CN107138103A - 一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球及其制备方法 - Google Patents
一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球及其制备方法。所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,其特征在于,包括外壳以及设于外壳中的内核,所述的外壳包含聚己内酯,所述的内核包含黄连素,聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的直径范围为60‑800nm。本发明在同轴静电纺丝过程中,电喷溶液经微量注射泵推动,同轴针头处的两相溶液,由于汇聚时间短,扩散系数低,在高压电场作用下,发生牵伸和泰勒锥破裂,射流飞行过程中随着溶剂挥发,微球固化而沉积到铝箔上。本发明设备简单,操作方便,对环境依赖性小。微球本身带有静电荷,能很好的分散而不会发生团聚。
Description
技术领域
本发明涉及一种同轴电喷技术制备PCL/黄连素的长效抗菌微球的方法,特别是涉及一种可以用于构建抗菌表面的制备方法,其释放效果持久。
背景技术
高分子微球是指直径在纳米级至微米级,形状为球形或其他几何形状的高分子材料或高分子复合材料。其形貌可以是多种多样的,包括实心、空心、多孔、哑铃型、洋葱型等。由于其特殊的尺寸和形貌,高分子微球材料具备其他材料所不具备的特殊功能,已经广泛应用于纳米技术、生物化学、电子信息、药物释放等领域。制备高分子微球的方法很多,可以大致分为两种一种是以单体为原料的微球制备方法,如乳液聚合法、无皂乳液聚合法、分散聚合法等;另一种是以高分子为原料的微球制备方法,如乳液-固化法、单凝聚法、复凝聚法等。而随着对纳米纤维的开发和研究,静电纺丝技术得以兴起,并开始应用到高分子微球材料制备上来。目前已有研究者采用静电喷涂技术制备出了高分子微球,和传统微球制备方法相比,静电喷涂制备聚合物微球具有以下优点:设备简单,对制备环境要求低;微球本身带有静电荷从而可以很好的分散而不会团聚。
要想微球在其应用领域真正的发挥作用,必须实现微球结构的可控,而本发明则提供了控制微球结构的方法,采用同轴电喷技术制备了聚己内酯/黄连素壳核结构的抗菌微球,其直径为纳米或微米级,并且可以随着聚己内酯的降解,抗菌作用的黄连素可持续释放,为构建缓释抗菌表面提供一个新的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种直径为纳米或微米级、且可以随着聚己内酯的降解,抗菌作用的黄连素可持续释放聚己内酯/黄连素的壳/核结构的抗菌复合微球及其制备方法。
为了达到上述目的,本发明提供了一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,其特征在于,包括外壳以及设于外壳中的内核,所述的外壳包含聚己内酯,所述的内核包含黄连素。
优选地,所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的直径范围为60-800nm。
本发明还提供了上述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,包括:配制含有聚己内酯的壳层电喷溶液和含有黄连素的核层电喷溶液;通过同轴静电纺丝机进行同轴静电喷射,在高压电场力作用下,经牵伸和泰勒锥破裂成液滴并最终固化为核-壳结构,即为聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球。
优选地,所述的壳层电喷溶液中聚己内酯的浓度为2%-12%,聚己内酯溶液的溶剂为乙酸、二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
优选地,所述的核层电喷溶液中黄连素的浓度为:0.2-5%,黄连素的溶剂为水。
优选地,所述的壳层电喷溶液的配制方法包括将聚己内酯和溶剂加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度30~80℃搅拌溶解,在真空度0.05~0.4MPa脱泡1~2小时,制成壳层电喷溶液。
优选地,所述的核层电喷溶液的配制方法包括将黄连素和溶剂加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度30~80℃搅拌溶解,制成核层电喷溶液。
优选地,所述的同轴静电纺丝的条件为:电压为5-30kv,接收距离为10-20cm,核层电喷溶液和壳层电喷溶液的推进速率之和为0.1-1.5mL/h,设定核-壳推进速率比γ为1∶6-6∶1。
优选地,所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的载黄连素的药量为1-20%。
优选地,所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的药物包埋率在90%以上。
优选地,在同轴静电纺丝之后,将聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球烘干,密封保存备用。
