CN107661316B - 聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多功能复合抗菌材料的制备方法，具体是一种同时具备抗菌、抗氧化和长效缓释性能的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法。其所述方法是采用溶剂/反溶剂法结合冷冻干燥技术，以聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物为载体，对柚皮素和淀粉载银纳米颗粒进行包封，制备了聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒，该复合纳米粒载药率达到30%以上，包封率达到90%以上，释药时间在180 h以上；它可以解决银纳米粒子的缺陷，能降低活性氧产生氧化损伤和毒副作用，同时聚乳酸及其共聚物的降解可实现小分子的长效缓释，还具有延长的抗菌、抗氧化作用。

Description

聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种多功能复合抗菌材料的制备方法，具体是一种同时具备抗菌、抗氧化和长效缓释性能的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法。
背景技术
细菌等病原微生物在我们生活中无处不在，时时刻刻影响着人类的身体健康，已经在食品、临床、医药等方面引起人类的极大关注，因此，抗菌材料的研究有着非常重要的意义。利用抗菌材料来抑制有害细菌的生长、繁殖是提高人类健康水平的一个重要手段。
抗生素的使用，在与细菌的对抗中起到了有效的作用，然而，对传统抗生素具有多药耐药性病原体的产生，使得寻找可替代的抗菌材料成为亟待解决的问题。银纳米粒子由于大的面积-重量比而表现出良好物理化学性质以及抗菌、抗病毒性质，因而成为最有潜力的可替代无机抗菌材料；但是，它容易引起活性氧的生成，从而导致各种细胞器的损伤，干扰正常细胞和组织生理机能。诸如呼吸疾病、癌症、糖尿病、心血管病和神经组织退化等疾病的发病机理都与到活性氧物质的抗菌性质和防御性抗氧化分子物质的失衡有关。利用两种或两种以上药物结合的协同效应，可有效地克服许多潜在药物临床应用的副作用。因此，设计一种能同时负载两种或两种以上药物，并靶向于多个作用位点的共转运体系具有至关重要的意义。
柚皮素是自然界中广泛存在的一种天然的黄酮衍生物，可从芸香科植物中提取。它具有抗氧化的生理活性，可应用于医药和食品等领域，具有丰富的资源优势和巨大的潜在利用价值。
在过去的几十年里，聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸和其它共聚物因其良好的生物相容性、生物可降解性和无毒性而作为药物载体在医药和组织工程领域有巨大的应用前景。传统的制备聚乳酸或其共聚物制备载药微纳米球的方法有乳化-溶剂挥发法、乳化-溶剂提取法和相分离法。然而，这些方法的缺点是载药量和包封率比较低，制备流程长。
综上所述，基于银纳米粒子易引起氧化损伤、细胞毒性大的缺点，将其与抗氧化的柚皮素同时包覆于聚乳酸或其共聚物中，制备了聚乳酸或其共聚物包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒，可以解决银纳米粒子的缺陷，降低活性氧导致的氧化损伤和毒副作用，合成的复合纳米粒子还具有抗氧化的活性，同时聚乳酸及其共聚物的降解可实现小分子的长效缓释，可以延长抗菌、抗氧化作用。
发明内容
本发明针对银纳米粒子易引起氧化损伤、细胞毒性大的缺点，将其与抗氧化的柚皮素同时包覆于聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物中，制备聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒，不但能降低银纳米粒子引起的氧化损伤和毒副作用，还具有抗氧化的活性，此外，聚乳酸及丙交酯与其他单体的共聚物的降解还可实现小分子的长效缓释，能延长抗菌、抗氧化作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
（1）均匀悬浮液的制备
将淀粉载银纳米颗粒和柚皮素置于超纯水中，在冰水浴下用超声分散仪在300~600 W功率下使其分散均匀，形成均匀悬浮液；
（2）复合纳米颗粒的制备
称取聚乳酸搅拌溶解于丙酮中，配成聚乳酸丙酮溶液， 将（1）中所得的均匀悬浮液逐滴加入聚乳酸丙酮溶液中，同时置于高剪切分散乳化机中在3000 r•min-1下剪切分散，30~60 min后逐滴加入乙醇，使聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒析出；
（3）分离复合纳米颗粒
