CN1596880A - 鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊及其制备方法 - Google Patents

鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊及其制备方法 Download PDF

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王朝阳
童真
何成毅
梁振鹏
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Abstract

本发明涉及一种鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，包括下列步骤：硫酸锰、碳酸氢铵、聚苯乙烯磺酸钠溶液在20～80℃温度下搅拌反应0.5～2小时得到碳酸锰胶体粒子；得到的碳酸锰胶体粒子分散液加入到含无机盐的鱼精蛋白水溶液，充分混合，使其充分吸附鱼精蛋白，再除掉未被吸附的鱼精蛋白；加入含无机盐的海藻酸钠水溶液，充分混合，使其充分吸附海藻酸钠，再除掉未被吸附的海藻酸钠；交替吸附得到具有鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜的核－壳结构的胶体粒子；用酸溶液除去碳酸锰，得到鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊。

Description

鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊及其制备方法
                            技术领域
本发明涉及一种微胶囊技术，特别涉及一种鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊及其制备方法。
                            背景技术
上世纪90年代初，Decher等(Thin Solid Films，1992，210/211：832-835)首次采用逐层自组装技术(layer-by-layer，LbL)将带相反电荷的聚电解质在平板上组装纳米多层膜，这种能在纳米尺度上对膜结构、组成、形态和厚度进行精确控制的技术迅速被运用到制备微胶囊上(AdvancedMaterials，2001，13：11-22)。先将带相反电荷的聚电解质逐层交替吸附到球形模板上，然后去除模板就可得到聚电解质微胶囊，这种新型的微胶囊在药物控制释放、化学传感、催化等领域具有潜在的应用前景。至今报道的这类胶囊的囊壁材料除纯粹的聚电解质组合外，还有纳米二氧化硅/聚二烯丙基二甲基氯化铵、具有光催化功能的二氧化钛/聚二烯丙基二甲基氯化铵、具有磁性的四氧化三铁/聚烯丙基胺盐酸盐、类脂体(lipid)/聚苯乙烯磺酸钠、染料分子/聚苯乙烯磺酸钠、多价铽离子Tb3+/聚苯乙烯磺酸钠等组合。常用模板是球形的聚合物胶体粒子，如三聚氰胺甲醛树脂、聚苯乙烯、聚乳酸、聚乳酸-乙醇酸等。研究者们还对胶囊制备的影响因素、微胶囊的透过性、机械强度和热稳定性等进行了研究。
与乳液聚合、界面聚合、相分离凝聚等方法比较，LbL技术制备微胶囊的显著优越性在于能够在纳米尺度上对胶囊囊壁的组成、厚度、结构形态、表面状态进行准确的裁控(tailoring)。例如：通过模板胶体粒子直径和形状控制胶囊空腔的尺寸和形状；利用沉积次数和聚电解质种类调控胶囊的壁厚与表面特性；改变聚电解质电荷密度、分子链刚性及溶液条件(如离子强度、pH等)调节胶囊囊壁的微观组织形态，从而改变囊壁的亲和力和透过率。同时，因胶囊表面带有电荷而能够稳定分散，不需用表面活性剂。更为引人注目的是，通过层层沉积不同的功能物质，有可能得到径向纳米复合的多组分复合膜。
但是用聚合物微球作为制备微胶囊的模板，通常都会遇到聚合物模板很难完全除去的问题(Angewandte Chemie International Edition，2002，41(20)：3789-3793)。
CN1488403A中报道了利用静电结合法制备海藻酸钙/聚精氨酸-几丁聚糖复合药物控释胶囊的方法，CN1468657A中报道了具有生物相容的海藻酸钠/纤维素硫酸钠-氯化钙/聚亚甲基二胍·氯化氢微胶囊的制备方法，CN1476926A中报道了液/液界面制备具有生物相容的人血清蛋白、乳球蛋白、酪蛋白、磷脂/蛋白质微胶囊的方法，CN1140263C中报道了具有生物相容的海藻酸钠/壳聚糖微胶囊的制备方法。到目前为止，未见有鱼精蛋白/海藻酸钠微胶囊的报道。US2004/0013721A1中公开了利用LbL技术制备合成聚电解质聚苯乙烯磺酸钠/聚烯丙基胺盐酸盐微胶囊的方法，在生物医药应用中存在生物相容性问题。本专利利用LbL技术制备天然聚电解质鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊，可望解决生物相容性问题。
                           发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，得到的微胶囊壁的组成、厚度、结构形态、表面状态以及胶囊尺寸可以准确地裁控，同时具有生物相容性，可以在药物控制释放领域得到好的应用。
本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊。
本发明的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法包括下列步骤：
(1)硫酸锰、碳酸氢铵、聚苯乙烯磺酸钠溶液在20～80℃温度下搅拌反应0.5～2小时得到碳酸锰胶体粒子；所述硫酸锰、碳酸氢铵和聚苯乙烯磺酸钠的浓度分别为0.1～10克/升，0.1～8克/升和0～1克/升；
(2)将(1)得到的碳酸锰胶体粒子分散液加入到含无机盐的鱼精蛋白水溶液，充分混合，使其充分吸附鱼精蛋白，再除掉未被吸附的鱼精蛋白；加入含无机盐的海藻酸钠水溶液，充分混合，使其充分吸附海藻酸钠，再除掉未被吸附的海藻酸钠；交替吸附得到具有鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜的核-壳结构的胶体粒子。
(3)在pH值为1～5条件下用酸溶液除去碳酸锰，得到鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊。
所述制备的碳酸锰胶体粒子的粒径为0.5～10微米
所述鱼精蛋白为纯鱼精蛋白或者硫酸鱼精蛋白。
所述海藻酸钠的分子量为40万～350万。
所述鱼精蛋白、海藻酸钠水溶液浓度均为0.5克/升～5克/升。