本发明以聚己内酯溶液为壳层电喷原液,黄连素的水溶液为芯层原液,利用同轴静电纺丝机,静电喷射形成聚己内酯/黄连素壳核复合液滴,在高压电场作用下,发生牵伸和泰勒锥破裂,射流飞行过程中随着溶剂挥发,微球固化而沉积到铝箔上,从而制备得到具有教好分散性和稳定性的聚己内酯/黄连素复合微球。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1.本发明在同轴静电纺丝过程中,电喷溶液经微量注射泵推动,同轴针头处的两相溶液,由于汇聚时间短,扩散系数低,在高压电场作用下,发生牵伸和泰勒锥破裂,射流飞行过程中随着溶剂挥发,微球固化而沉积到铝箔上。本发明设备简单,操作方便,对环境依赖性小。微球本身带有静电荷,能很好的分散而不会发生团聚。
2.本发明制备的抗菌微球,其原料具有较好的生物相容性。
3.本发明制备的抗菌微球,其微球大小尺度在微纳范围内可控,改变工艺条件可以得到不同尺度和形貌微球。具有制备方便,容易操作等优点。
4.本发明所使用的溶剂和非溶剂无毒或低毒,降低了对人体的伤害。
5.本发明中的抗菌微球在生物医用等领域有着广泛的应用前景。
6.通过本方法制得的聚己内酯/黄连素复合微球的直径范围为60-800nm,载黄连素的药量为60%,药物包埋率在90%以上,具有较好的抗菌持久性。
7.本发明中的抗菌微球可应用于医疗卫生、纺织品等领域。
附图说明
图1同轴电喷微球装置及成型示意图。
图2为实施例2所得的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的电镜图片。
具体实施方式
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。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明中各原料份数除特殊说明外,均为重量份数。
本发明所采用的聚己内酯购自深圳博立生物材料有限公司,重均分子量4万。
抗菌微球的载药量和药物包埋率的测定方法如下:
将黄连素用水稀释成0,2,4,6,8,10,12μg/mL,在263nm波长处测定光吸收值,并以吸光值(A)为纵坐标,样品浓度(C)为横坐标绘制标准曲线图,计算其回归方程。称量100mg载药微球,溶解于5mL二氯甲烷中。加入5mL蒸馏水,将其在磁力搅拌器上混合(800r/min搅拌半小时)。静置一小时,收集水相。5000r/min离心。取上清液用分光光度计测量263nm处的吸光度。将吸光度值代入回归方程,计算出药物的浓度。
载药量=实测微粒中药物的质量/微粒的总质量×100%
药物包埋率=实测微粒中药物的质量/药物的投料质量×100%
缓释性能测试
将黄连素用水稀释成0,2,4,6,8,10,12μg/mL,在263nm波长处测定光吸收值,并以吸光值(A)为纵坐标,样品浓度(C)为横坐标绘制标准曲线图,计算其回归方程。每次称取2mg的微球,放入透析袋(截留分子量为10000)中。再将透析袋放入有盖的锥形瓶中,锥形瓶中盛有500mL超纯水,在37℃培养,每隔一段时间取出1mL溶液,测量263nm处的吸光度,根据标准曲线计算黄连素浓度,同时在锥形瓶中补加等温释放液(同样浓度的黄连素水溶液)1mL。通过公式计算累计释放率:
累计释放率(%)=mt/m*100%
其中,mt为t时刻黄连素的累积释放质量;m为载药微球中黄连素的质量。
实施例1
一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,包括外壳以及设于外壳中的内核,所述的外壳包含聚己内酯,所述的内核包含黄连素。
所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法为:
(1)将聚己内酯10g、二氯甲烷500g加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度80℃搅拌溶解,在真空度0.2MPa脱泡1小时,制成壳层电喷溶液,。
(2)将黄连素10g、去离子水250g加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度80℃搅拌溶解,制成核层电喷溶液。
(3)如图1所示,采用同轴静电纺丝机,将铝箔2固定在接收器上,将上述的电喷溶液吸入注射器中,将注射器固定在注射泵1上,并调节推注位置,把高压电源夹头连接到同轴电喷针头上,在电压为30kv,接收距离为15cm,核层电喷溶液和壳层电喷溶液的推进速率之和为0.5mL/h,设定核-壳推进速率比γ为3∶1的条件下进行同轴静电喷射,在高压电场力作用下,经牵伸和泰勒锥破裂成液滴,射流飞行过程中随着溶剂挥发,微球固化为核-壳结构并沉积到铝箔上,最后将得到的电喷微球在60℃烘箱中干燥3h后,获得60-150纳米尺度的抗菌微球成品,其载黄连素的药量为60%,药物包埋率为92%。在120h内,黄连素/聚己内酯的累计释放率为5%。
实施例2
一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,包括外壳以及设于外壳中的内核,所述的外壳包含聚己内酯,所述的内核包含黄连素。
所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法为:
(1)将聚己内酯10g、乙酸300g加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度80℃搅拌溶解,在真空度0.2MPa脱泡1小时,制成壳层电喷溶液。
(2)将黄连素10g、去离子水200g加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度80℃搅拌溶解,制成核层电喷溶液。