将稳定剂的水溶液加入（2）所得的溶液中，使复合纳米颗粒在水溶液中稳定，然后用高速冷冻离心机将上述分散有复合纳米颗粒的混合液离心，离心过程控制离心机速度为10000 r·min-1，离心20 min，将得到的复合纳米颗粒再用超纯水清洗3~5次，-57 ℃下真空冷冻干燥，于4 ℃下冷藏备用。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述淀粉载银纳米颗粒与柚皮素、聚乳酸的质量比为1:1~5:10~30。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述聚乳酸可以替换为丙交酯与其他单体的共聚物。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述丙交酯与其他单体的共聚物为聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸聚乙二醇共聚物。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物的分子量为20000~300000。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述稳定剂为聚乙烯醇、明胶、吐温、普朗宁、大豆卵鳞脂中的一种或任意几种的混合物。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述聚乳酸丙酮溶液的质量浓度为0.005~0.015 g·mL-1。
本发明所述聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其所述方法是采用溶剂/反溶剂法结合冷冻干燥技术，以聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物为载体，对柚皮素和淀粉载银纳米颗粒进行包封，制备了聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒，该复合纳米粒载药率达到30 %以上，包封率达到90 %以上，释药时间在180 h以上；它可以解决银纳米粒子的缺陷，能降低活性氧产生氧化损伤和毒副作用，同时聚乳酸及其共聚物的降解可实现小分子的长效缓释，还具有延长的抗菌、抗氧化作用。相比传统技术，所用技术能大大提高聚乳酸及其共聚物对柚皮素的载药量和包封率，大大缩短制备工艺流程，是一种简单、可重复、快速、易实现的技术。
附图说明
图1是实施例一制备的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的透射电镜图。纳米粒呈球形。
图2是实施例一制备的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的X射线衍射谱图。从图中可以看出，聚乳酸有一个大的宽峰，说明它是无定形状态。聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒中，在2θ为10.7°，11.4°，15.6°，18.2°，20.6°，22.3°和23.7°附近出现柚皮素的衍射峰，而且在2θ为37.5°、43.7°、63.8°附近出现了分别归属于立方相金属银的(111)，(200)和(220)三个晶面的衍射峰，说明聚乳酸同时包封了柚皮素和纳米银，且二者的存在状态没发生改变。
图3是实施例一制备的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒中柚皮素的缓释曲线。从图中看出，纳米粒释放24 h时柚皮素累计释放量达到50-60 %左右；释药时间在180 h以上，表明有良好的缓释效果。
图4是实施例一制备得到的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒缓释样液的抗菌效果图，实验使用大肠杆菌(a)和金黄色葡萄球菌(b)。从图中看出，随着缓释时间的延长，释放出的纳米银对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用逐渐增加，缓释72 h后的样液，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长几乎被完全抑制，并且对金黄色葡萄球菌的抑制作用更显著。
具体实施方式
下面针对本发明提供了一个详细的技术方案：
（1）均匀悬浮液的制备
分别称取干燥后的淀粉载银纳米颗粒10 mg和柚皮素10~50 mg置于10 mL超纯水中，在冰水浴下用超声分散仪在300~600 W功率下使其分散均匀，形成均匀悬浮液；
（2）复合纳米颗粒的制备
称取100~300 mg的聚乳酸搅拌溶解于20~30 mL的丙酮中，配成质量浓度为0.005~0.015 g·mL-1的溶液， 将（1）中所得的均匀悬浮液逐滴加入聚乳酸丙酮溶液中，同时置于高剪切分散乳化机中在3000 r· min-1下剪切分散，30-60 min后滴加入20~45 mL的乙醇，使聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒析出；
（3）分离复合纳米颗粒
将20 mL质量分数为0.1 %~0.5 %的稳定剂的水溶液加入（2）所得的溶液中，使复合纳米颗粒在水溶液中稳定，然后用高速冷冻离心机将上述分散有复合纳米颗粒的混合液离心，离心过程控制离心机速度为10000 r• min-1，离心20 min，将得到的复合纳米颗粒再用超纯水清洗3-5次，-57 ℃下真空冷冻干燥，于4 ℃下冷藏备用。
