TWI614036B - 金屬氫氧化物－海藻酸微粒的製備方法 - Google Patents

Abstract

一種金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其無須進行研磨等複雜步驟，即可以製得粒徑均一之金屬氫氧化物-海藻酸微粒者。本發明之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法包含：將一海藻酸鹽溶液經一注射裝置形成一海藻酸鹽微液滴；將該海藻酸鹽微液滴滴入一金屬氯化物溶液中，以形成一金屬離子-海藻酸微粒；續將該金屬離子-海藻酸微粒置於一氫氧化鈉溶液中，以形成一金屬氫氧化物-海藻酸微粒。

Description

金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法

本發明係關於一種金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，尤其是一種使用注射裝置以製備金屬氫氧化物-海藻酸微粒的方法。

金屬氫氧化物，依據金屬離子之選擇，而具有不同的用途。舉例而言，氫氧化鈣可以製成用於抗真菌之波爾多液(bouillie bordelaise)，用於自來水消毒，或用於促進牙髓癒合等生醫用途。一般而言，將金屬氫氧化物用於生醫用途時，通常必須先製作成金屬氫氧化物微粒，以增加其接觸面積，進而提升反應性及生物活性。

習知的金屬氫氧化物微粒製備方法，必須先合成大顆粒之金屬氫氧化物，續藉由研磨等機械方式，形成金屬氫氧化物微粒。以氫氧化鈣為例，係將石灰石煅燒(650℃)後與水反應，而合成產生塊狀或粉末狀之氫氧化鈣。而後，必須將所生成之氫氧化鈣經機械研磨，以形成氫氧化鈣微粒。上述方法必須於高溫下合成後再經研磨，危險性高且步驟複雜。再者，經過研磨所形成之氫氧化鈣微粒更具有粒徑不均之缺點，而降低其應用性。

有鑑於此，習知的金屬氫氧化物微粒製備方法確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明提供一種金屬氫氧化物一海藻酸微粒的製備方法，其無須研磨即可以製備粒徑均一之金屬氫氧化物一海藻酸微粒者。

本發明的金屬氫氧化物一海藻酸微粒的製備方法，包含：提供一海藻酸鹽(alginate)溶液、一金屬氯化物溶液及一氫氧化鈉溶液，該金屬氯化物溶液包含一金屬離子；提供一注射裝置，包含一針筒、一針頭及一活塞，該針頭結合於該針筒之一端，該活塞可活動地結合於該針筒之另一端；將該海藻酸鹽溶液填入該針筒，該針筒結合有該針頭之一端係設置於該固定座，該活塞抵接於該推動桿，該推動桿推動該活塞往該針筒內部移動，使該海藻酸鹽溶液由該針頭流出並形成一海藻酸鹽微液滴，該海藻酸鹽溶液由該針頭流出之流速為每分鐘0.2mL；將該海藻酸鹽微液滴滴入該金屬氯化物溶液，以形成一金屬離子-海藻酸微粒；及取出該金屬離子-海藻酸微粒，並將該金屬離子-海藻酸微粒置於該氫氧化鈉溶液中，以形成一金屬氫氧化物-海藻酸微粒。

據此，本發明的金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，無需進行機械研磨，即可以製備具有均勻粒徑之金屬氫氧化物-海藻酸微粒，達成「簡化製程步驟」、「提升應用廣泛性」之功效。

其中，係將該金屬離子-海藻酸微粒置於該氫氧化鈉溶液中5~20分鐘，以形成該金屬氫氧化物-海藻酸微粒。藉此，可以使該金屬離子-海藻酸微粒中所包含之金屬離子與溶液中氫氧根離子反應產生氫氧化物。