(3)如图1所示,采用同轴静电纺丝机,将铝箔2固定在接收器上,将上述的电喷溶液吸入注射器中,将注射器固定在注射泵1上,并调节推注位置,把高压电源夹头连接到同轴电喷针头上,在电压为20kv,接收距离为10cm,核层电喷溶液和壳层电喷溶液的推进速率之和为0.5mL/h,设定核-壳推进速率比γ为1∶3的条件下进行同轴静电喷射,在高压电场力作用下,经牵伸和泰勒锥破裂成液滴,射流飞行过程中随着溶剂挥发,微球固化为核-壳结构并沉积到铝箔上,最后将得到的电喷微球在60℃烘箱中干燥3h后,获得200-500纳米尺度的抗菌微球成品,如图2所示,其载黄连素的药量为30%,药物包埋率为90%。在310h内,黄连素/聚己内酯的累计释放率为8%。
实施例3
一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,包括外壳以及设于外壳中的内核,所述的外壳包含聚己内酯,所述的内核包含黄连素。
所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法为:
(1)将聚己内酯10g、N,N-二甲基甲酰胺200g加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度80℃搅拌溶解,在真空度0.2MPa脱泡1小时,制成壳层电喷溶液。
(2)将黄连素10g、去离子水200g加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度80℃搅拌溶解,制成核层电喷溶液。
(3)如图1所示,采用同轴静电纺丝机,将铝箔2固定在接收器上,将上述的电喷溶液吸入注射器中,将注射器固定在注射泵1上,并调节推注位置,把高压电源夹头连接到同轴电喷针头上,在电压为15kv,接收距离为10cm,核层电喷溶液和壳层电喷溶液的推进速率之和为1.5mL/h,设定核-壳推进速率比γ为2∶1的条件下进行同轴静电喷射,在高压电场力作用下,经牵伸和泰勒锥破裂成液滴,射流飞行过程中随着溶剂挥发,微球固化为核-壳结构并沉积到铝箔上,最后将得到的电喷微球在60℃烘箱中干燥3h后,获得300-800纳米尺度的抗菌微球成品,其载黄连素的药量为40%,药物包埋率为90%。在225h内,黄连素/聚己内酯的累计释放率为7%。
Claims (10)
1.一种聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,其特征在于,包括外壳以及设于外壳中的内核,所述的外壳包含聚己内酯,所述的内核包含黄连素。
2.如权利要求1所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球,其特征在于,所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的直径范围为60-800nm。
3.权利要求1所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,包括:配制含有聚己内酯的壳层电喷溶液和含有黄连素的核层电喷溶液;通过同轴静电纺丝机进行同轴静电喷射,在高压电场力作用下,经牵伸和泰勒锥破裂成液滴并最终固化为核-壳结构,即为聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球。
4.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,所述的壳层电喷溶液中聚己内酯的浓度为2%-12%,聚己内酯溶液的溶剂为乙酸、二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
5.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,所述的核层电喷溶液中黄连素的浓度为:0.2-5%,黄连素的溶剂为水。
6.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,所述的壳层电喷溶液的配制方法包括将聚己内酯和溶剂加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度30~80℃搅拌溶解,在真空度0.05~0.4MPa脱泡1~2小时,制成壳层电喷溶液。
7.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,所述的核层电喷溶液的配制方法包括将黄连素和溶剂加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中,在温度30~80℃搅拌溶解,制成核层电喷溶液。
8.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,所述的同轴静电纺丝的条件为:电压为5-30kv,接收距离为10-20cm,核层电喷溶液和壳层电喷溶液的推进速率之和为0.1-1.5mL/h,设定核-壳推进速率比γ为1∶6-6∶1。
9.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的载黄连素的药量为1-20%;药物包埋率在90%以上。
10.如权利要求3所述的聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球的制备方法,其特征在于,在同轴静电纺丝之后,将聚己内酯/黄连素的抗菌复合微球烘干,密封保存备用。
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