优选的，本发明进一步提供了一种淀粉载银纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：将0.5 g可溶性淀粉和50 mL超纯水加入烧杯中，将上述溶液加热到90 ℃，并置于搅拌器下持续搅拌至淀粉完全溶解，置于室温下逐渐冷却至70 ℃；然后将1 mL浓度为0.1 mol·L-1的硝酸银溶液加入可溶性淀粉溶液中，10 min后，在上述混合溶液中先加入2.5 mL浓度为0.1 mol•L-1的葡萄糖溶液，然后滴加适量的浓度为0.5 %的氢氧化钠溶液或氨水，调节反应液的pH值至8.0左右，在该条件下持续搅拌120 min； 最后将上述溶液经12000 r· min -1离心分离、用超纯水洗涤三次，真空冷冻、干燥后得到棕红色淀粉载银纳米颗粒。
优选的，所述淀粉载银纳米颗粒与柚皮素、聚乳酸的质量比为1:1~5:10~30。该质量比既能保证聚乳酸充分的包埋纳米银和柚皮素，又能避免纳米银过量在应用中可能引起的细胞毒性。
当然，具体实施时，所述聚乳酸可以替换为丙交酯与其他单体的共聚物，例如聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸聚乙二醇共聚物，但不局限于上述两种丙交酯与其他单体的共聚物。
优选的，所述聚乳酸或丙交酯与其他单体的共聚物的分子量为20000~300000。
更进一步的，所述稳定剂为聚乙烯醇、明胶、吐温、普朗宁、大豆卵鳞脂中的一种或任意几种的混合物。
下面通过具体实施例来进一步详细说明本发明的具体实施方式。本发明下列具体实施例在实施时，所采用的超声分散仪的型号为SCIENTZ-IID，购自宁波新芝生物科技股份有限公司。高剪切分散乳化机的型号为FLUKO FA25，购自上海川翔生物科技有限公司。高速冷冻离心机的型号为HC3018R，购自安徽中科中佳科学仪器有限公司。
实施例一
聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
①将0.5 g可溶性淀粉和50 mL超纯水加入烧杯中，将上述溶液加热到90 ℃，并置于搅拌器下持续搅拌至淀粉完全溶解，置于室温下逐渐冷却至70 ℃；然后将1 mL浓度为0.1 mol·L-1的硝酸银溶液加入可溶性淀粉溶液中，10 min后，在上述混合溶液中先加入2.5 mL浓度为0.1 mol•L-1的葡萄糖溶液，然后滴加适量的浓度为0.5 %的氢氧化钠溶液或氨水，调节反应液的pH值至8.0左右，在该条件下持续搅拌120 min； 最后将上述溶液经12000 r·min -1离心分离、用超纯水洗涤三次，真空冷冻、干燥后得到棕红色淀粉载银纳米颗粒；
（1）均匀悬浮液的制备
分别称取干燥后的淀粉载银纳米颗粒10 mg和柚皮素20 mg置于10 mL超纯水中，在冰水浴下用超声分散仪在300 W功率下使其分散均匀；
（2）复合纳米颗粒的制备
称取100 mg的聚乳酸搅拌溶解于20 mL的丙酮中，配成质量浓度为0.005 g·mL-1的溶液， 将（1）中所得的均匀悬浮液逐滴加入聚乳酸丙酮溶液中，同时置于高剪切分散乳化机中在3000 r·min-1下剪切分散，30 min后滴加入25 mL的乙醇，使聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒析出；
（3）分离复合纳米颗粒
将20 mL质量分数为0.1 %的聚乙烯醇水溶液加入（2）所得的溶液中，使复合纳米颗粒在水溶液中稳定，然后用高速冷冻离心机将上述分散有复合纳米颗粒的混合液离心，离心过程控制离心机速度为10000 r·min-1，离心20 min，将得到的复合纳米颗粒再用超纯水清洗5次，-57 ℃下真空冷冻干燥，于4 ℃下冷藏备用，最终得到聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒。
实施例二
聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
①将0.5 g可溶性淀粉和50 mL超纯水加入烧杯中，将上述溶液加热到90 ℃，并置于搅拌器下持续搅拌至淀粉完全溶解，置于室温下逐渐冷却至70 ℃；然后将1 mL浓度为0.1 mol·L-1的硝酸银溶液加入可溶性淀粉溶液中，10 min后，在上述混合溶液中先加入2.5 mL浓度为0.1 mol•L-1的葡萄糖溶液，然后滴加适量的浓度为0.5 %的氢氧化钠溶液或氨水，调节反应液的pH值至8.0左右，在该条件下持续搅拌120 min； 最后将上述溶液经12000 r· min -1离心分离、用超纯水洗涤三次，真空冷冻、干燥后得到棕红色淀粉载银纳米颗粒；
（1）均匀悬浮液的制备
分别称取干燥后的淀粉载银纳米颗粒10 mg和柚皮素30 mg置于10 mL超纯水中，在冰水浴下用超声分散仪在400 W功率下使其分散均匀；
（2）复合纳米颗粒的制备