其中，該針頭的口徑可以為0.4~1.2mm。藉此，可以使該金屬氫氧化物-海藻酸微粒之尺寸介於0.7~2.0mm之範圍。

其中，該海藻酸鹽溶液之重量體積濃度係為2%。藉此，可以使該金屬氫氧化物-海藻酸微粒具有均勻的孔洞。

其中，該海藻酸鹽溶液可以為海藻酸鈉(sodium alginate)溶液。藉此，可以降低該金屬氫氧化物-海藻酸鹽微粒的製備成本。

其中，該金屬離子可以為二價金屬離子，該金屬離子可以為鈣、鋇、銅、鋅、鍶、錳或錫之離子。藉此，可以使該金屬氫氧化物-海藻酸鹽微粒的形狀較為規則。

其中，該金屬氯化物之重量體積濃度可以為20%。藉此，可以提升該金屬離子-海藻酸鹽微粒的成型速度。

其中，該氫氧化鈉溶液之重量體積濃度可以為20%。藉此，可以使該金屬離子-海藻酸微粒中所包含之金屬離子與氫氧根離子發生反應產生金屬氫氧化物。

1‧‧‧注射裝置

11‧‧‧針筒

12‧‧‧針頭

13‧‧‧活塞

2‧‧‧燒杯

3‧‧‧注射幫浦

31‧‧‧固定座

311‧‧‧導桿

32‧‧‧推動桿

L1‧‧‧鈣離子-海藻酸

L2‧‧‧氫氧化鈣-海藻酸

L3‧‧‧氫氧化鈣

L4‧‧‧鋇離子-海藻酸

L5‧‧‧氫氧化鋇-海藻酸

L6‧‧‧氫氧化鋇

A‧‧‧海藻酸鹽溶液

D1‧‧‧海藻酸鹽微液滴

D2‧‧‧金屬離子-海藻酸微粒

S‧‧‧金屬氯化物溶液

第1圖：本發明一實施例之注射裝置之立體分解圖。

第2a圖：鈣離子-海藻酸微粒之SEM影像(一)。

第2b圖：鈣離子-海藻酸微粒之SEM影像(二)。

第3a圖：氫氧化鈣-海藻酸微粒之SEM影像(一)。

第3b圖：氫氧化鈣-海藻酸微粒之SEM影像(二)。

第4圖：鈣離子-海藻酸微粒及氫氧化鈣-海藻酸微粒之FTIR分析結果。

第5a圖：鋇離子-海藻酸微粒之SEM影像(一)。

第5b圖：鋇離子-海藻酸微粒之SEM影像(二)。

第6a圖：氫氧化鋇-海藻酸微粒之SEM影像(一)。

第6b圖：氫氧化鋇-海藻酸微粒之SEM影像(二)。

第7圖：鋇離子-海藻酸微粒及氫氧化鋇-海藻酸微粒之FTIR分析結果。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，係將一海藻酸鹽溶液經一注射裝置形成一海藻酸鹽微液滴；將該海藻酸鹽微液滴滴入一金屬氯化物溶液中，以形成一金屬離子-海藻酸微粒；續將該金屬離子-海藻酸微粒置於一氫氧化鈉溶液中，以形成一金屬氫氧化物-海藻酸微粒。

詳言之，該海藻酸鹽溶液係為包含海藻酸鹽(alginate)之水溶液，且該海藻酸鹽可以為海藻酸鈉(sodium alginate)或海藻酸鈣(calcium alginate)，使該金屬離子可以置換該海藻酸鹽所包含之陽離子。再者，於本實施例中，該海藻酸鹽溶液之重量體積濃度(w/v)可以為1~4%，較佳為2%。藉由調整該海藻酸鹽濃度，可以調控所形成之該氫氧化物-海藻酸微粒的孔隙度，以因應不同應用需求，例如應用於對孔隙度具有精確要求之生醫材料中。

該金屬氯化物溶液係為金屬氯化物之水溶液，包含該金屬離子，使該金屬離子於置換該海藻酸鹽中之陽離子後，可以形成固化之微粒。該金屬離子可以帶有電價數，例如可以為一價、二價或三價金屬離子等，其中又以二價金屬離子最佳，可以使該金屬離子-海藻酸微粒之形狀較為規則。更詳言之，該金屬氯化物可以為氯化鈣、氯化鋇、硫酸銅、氯化鋅、氯化鍶、氯化錳或氯化亞錫等，而使該金屬氯化物溶液包含鈣、鋇、銅、鋅、鍶、錳或錫之離子，其可以因應使用需求而選擇之，為本發明所屬技術領域之通常知識者可以理解。此外，該金屬氯化物溶液之重量體積濃度(w/v)可以為1~50%，較佳為20%。若該金屬氯化物溶液之濃度過低，會降低該金屬離子-海藻酸微粒之成型速率。

該氫氧化鈉溶液係為包含氫氧化鈉之水溶液，且其重量體積濃度可以為1~50%，較佳為20%。藉此，可以提升該金屬離子與氫氧根離子之反應速率，進而縮短反應所需時間。

於本發明中，係藉由一注射裝置，使該海藻酸鹽溶液形成一海藻酸鹽微液滴，續滴入該金屬氯化物溶液中，以使所形成之金屬離子-海藻酸微粒的粒徑介於毫米等級。該注射裝置可使用習知之注射裝置，本發明不加以限制。請參照第1圖，其繪示本實施例所使用之注射裝置1。該注射裝置1可包含一針筒11、一針頭12及一活塞13，該針頭12結合於該針筒11之一端，該活塞13可活動地結合於該針筒11之另一端，該針筒11內裝有該海藻酸鹽溶液A時，該活塞13往該針筒11內部推動使該海藻酸鹽溶液A由該針頭12流出形成一微液滴D1，且使所形成之微液滴D1的大小介於毫米等級，亦即，所形成之微液滴D1的大小約為數毫米。

