度控制组件、搅拌控制组件、进样流量调节组件、出料组件连接；后处理装置(8)与所述出料管(7-2)连接，组成旋转蒸发装置，温度控制组件与所述反应腔(2-1)连接调控所述反应腔中反应物的温度，所述进料组件包括蛋白进料管，乙醇进料管(1-2)、营养物进料管(1-3)、进料调控器(1-4)、进料控制显示器(1-5)。
2.根据权利要求1所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，所述反应腔(2-1)具有双反应腔，可以分别进行调控设置实验参数。
3.根据权利要求1所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，温度控制组件由红外测温仪(4-1)、加热组件(4-2)、循环水冷却组件(4-3)、温度调控器(4-4)、温度控制显示器(4-5)组成。
4.根据权利要求3所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，所述循环水冷却组件(4-3)包括流量电磁阀、换热管和制冷装置。
5.根据权利要求1所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，所述搅拌控制组件，由搅拌器(6-1)、搅拌调控器(6-2)和搅拌控制显示器(6-3)组成，搅拌器(6-1)设置在所述反应腔(2-1)内。
6.根据权利要求1所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，所述进样流量调节组件包括由流量调控器(5-1)、流量控制显示器(5-2)、压力泵(5-3)、进样器(5-4)组成。
7.根据权利要求6所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备设备，其特征在于，所述进样器(5-4)为流速可调逐滴滴加装置。
8.糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在进料控制显示器(1-5)上设置所需玉米醇溶蛋白或基于糖基化反应的玉米醇溶蛋白量以及无水乙醇的量；
(2)在搅拌控制显示器(6-3)上设置制备溶液所需搅拌转速，在温度控制显示器上设置制备蛋白液所需温度；
(3)启动设备，制成蛋白液，暂停设备；
(4)在进料控制显示器(1-5)上设置反应所需营养物质的量，在pH控制显示器(3-5)、温度控制显示器(4-5)、搅拌控制显示器(6-3)、和出料控制显示器上(7-4)设置反应所需pH、温度、搅拌转速和时间，再次启动设备，进行制备营养物质缓冲溶液；
(5)设置进样控制显示器(1-5)、温度控制显示器(4-5)、搅拌控制显示器(6-3)，启动装置进行纳米粒子制备实验；
(6)当反应结束后，利用出料控制显示器(7-4)打开出料口7-1，利用循环泵(7-3)将反应产物泵送至旋转蒸发仪中选装蒸发除掉反应体系中的乙醇，再离心除去大分子物质，最后冷冻干燥。
9.根据权利要求8所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)反应所需蛋白或基于糖基化反应的蛋白量为8-40g，其中无水乙醇添加量为500-2000mL，所述步骤(2)中磁力搅拌转速为100-1000r/min，温度为30-40℃，时间为20-40min；所述步骤(4)反应所需营养物质的添加量为0.8-4g，缓冲溶液添加量为100-1000mL，所述步骤(5)磁力搅拌转速为50-1200r/min，温度为30-40℃，时间为20-40min。
10.根据权利要求8所述的糖基化玉米醇溶蛋白纳米载体的制备方法，其特征在于，玉米醇溶蛋白溶液或基于糖基化反应的玉米醇溶蛋白逐滴滴加到含有大豆卵磷脂的维生素缓冲溶液中，所述步骤(5)进样控制显示器(1-5)设置流量为1-5mL/min；所述步骤(4)中缓冲溶液为柠檬酸缓冲溶液，pH为5-8，所述柠檬酸缓冲液中加入大豆卵磷脂，添加量为基于玉米醇溶蛋白或基于糖基化反应的玉米醇溶蛋白的0.2-1％(m/v)；所述步骤(4)中营养物质包括脂溶性维生素、β-胡萝卜素、大豆异黄酮、姜黄素、阿魏酸；出料控制显示器设置的反应所需pH为5-8，温度为30-40℃，搅拌转速为50-1200r/min，反应时间为30-90min。
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