称取300 mg的聚乳酸羟基乙酸搅拌溶解于20 mL的丙酮中，配成质量浓度为0.015g·mL-1的溶液， 将（1）中所得的均匀悬浮液逐滴加入聚乳酸丙酮溶液中，同时置于高剪切分散乳化机中在3000 r·min-1下剪切分散，60 min后滴加入20mL的乙醇，使聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒析出；
（3）分离复合纳米颗粒
将20 mL质量分数为0.3 %的明胶水溶液加入（2）所得的溶液中，使复合纳米颗粒在水溶液中稳定，然后用高速冷冻离心机将上述分散有复合纳米颗粒的混合液离心，离心过程控制离心机速度为10000 r·min-1，离心20 min，将得到的复合纳米颗粒再用超纯水清洗5次，-57 ℃下真空冷冻干燥，于4 ℃下冷藏备用，最终得到聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒。
实施例三
聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
①将0.5 g可溶性淀粉和50 mL超纯水加入烧杯中，将上述溶液加热到90 ℃，并置于搅拌器下持续搅拌至淀粉完全溶解，置于室温下逐渐冷却至70 ℃；然后将1 mL浓度为0.1 mol·L-1的硝酸银溶液加入可溶性淀粉溶液中，10 min后，在上述混合溶液中先加入2.5 mL浓度为0.1 mol•L-1的葡萄糖溶液，然后滴加适量的浓度为0.5 %的氢氧化钠溶液或氨水，调节反应液的pH值至8.0左右，在该条件下持续搅拌120 min； 最后将上述溶液经12000 r· min -1离心分离、用超纯水洗涤三次，真空冷冻、干燥后得到棕红色淀粉载银纳米颗粒；
（1）均匀悬浮液的制备
分别称取干燥后的淀粉载银纳米颗粒10 mg和柚皮素50 mg置于10 mL超纯水中，在冰水浴下用超声分散仪在600 W功率下使其分散均匀；
（2）复合纳米颗粒的制备
称取200 mg的聚乳酸聚乙二醇共聚物搅拌溶解于20 mL的丙酮中，配成质量浓度为0.007 g·mL-1的溶液， 将（1）中所得的均匀悬浮液逐滴加入聚乳酸丙酮溶液中，同时置于高剪切分散乳化机中在3000 r·min-1下剪切分散，45 min后滴加入20mL的乙醇，使聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒析出；
（3）分离复合纳米颗粒
将20 mL质量分数为0.5 %的吐温水溶液加入（2）所得的溶液中，使复合纳米颗粒在水溶液中稳定，然后用高速冷冻离心机将上述分散有复合纳米颗粒的混合液离心，离心过程控制离心机速度为10000 r·min-1，离心20 min，将得到的复合纳米颗粒再用超纯水清洗3次，-57 ℃下真空冷冻干燥，于4 ℃下冷藏备用，最终得到聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒。

Claims (6)

1.聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）均匀悬浮液的制备
将淀粉载银纳米颗粒和柚皮素置于超纯水中，在冰水浴下用超声分散仪在300~600 W功率下使其分散均匀，形成均匀悬浮液；
（2）复合纳米颗粒的制备
称取聚乳酸搅拌溶解于丙酮中，配成聚乳酸丙酮溶液， 将（1）中所得的均匀悬浮液逐滴加入聚乳酸丙酮溶液中，同时置于高剪切分散乳化机中在3000 r•min-1下剪切分散，30~60 min后逐滴加入乙醇，使聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒析出；
（3）分离复合纳米颗粒
将稳定剂的水溶液加入（2）所得的溶液中，使复合纳米颗粒在水溶液中稳定，然后用高速冷冻离心机将上述分散有复合纳米颗粒的混合液离心，离心过程控制离心机速度为10000 r·min-1，离心20 min，将得到的复合纳米颗粒再用超纯水清洗3~5次，-57 ℃下真空冷冻干燥，于4 ℃下冷藏备用。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述淀粉载银纳米颗粒与柚皮素、聚乳酸的质量比为1:1~5:10~30。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸替换为聚乳酸羟基乙酸共聚物或聚乳酸聚乙二醇共聚物。
4.根据权利要求3所述的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸共聚物或聚乳酸聚乙二醇共聚物的分子量为20000~300000。
5.根据权利要求1所述的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇、明胶、吐温、普朗宁、大豆卵鳞脂中的一种或任意几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚乳酸包覆柚皮素及淀粉载银复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸丙酮溶液的质量浓度为0.005~0.015 g·mL-1。
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