更詳言之，該注射裝置1可以架設於一注射幫浦3，該注射幫浦3可使用習知之注射幫浦，本發明不加以限制。該注射幫浦3可包含一固定座31及一推動桿32，其中，該固定座31可包含一導桿311，該推動桿32可以活動地結合於該導桿311並沿著該導桿311移動。

使用該注射裝置時，將該海藻酸鹽溶液A填入該針筒11，該針筒11結合有該針頭12之一端係設置於該固定座31，該活塞13抵接於該推動桿32，藉此，該注射幫浦3可驅動該推動桿32，使該推動桿32移動並推動該活塞13往該針筒11內部移動，使該海藻酸鹽溶液A由該針頭12流出形成該海藻酸鹽微液滴D1。於本實施例中，係使該海藻酸鹽微液滴D1由該針頭12流出後直接滴入一燒杯2，該燒杯2裝有該金屬氯化物溶液S。

此處需特別注意的是，藉由調整該針頭11的口徑，係可以調整該海藻酸鹽溶液A之流速，進而可以調整該海藻酸鹽微液滴D1之尺 寸，並進而調控所形成之金屬離子-海藻酸微粒D2的粒徑。於本實施例中，該針頭11的口徑可以為0.4~1.2mm，以製得粒徑約為0.6~1.0mm之金屬離子-海藻酸微粒D2，進而獲得粒徑約為0.7~2.0mm之金屬氫氧化物-海藻酸微粒。此外，藉由使該注射幫浦3之推動桿32以一固定之速度推動該活塞13，可以使該海藻酸鹽溶液A以一固定之流速流出，且該海藻酸鹽溶液由該針頭流出之流速可以為每分鐘0.2mL，藉此使該金屬離子-海藻酸微粒D2具有均勻之粒徑。

當該海藻酸鹽微液滴D1滴入該金屬氯化物溶液S時，該金屬離子會取代該海藻酸鹽中的陽離子(例如海藻酸鈉中的鈉離子)，而形成金屬離子-海藻酸微粒D2，同時該金屬氯化物溶液S中的氯離子也會進入該金屬離子-海藻酸微粒D2之中。而後，自該金屬氯化物溶液S中取出該金屬離子-海藻酸微粒D2，續將該金屬離子-海藻酸微粒D2置於該氫氧化鈉溶液中，例如可以靜置5~20分鐘。此時，該氫氧化鈉溶液中的氫氧根離子會取代該金屬離子-海藻酸微粒中的氯離子，進而形成該金屬氫氧化物-海藻酸微粒。

於形成該金屬氫氧化物-海藻酸微粒後，另可以依據使用需求，而進行清洗及烘乾，以獲得一乾燥金屬氫氧化物-海藻酸微粒。舉例而言，於本實施例中，係以二次水沖洗該金屬氫氧化物-海藻酸微粒，續經65%(v/v)、75%(v/v)、85%(v/v)及95%(v/v)之酒精浸泡，進行臨界點乾燥。該乾燥金屬氫氧化物-海藻酸微粒的表面粗糙，且具有孔洞，而可以作為藥物載體等。

本案之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，藉由該海藻酸鹽溶液之使用，可以於合成金屬氫氧化物之同時，使金屬氫氧化物與海藻酸共同形成微粒，其尺寸介於毫米等級，粒徑均勻，且仍具有金屬氫氧化物之特性。因此，無需先合成金屬氫氧化物，再進行機械研磨以降低粒 徑，同時更可以避免粒徑不均之問題。

為證實本發明之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，藉由該海藻酸鹽之使用，確實可以製備尺寸小且粒徑均一之金屬氫氧化物-海藻酸微粒，遂進行下述實驗。

(A)製備氫氧化鈣-海藻酸微粒

於本實驗中，係使用上述之注射裝置，配合重量體積濃度為2%之海藻酸鈉溶液，重量體積濃度為20%之氯化鈣溶液，以及重量體積濃度為20%之氫氧化鈉溶液。此外，係將所形成之鈣離子-海藻酸微粒置於該氫氧化鈉溶液中20分鐘，以形成氫氧化鈣-海藻酸微粒。又，該海藻酸鈉溶液之流速為每分鐘0.2mL，該注射裝置之針頭的口徑為0.55mm。

