CN110787135A - 绿色壳聚糖/羧甲基纤维素/p型分子筛/二甲酸钾缓释抗菌微球的制备方法 - Google Patents

绿色壳聚糖/羧甲基纤维素/p型分子筛/二甲酸钾缓释抗菌微球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛/二甲酸钾缓释牲畜用抗菌微球的制备方法。针对抗生素带来的药物残留和耐药性问题越来越严重，酸化剂二甲酸钾在小肠中后段及大肠段发挥作用的缺点，本发明通过以绿色壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛为药物载体，与Ca2+进行物理作用，二甲酸钾为目标药物，制备新型绿色牲畜缓释抗菌微球。缓释和体外抗菌测试表明，抗菌微球具有缓释性能，且对大肠杆菌有优越的抑菌作用，可以防治由大肠杆菌引起的腹泻病。

Description

绿色壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛/二甲酸钾缓释抗菌微 球的制备方法
技术领域
本发明属于抗菌剂制备技术领域，特别涉及了用壳聚糖，羧甲基纤维素，P型分子筛，二甲酸钾复配制备缓释抗菌剂的制备方法。
背景技术
广西辉沸石是世界目前发现最好的矿石，原料开采便利，经酸化后可作为合成分子筛的前驱体。本方法以辉沸石为原料，通过水热合成法，控制反应时间和反应温度等条件制备P型沸石分子筛。以壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛为药物载体，通过凝聚法制备复合缓释抗菌微球。二甲酸钾作为一种高效环保的抗菌剂，能够抑制动物肠道中大肠杆菌的生长，但是其在肠胃中分解较快，无法达到肠道末段，不能在肠道末段发挥作用。为解决这一问题，我们选择壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛作为二甲酸钾的载体，以期能达到缓释的作用。壳聚糖是一种绿色、无毒、无害的高分子材料，含有氨基和大量的羟基，有较高的表面活性和生物活性，同时具有一定的抑菌性能，已被我国批准作为食品添加剂使用。羧甲基纤维素是一种阴离子性的高聚物，在分子结构上以葡萄糖作为基本单位，每条分子链上有3个游离羟基。这些游离的羟基决定着羧甲基纤维素在水溶液中能与一些带正电荷的基团相结合。羧甲基纤维素和壳聚糖两者可以形成有效的结合，这种结合会使两种高分子在水溶液中形成交联，形成聚电解质复合物，同时两者具有pH效应。P型分子筛具有较大的比表面积，可有效的吸附二甲酸钾，并且阻碍二甲酸钾的释放。利用壳聚糖、羧甲基纤维素和P型分子筛作为载体，采用凝聚法制备复合微球，将壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛/二甲酸钾有机复配，实现二甲酸钾在肠道中缓释抑菌的目的。
发明内容
本发明的目的是用辉沸石为原料制备P型分子筛，与壳聚糖、羧甲基纤维素、二甲酸钾复配制备具有缓释效应的抗菌微球。
具体步骤为：
(1)将辉沸石粉碎140-160目，以质量百分比浓度为12-14％的盐酸与辉沸石按液固比为3∶1进行混合，在85-90℃条件下搅拌2-2.5h。以破坏辉沸石的结构形成部分非晶态物质，并除去无用的矿物杂质，酸化后的沸石可作为制备分子筛的前驱体。
(2)将2-2.2g沸石前躯体与1.5-2.0摩尔浓度的50ml NaOH混合，恒温80-85℃搅拌15-20min，产物离心15-18min，取上清液备用。
(3)取50-53ml上清液，按照n(SiO2/Al2O3)＝1-5、n(Na2O/SiO2)＝1.5-1.6、n(H2O/Na2O)＝35-37不同摩尔比配比完成制备分子筛的物相配比。反应温度控制90-92℃，反应时间6.3-6.5h，控制好水热晶化温度和晶化时间，产物经离心、洗涤、烘干制得P型分子筛。
(4)配制100ml 2.3-2.5％的羧甲基纤维素溶液，溶液静置12h，将0.3g P型分子筛和0.2g二甲酸钾加入到羧甲基纤维素溶液，搅拌至混合均匀，形成均质混合液A。
(5)以醋酸(2％)为溶剂，配制150ml 2.0-2.5％壳聚糖、4-4.3％CaCl2混合溶液搅拌均匀，静置12h，得到溶液B。
(6)将步骤(4)的溶液A，用5ml带针管针筒缓慢滴加到溶液B中，自发形成微球，固化60-70min，用去离子水洗涤，冷冻干燥，得到缓释抗菌微球。
模拟胃肠环境，制备的缓释抗菌微球在pH＝7.4可持续释放二甲酸钾4h。体外抗菌测试，制备的缓释抗菌微球对大肠杆菌具有80-85％的抑菌率。
本发明所用辉沸石资源主要分布在广西，有良好开发利用前景，通过合理开发，充分利用结构特点，制备不同类型分子筛、选择吸附接枝不同类型的抗菌剂，可使抗菌剂抑菌标准用于实际生产作业。
附图说明
图1为本发明实施例P型沸石分子筛衍射图谱。
图2为本发明实施例二甲酸钾结构式。
图3为本发明实施例壳聚糖结构式。
图4为本发明实施例羧甲基纤维素结构式。
图5本发明实施例羧甲基纤维素(a)、壳聚糖(b)、分子筛(c)、缓释微球载体(d)的红外谱图。
图6为本发明实施例壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛微球载体在不同pH1.2(模拟胃液)、(6.8模拟小肠液)、(7.4模拟大肠液)磷酸盐缓冲溶液下的溶胀率。
图7为本发明实施例壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛/二甲酸钾抗菌微球在pH7.4(a)和1.2(b)磷酸盐缓冲溶液溶液pH变化。