所述鱼精蛋白和海藻酸钠水溶液的无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、溴化钠、溴化钾、溴化钙中的一种或一种以上，浓度为10～50克/升。
在第(2)中，进行充分混合时，可以采用超声、振荡方法，所述振荡时间为10～60分钟时最佳。
所述核-壳结构的胶体粒子的鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜为3～10个双层。
所述除去碳酸锰的酸性溶液为醋酸、盐酸、硫酸中的一种或一种以上。
本发明使用易除去的碳酸锰胶体粒子为模板，采用LbL技术，以天然聚电解质鱼精蛋白和海藻酸钠为囊壁材料，制备生物相容的核-壳结构胶体粒子及相应的微胶囊，适用于药物控制释放微胶囊的大量、低成本制备方法。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：微胶囊囊壁的组成、厚度、结构形态、表面状态以及胶囊尺寸可以准确的裁控；具有生物相容性，可以在药物控制释放领域得到好的应用；制备条件非常温和，原材料价格便宜，便于应用和推广。
                          附图说明
图1本发明制备的碳酸锰胶体粒子TEM照片。
图2本发明鱼精蛋白和海藻酸钠在碳酸锰胶体粒子逐层自组装过程中粒子ζ-电位的变化。
图3本发明鱼精蛋白/海藻酸钠-碳酸锰核-壳结构胶体粒子在酸性溶液中碳酸锰溶解过程的光学显微镜照片，(a)0秒；(b)360秒；(c)540秒。
图4本发明碳酸锰溶出前后微胶囊的偏光显微镜照片，(a)溶出前；(b)溶出后。
图5本发明碳酸锰溶出前后微胶囊的SEM照片，(a)溶出前；(b)溶出后。
                         具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)先将1.36克/升的硫酸锰溶液和1.8克/升碳酸氢铵溶液分别加热至50℃，然后在硫酸锰溶液中加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌均匀，最后在高速搅拌下，将等体积的碳酸氢铵溶液迅速加入到硫酸锰溶液中，聚苯乙烯磺酸钠浓度为0.4克/升，50℃下恒温反应1小时得碳酸锰胶体粒子。碳酸锰胶体粒子离心洗涤后备用。所得胶体粒子大小均一、形貌规整，粒子尺度在1.5微米左右(见图1)。
(2)将碳酸锰胶体粒子分散液加入到2克/升硫酸鱼精蛋白(含氯化钠29克/升)水溶液，超声一分钟，然后放置在振荡器上振荡20分钟，待其充分吸附。再通过三次“离心/去掉上清液/高纯水分散”的洗涤，除掉未被吸附的鱼精蛋白。接着加入2克/升海藻酸钠(海藻酸钠分子量为41万，含氯化钠29克/升)水溶液，重复上面的步骤，吸附海藻酸钠。如此反复3次，胶体粒子分别在鱼精蛋白和海藻酸钠中交替吸附，最终得到吸附了3个双层鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜的核-壳结构的胶体粒子。因为ζ-电位反映胶体粒子表面的电荷极性与电荷密度，带相反电荷的物质在胶体粒子表面交替吸附，导致胶体粒子ζ-电位的正负变化，如图2，说明鱼精蛋白和海藻酸钠在胶体粒子表面交替吸附。
(3)在室温下，将制成的核-壳结构胶体粒子加入到过量的pH＝3.0的醋酸缓冲溶液中，除去碳酸锰，得到3个双层鱼精蛋白/海藻酸钠微胶囊。模碳酸锰的溶出过程见图3。碳酸锰溶出前后微胶囊的偏光显微镜照片(图4)进一步证明胶囊的形成。碳酸锰溶出前后微胶囊的形貌变化见图5。胶囊尺寸大约1.5微米左右，囊壁大约10纳米。
实施例2
(1)在10克/升的硫酸锰溶液中加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌均匀，聚苯乙烯磺酸钠浓度为1克/升，然后在高速搅拌下，将等体积的8克/升的碳酸氢铵溶液迅速加入到硫酸锰溶液中，20℃下恒温反应0.5小时得碳酸锰胶体粒子。碳酸锰胶体粒子离心洗涤后备用。所得胶体粒子尺度在10微米左右。
(2)将碳酸锰胶体粒子分散液加入到0.5克/升鱼精蛋白(含氯化钾50克/升)水溶液，超声一分钟，然后放置在振荡器上振荡10分钟，待其充分吸附。再通过三次“离心/去掉上清液/高纯水分散”的洗涤，除掉未被吸附的鱼精蛋白。接着加入0.5克/升海藻酸钠(海藻酸钠分子量为41万，含氯化钾50克/升)水溶液，重复上面的步骤，吸附海藻酸钠。如此反复8次，胶体粒子分别在鱼精蛋白和海藻酸钠中交替吸附，最终得到吸附了8个双层鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜的核-壳结构的胶体粒子。
(3)在室温下，将制成的核-壳结构胶体粒子加入到过量的pH＝1.0的硫酸溶液中，除去碳酸锰，得到8个双层鱼精蛋白/海藻酸钠微胶囊。胶囊尺寸大约10微米左右，囊壁大约30纳米。
实施例3
(1)将0.1克/升的硫酸锰溶液和0.1克/升碳酸氢铵溶液分别加热至80℃，在高速搅拌下，将等体积的碳酸氢铵溶液迅速加入到硫酸锰溶液中，80℃下恒温反应2小时得碳酸锰胶体粒子。碳酸锰胶体粒子离心洗涤后备用。所得胶体粒子尺度在0.5微米左右。
(2)将碳酸锰胶体粒子分散液加入到5克/升硫酸鱼精蛋白(含溴化钠10克/升)水溶液，超声一分钟，然后放置在振荡器上振荡60分钟，待其充分吸附。再通过三次“离心/去掉上清液/高纯水分散”的洗涤，除掉未被吸附的鱼精蛋白。接着加入5克/升海藻酸钠(海藻酸钠分子量为350万，含氯化钾10克/升)水溶液，重复上面的步骤，吸附海藻酸钠。如此反复5次，胶体粒子分别在鱼精蛋白和海藻酸钠中交替吸附，最终得到吸附了5个双层鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜的核-壳结构的胶体粒子。
(3)在室温下，将制成的核-壳结构胶体粒子加入到过量的pH＝5.0的盐酸溶液中，除去碳酸锰，得到5个双层鱼精蛋白/海藻酸钠微胶囊。胶囊尺寸大约0.5微米左右，囊壁大约20纳米。
实施例4
(1)碳酸锰胶体粒子的制备同同实施例1中(1)。
(2)硫酸鱼精蛋白和海藻酸钠在胶体粒子表面的交替吸附过程同实施例1中(2)，但是所用海藻酸钠分子量为122万。
(3)碳酸锰的溶解过程同实施例1中(3)。胶囊尺寸大约1.5微米左右，囊壁大约10纳米。
实施例5
(1)碳酸锰胶体粒子的制备同同实施例1中(1)。
(2)硫酸鱼精蛋白和海藻酸钠在胶体粒子表面的交替吸附过程同实施例1中(2)，但是交替吸附10个双层鱼精蛋白/海藻酸钠。
(3)碳酸锰的溶解过程同实施例1中(3)。胶囊尺寸大约1.5微米左右，囊壁大约40纳米。
得到的鱼精蛋白/海藻酸钠微胶囊大小均一，粒径0.5～10微米，囊壁10～40纳米，囊壁组成、厚度、结构形态、表面状态以及胶囊尺寸可以准确的裁控，同时具有生物相容性。