於形成鈣離子-海藻酸微粒後，以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其型態，如第2a圖及第2b圖所示，係為不同倍率下之電子顯微鏡影像；另計算其粒徑為2mm。於形成氫氧化鈣-海藻酸微粒後，同樣以掃描式電子顯微鏡觀察其型態，如第3a圖及第3b圖所示，係為不同倍率下之電子顯微鏡影像；另計算其粒徑為1.5mm。由第2a圖、第2b圖、第3a圖及第3b圖可知，本發明之金屬氫氧化物-海藻酸微粒製備方法確實可以製得尺寸介於毫米等級之金屬氫氧化物-海藻酸微粒，且其粒徑均勻；此外，該金屬氫氧化物-海藻酸微粒之表面粗糙且具有許多細小孔洞。再者，如第4圖所示，另取鈣離子-海藻酸微粒(第4圖之L1)及氫氧化鈣-海藻酸微粒(第4圖之L2)進行FTIR分析，並以氫氧化鈣標準品(第4圖之L3)作為對照。其中，氫氧化鈣-海藻酸微粒具有與氫氧化鈣標準品相似之特徵峰，證實該金屬氫氧化物-海藻酸微粒仍具有金屬氫氧化物之特性。

(B)製備氫氧化鋇-海藻酸微粒

於本實驗中，係使用上述之注射裝置，配合重量體積濃度為 2%之海藻酸鈉溶液，重量體積濃度為20%之氯化鋇溶液，以及重量體積濃度為20%之氫氧化鈉溶液。此外，係將所形成之鋇離子-海藻酸微粒置於該氫氧化鈉溶液中20分鐘，以形成氫氧化鋇-海藻酸微粒。又，該海藻酸鈉溶液之流速為每分鐘0.2mL，該注射裝置之針頭的口徑為0.55mm。

於形成鋇離子-海藻酸微粒後，以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其型態，如第5a圖及第5b圖所示，係為不同倍率下之電子顯微鏡影像；另計算其粒徑為2.1mm。於形成氫氧化鋇-海藻酸微粒後，同樣以掃描式電子顯微鏡觀察其型態，如第6a圖及第6b圖所示，係為不同倍率下之電子顯微鏡影像；另計算其粒徑為0.9mm。由第5a圖、第5b圖、第6a圖及第6b圖可以再次證實，本發明之金屬氫氧化物-海藻酸微粒製備方法確實可以製得尺寸介於毫米等級之金屬氫氧化物-海藻酸微粒，且其粒徑均勻；此外，該該金屬氫氧化物-海藻酸微粒之表面粗糙且具有許多細小孔洞。再者，如第7圖所示，另取鋇離子-海藻酸微粒(第7圖之L4)及氫氧化鋇-海藻酸微粒(第7圖之L5)進行FTIR分析，並以氫氧化鋇標準品(第7圖之L6)作為對照。氫氧化鋇-海藻酸微粒具有與氫氧化鋇標準品相似之特徵峰，證實該金屬氫氧化物-海藻酸微粒仍具有金屬氫氧化物之特性。

綜上所述，本案之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，藉由該海藻酸鹽溶液之使用，可以於合成金屬氫氧化物之同時，使金屬氫氧化物與海藻酸共同形成微粒，故無需先合成金屬氫氧化物，再進行機械研磨以降低粒徑，而可以達成「簡化製程步驟」之功效。

此外，本案之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，可以藉由控制針頭的口徑以及海藻酸鹽溶液之流速而生成特定尺寸之該金屬氫氧化物-海藻酸微粒，並使該金屬氫氧化物-海藻酸微粒具有均勻之粒徑，而可以達成「提升應用廣泛性」之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，包含：提供一海藻酸鹽(alginate)溶液、一金屬氯化物溶液及一氫氧化鈉溶液，該金屬氯化物溶液包含一金屬離子；提供一注射裝置，包含一針筒、一針頭及一活塞，該針頭結合於該針筒之一端，該活塞可活動地結合於該針筒之另一端；將該海藻酸鹽溶液填入該針筒，該針筒結合有該針頭之一端係設置於該固定座，該活塞抵接於該推動桿，該推動桿推動該活塞往該針筒內部移動，使該海藻酸鹽溶液由該針頭流出並形成一海藻酸鹽微液滴，該海藻酸鹽溶液由該針頭流出之流速係為每分鐘0.2mL；將該海藻酸鹽微液滴滴入該金屬氯化物溶液，以形成一金屬離子-海藻酸微粒；及取出該金屬離子-海藻酸微粒，並將該金屬離子-海藻酸微粒置於該氫氧化鈉溶液中，以形成一金屬氫氧化物-海藻酸微粒。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，係將該金屬離子-海藻酸微粒置於該氫氧化鈉溶液中5~20分鐘，以形成該金屬氫氧化物-海藻酸微粒。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該針頭的口徑係為0.4~1.2mm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該海藻酸鹽溶液之重量體積濃度係為2%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該海藻酸鹽溶液係為海藻酸鈉(sodium alginate)溶液。
6. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該金屬離子係為二價金屬離子。
7. 如申請專利範圍第6項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該金屬離子係為鈣、鋇、銅、鋅、鍶、錳或錫之離子。
8. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該金屬氯化物之重量體積濃度係為20%。
9. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氫氧化物-海藻酸微粒的製備方法，其中，該氫氧化鈉溶液之重量體積濃度係為20%。