CN107163264B - 一种以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法，是将壳聚糖加入0.1～0.4mol/L醋酸水溶液中，使壳聚糖质量分数为1～2wt％，制得均匀透明的壳聚糖溶液，并在该溶液中按摩尔比例加入尿素，再置于反应釜中在60～160℃条件下加热，反应时间为2～8h，即得到壳聚糖微球。本发明方法合成工艺及设备简单，所得壳聚糖微球粒径均匀，成本低、效率高且环保，反应周期短，重复性好，工业化应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备壳聚糖微球的方法，尤其涉及一种以壳聚糖为主要原料，醋酸、尿素等无毒试剂为辅助原料，以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法；属于高分子生物材料及其制备领域。
背景技术
壳聚糖(英语：Chitosan)，是一种线性多糖，当中由氨基葡萄糖(脱乙酰单位)和N-乙酰葡糖胺(乙酰单位)随机分布，并透过β-(1-4)糖苷键组合而成。是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。它在商业和生物医学用途广泛，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。尤其是在生物医学方面具有良好的生物相容性、无生物毒性，是当作生医材料的骨架非常好的选择。目前关于壳聚糖微球载药性能的研究，已经有不同的探索和成果，但具有市场潜力的大多成果尚处于研究阶段。因此壳聚糖微球的制备研究已经成为目前的一个研究热点，
目前就国内外壳聚糖微球的制备方法，主要有交联法、凝聚法、乳化溶剂蒸发法，壳聚糖微球溶液包液法、壳聚糖微球乙酰化法、喷雾干燥法等，但是由于壳聚糖微球易粘连，这些制备方法大多采用机械搅拌法制备乳液或者加入其他有毒性的交联剂(戊二醛)或表面活性剂等，所制备出壳聚糖颗粒的单分散性差，粒径不均匀或者具有一定的毒副作用。当作为生物医学材料应用时，比如作为药物载体，粒径不均一会造成药物包埋率低，靶向性差，甚至本身就具有一定的毒副作用，导致严重降低药物在生物体内发挥作用；同时制备壳聚糖微球的成本较高等。因此其应用受到一定的限制。经检索，以爆发成核法制备壳聚糖微球的研究未检索到相关报道，尤其是以壳聚糖为主要原料，醋酸、尿素等无毒试剂为辅助原料，以爆发成核法制备壳聚糖微球未见报道。
发明内容
针对现有技术中壳聚糖微球制备方法的缺陷与不足，本发明要解决的问题是提供一种以壳聚糖为主要原料，醋酸、尿素等无毒试剂为辅助原料，以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法。
本发明所述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法，步骤是：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖加入0.1～0.4mol/L醋酸水溶液中，使壳聚糖质量分数为1～2wt％，在室温下搅拌至壳聚糖完全溶解，经超声除气，制得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A溶液；其中，所述壳聚糖的脱乙酰度≥80％，壳聚糖粘度为低粘度即<200mPa·s，或中粘度即200-400mPa·s，或高粘度即>400mPa·s；
②取设定体积的A溶液，并以A溶液中所含醋酸物质的量按尿素与醋酸的摩尔比为5:1～1:5的比例加入尿素，超声除气，所得溶液标记为B溶液；
③将制得的B溶液倒入配有搅拌功能的聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为50％～80％，然后在60～160℃条件下加热，反应时间为2～8h；反应结束后自然冷却至室温，再经2～5次透析，每次透析时间为12±2h，产品冷冻干燥24h±2h，即得到壳聚糖微球。
上述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法中：步骤①所述醋酸水溶液的浓度优选为0.2～0.3mol/L；所述壳聚糖质量分数为2wt％；壳聚糖粘度优选为200-400mPa·s。
上述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法中：步骤②所述尿素与醋酸的摩尔比优选为1:2。
上述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法中：步骤③所述填充率优选为60％；所述反应条件优选是在100℃条件下加热，反应时间为4～5h。
本发明公开了以壳聚糖为主要原料，通过爆发核的方法，制备颗粒尺寸均匀的壳聚糖微球。本发明方法对设备要求低，收集装置、后处理工序简单，成本低，无需乳化交联剂，环保无毒副作用。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用的是天然高分子材料通过爆发成核法制备壳聚糖微球；
2.本发明合成工艺及设备简单，成本低、效率高且环保，反应周期短，重复性好，易于实现和推广，工业化应用前景广阔。
3.本发明方法得到的壳聚糖微球粒径均一，尺寸小，且颗粒之间不粘连。
附图说明
图1为制备的壳聚糖微球的扫描电子显微镜(SEM)整体照片。
图2为制备的壳聚糖微球的扫描电子显微镜(SEM)局部放大照片。
图3为制备的壳聚糖微球的红外光谱(FT-IR)图。
具体实施方式
实施例1：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖溶解于0.2mol/L乙酸水溶液中，配制质量分数为2wt％壳聚糖溶液，在室温下搅拌至壳聚糖完全溶解，经超声除气，制得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A溶液；其中，所述壳聚糖脱乙酰度≥80％，粘度为200-400mPa·s；
②取设定体积的A溶液，并以A溶液中所含醋酸物质的量按尿素与醋酸的摩尔比为1:2的比例加入尿素，超声除气，所得溶液标记为B溶液；