Claims (8)

1、一种鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)硫酸锰、碳酸氢铵、聚苯乙烯磺酸钠溶液在20～80℃温度下搅拌反应0.5～2小时得到碳酸锰胶体粒子；所述硫酸锰、碳酸氢铵和聚苯乙烯磺酸钠的浓度分别为0.1～10克/升，0.1～8克/升和0～1克/升；
(2)将(1)得到的碳酸锰胶体粒子分散液加入到含无机盐的鱼精蛋白水溶液，充分混合，使其充分吸附鱼精蛋白，再除掉未被吸附的鱼精蛋白；加入含无机盐的海藻酸钠水溶液，充分混合，使其充分吸附海藻酸钠，再除掉未被吸附的海藻酸钠；交替吸附得到具有鱼精蛋白/海藻酸钠多层膜的核-壳结构的胶体粒子；
(3)在pH值为1～5条件下用酸溶液除去碳酸锰，得到鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊。
2、根据权利要求1所述的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于所述鱼精蛋白为纯鱼精蛋白或硫酸鱼精蛋白。
3、根据权利要求1或2所述的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于所述海藻酸钠的分子量为40万～350万。
4、根据权利要求3所述的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于所述鱼精蛋白、海藻酸钠水溶液浓度均为0.5克/升～5克/升。
5、根据权利要求4所述的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、溴化钠、溴化钾、溴化钙中的一种或一种以上，浓度为10～50克/升。
6、根据权利要求5所述的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于在第(2)步中，采用超声和振荡进行充分混合，所述振荡时间为10～60分钟。
7、根据权利要求6所述的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊的制备方法，其特征在于所述除去碳酸锰采用的酸性溶液为醋酸、盐酸、硫酸中的一种或一种以上。
8、权利要求1所述的方法制备的鱼精蛋白和海藻酸钠微胶囊。
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