图8为本发明实施例壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛/二甲酸钾抗菌微球在pH＝7.4下缓释曲线。
图9为本发明实施例不同浓度缓释抗菌剂对大肠杆菌的抑菌率。
图10为本发明实施例壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛微球SEM图(a)壳聚糖/羧甲基纤维素微球外表面，(b)壳聚糖/羧甲基纤维素内表面，(c)壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛微球内表面。
具体实施方式
利用P型分子筛八面体笼的结构特征，表面活性羟基等特点，与具有水解、羧甲基化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应的壳聚糖和羧甲基纤维素复配，以及具良好抗菌性的二甲酸钾进行有效吸附接枝，可达到针对牲畜肠道肠致病性大肠杆菌(EPEC)、肠产毒性大肠杆菌(ETEC)、肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)、肠出血性大肠杆菌(EHEC)、肠黏附性大肠杆菌(EAEC)和弥散粘附性大肠杆菌(DAEC)等良好抑制作用，控制肠道PH值。
以天然辉沸石为原材料，通过水热合成法制备P型分子筛，以壳聚糖/羧甲基纤维素/P型分子筛为载体，二甲酸钾为目标药物，制备缓释抗菌微球。通过体外抗菌实验对其进行抗菌测试，解决二甲酸钾在动物胃中分解较快，无法达到肠胃末段的问题。
实施例1：
将辉沸石粉碎140目，以质量百分比浓度为12％的盐酸与辉沸石按液固比为3∶1进行混合，在85℃条件下搅拌2h。以破坏辉沸石的结构形成部分非晶态物质，并可除去无用的矿物杂质，酸化后的沸石可作为制备分子筛的前驱体；2g沸石前躯体与1.5摩尔浓度的50mlNaOH混合，恒温85℃搅拌15min，产物离心15min，取上清液备用；取50ml上清液，按照n(SiO2/Al2O3)＝1、n(Na2O/SiO2)＝1.5、n(H2O/Na2O)＝35摩尔比配比完成制备分子筛的物相配比。反应温度控制90℃，反应时间6.3h，控制好水热晶化温度和晶化时间，产物经离心、洗涤、烘干制得P型分子筛。配制100ml浓度为2.5％羧甲基纤维素溶液，静置12h，将0.3gP型分子筛，0.2g二甲酸钾加入到羧甲基纤维素溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液A；以醋酸(2％)为溶剂，配制150ml 2.0％壳聚糖、4％CaCl2混合溶液搅拌均匀，静置12h，得到混合溶液B；将溶液A，用5ml带针管针筒缓慢滴加到溶液B中，自发形成微球，固化60min，用去离子水洗涤，冷冻干燥，得到缓释抗菌微球。
实施例2：
将辉沸石粉碎150目，以质量百分比浓度为13％的盐酸与辉沸石按液固比为3∶1进行混合，在88℃条件下搅拌2.2h。以破坏辉沸石的结构形成部分非晶态物质，并可除去无用的矿物杂质，酸化后的沸石可作为制备分子筛的前驱体；2.1g沸石前躯体与1.7摩尔浓度的50ml NaOH混合，恒温83℃搅拌17min，产物离心17min，取上清液备用；取50ml上清液，按照n(SiO2/Al2O3)＝3、n(Na2O/SiO2)＝1.5、n(H2O/Na2O)＝36摩尔比配比完成制备分子筛的物相配比。反应温度控制91℃，反应时间6.4h，控制好水热晶化温度和晶化时间，产物经离心、洗涤、烘干制得P型分子筛。配制100ml浓度为2.4％羧甲基纤维素溶液，静置12h，将0.3gP型分子筛，0.2g二甲酸钾加入到羧甲基纤维素溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液A；以醋酸(2％)为溶剂，配制150ml 2.3％壳聚糖、4.2％CaCl2混合溶液搅拌均匀，静置12h，得到混合溶液B；将溶液A，用5ml带针管针筒缓慢滴加到溶液B中，自发形成微球，固化65min，用去离子水洗涤，冷冻干燥，得到缓释抗菌微球。
实施例3：
将辉沸石粉碎160目，以质量百分比浓度为14％的盐酸与辉沸石按液固比为3∶1进行混合，在90℃条件下搅拌2.5h。以破坏辉沸石的结构形成部分非晶态物质，并可除去无用的矿物杂质，酸化后的沸石可作为制备分子筛的前驱体；2.2g沸石前躯体与2.0摩尔浓度的50ml NaOH混合，恒温85℃搅拌20min，产物离心18min，取上清液备用；取50ml上清液，按照n(SiO2/Al2O3)＝5、n(Na2O/SiO2)＝1.6、n(H2O/Na2O)＝37摩尔比配比完成制备分子筛的物相配比。反应温度控制92℃，反应时间6.5h，控制好水热晶化温度和晶化时间，产物经离心、洗涤、烘干制得P型分子筛。配制100ml浓度为2.5％羧甲基纤维素溶液，静置12h，将0.3gP型分子筛，0.2g二甲酸钾加入到羧甲基纤维素溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液A；以醋酸(2％)为溶剂，配制150ml 2.5％壳聚糖、4.3％CaCl2混合溶液搅拌均匀，静置12h，得到混合溶液B；将溶液A，用5ml带针管针筒缓慢滴加到溶液B中，自发形成微球，固化70min，用去离子水洗涤，冷冻干燥，得到缓释抗菌微球。
模拟胃肠环境，形成的缓释抗菌剂对大肠杆菌具有81％的抑菌率。体外测试24h后抗菌剂仍有抑菌效果，且检测添加缓释抗菌微球后的pH为弱酸性，能够降低动物肠道pH值，改善肠道环境，更有利于抑制有害细菌生长，促进有益细菌生长。