③将制得的B溶液倒入配有搅拌功能的聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为60％，然后在100℃条件下加热，反应时间为4h；反应结束后自然冷却降至室温，再经3次透析，每次透析时间为12±2h，产品冷冻干燥24h±2h，即得到壳聚糖微球。
将所得的聚糖微球样品用日本HITACHI生产S-4800型场发射扫描电子显微镜进行观察(结果见图1)。
将所得的聚糖微球样品用日本HITACHI生产S-4800型场发射扫描电子显微镜进行局部观察(结果见图2)。
将所得的聚糖微球样品进行红外光谱(FT-IR)鉴定(结果见图3)。
实施例2：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖溶解于0.1mol/L乙酸水溶液中，配制质量分数为1wt％壳聚糖溶液，在室温下搅拌至壳聚糖完全溶解，经超声除气，得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A溶液；其中，所述壳聚糖脱乙酰度≥80％，粘度为低粘度即<200mPa·s；
②取设定体积的A溶液，并以A溶液中所含醋酸物质的量按尿素与醋酸的摩尔比为5:1的比例加入尿素，超声除气，所得溶液标记为B溶液；
③将制得的B溶液倒入配有搅拌功能的聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为50％，然后在60℃条件下加热，反应时间为2h；反应结束后自然冷却降至室温，再经3次透析，每次透析时间为12±2h，冷冻干燥24h±2h，即得到壳聚糖微球。
实施例3：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖溶解于0.3mol/L乙酸水溶液中，配制质量分数为1.5wt％壳聚糖溶液，在室温下搅拌至完全溶解，经超声除气，得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A；
②量去一定体积得A，并按照A溶液中所含有乙酸物质的量加入尿素，加入尿素与醋酸得摩尔比为2:1，超声除气，得溶液B；
③将一定体积得B溶液倒入配有搅拌功能得聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为70％，然后在90℃条件下加热，反应时间为3h；反应结束后自然冷却降至室温，再经3次透析，单次透析时间为12±2h，冷冻干燥24h±2h，得到壳聚糖微球。
实施例4：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖溶解于0.25mol/L乙酸水溶液中，配制质量分数为1.8wt％壳聚糖溶液，在室温下搅拌至完全溶解，经超声除气，得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A；
②量取一定体积得A，并按照A溶液中所含有乙酸物质的量加入尿素，加入尿素与醋酸得摩尔比为1:2，超声除气，得溶液B；
③将一定体积得B溶液倒入配有搅拌功能得聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为75％，然后在110℃条件下加热，反应时间为5h；反应结束后自然冷却降至室温，再经3次透析，单次透析时间为12±2h，冷冻干燥24h±2h，得到壳聚糖微球。
实施例5：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖溶解于0.4mol/L乙酸水溶液中，配制质量分数为2wt％壳聚糖溶液，在室温下搅拌至壳聚糖完全溶解，经超声除气，得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A溶液；其中，所述壳聚糖脱乙酰度≥80％，粘度为高粘度即>400mPa·s；
②取设定体积的A溶液，并以A溶液中所含醋酸物质的量按尿素与醋酸的摩尔比为1:5的比例加入尿素，超声除气，所得溶液标记为B溶液；
③将制得的B溶液倒入配有搅拌功能的聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为80％，然后在160℃条件下加热，反应时间为8h；反应结束后自然冷却降至室温，再经3次透析，每次透析时间为12±2h，冷冻干燥24h±2h，即得到壳聚糖微球。
Claims (4)
1.一种以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法，步骤是：
①壳聚糖溶液配制：将壳聚糖加入0.1～0.4mol/L醋酸水溶液中，使壳聚糖质量分数为1～2wt％，在室温下搅拌至壳聚糖完全溶解，经超声除气，制得均匀透明的壳聚糖溶液，标记为A溶液；其中，所述壳聚糖的脱乙酰度≥80％，壳聚糖粘度为低粘度即<200mPa·s，或中粘度即200-400mPa·s，或高粘度即>400mPa·s；
②取设定体积的A溶液，并以A溶液中所含醋酸物质的量按尿素与醋酸的摩尔比为5:1～1:5的比例加入尿素，超声除气，所得溶液标记为B溶液；
③将制得的B溶液倒入配有搅拌功能的聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，控制填充率为50％～80％，然后在60～160℃条件下加热，反应时间为2～8h；反应结束后自然冷却至室温，再经2～5次透析，每次透析时间为12±2h，产品冷冻干燥24h±2h，即得到壳聚糖微球。
2.如权利要求1所述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法，其特征在于：步骤①所述醋酸水溶液的浓度为0.2～0.3mol/L；所述壳聚糖质量分数为2wt％；壳聚糖粘度为200-400mPa·s。
3.如权利要求1所述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法，其特征在于：步骤②所述尿素与醋酸的摩尔比为1:2。
4.如权利要求1所述以爆发成核法制备壳聚糖微球的方法，其特征在于：步骤③所述填充率为60％；所述反应条件是在100℃条件下加热，反应时间为4～5h。
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