Claims (2)

1.一种牲畜用缓释抗菌剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将辉沸石粉碎140-160目，以质量百分比浓度为12-14％的盐酸与辉沸石按液固比为3∶1进行混合，在85-90℃条件下搅拌2-2.5h，以破坏辉沸石的结构形成部分非晶态物质，并可除去无用的矿物杂质，酸化后的沸石可作为制备分子筛的前驱体；
(2)将2-2.2g沸石前躯体与1.5-2.0摩尔浓度的50ml NaOH混合，恒温80-85℃搅拌15-20min，产物离心15-18min，取上清液备用；
(3)取50-53ml上清液，按照n(SiO2/Al2O3)＝1-5、n(Na2O/SiO2)＝1.5-1.6、n(H2O/Na2O)＝35-37不同摩尔比配比完成制备分子筛的物相配比，反应温度控制90-92℃，反应时间6.3-6.5h，控制好水热晶化温度和晶化时间，产物经离心、洗涤、烘干制得P型分子筛；
(4)配制100ml 2.3-2.5％的羧甲基纤维素溶液，溶液静置12h，将0.3g P型分子筛和0.2g二甲酸钾加入到羧甲基纤维素溶液，搅拌至混合均匀，形成均质混合液A；
(5)以醋酸(2％)为溶剂，配制150ml 2.0-2.5％壳聚糖、4-4.3％CaCl2混合溶液搅拌均匀，静置12h，得到溶液B；
(6)将步骤(4)的溶液A，用5ml带针管针筒缓慢滴加到溶液B中，自发形成微球，固化60-70min，用去离子水洗涤，冷冻干燥，得到缓释抗菌微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，模拟胃肠环境中，形成的缓释抗菌剂对大肠杆菌具有80-85％的抑菌率。
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