专利名称：一种壳聚糖微球/微囊及其制备方法
技术领域：
本发明属于医药工程和生物工程领域，具体地说是涉及一种粒径可控、表面状态可控、溶涨性质可控、互不粘连、可生物降解的壳聚糖微球/微囊，及其制备方法。
背景技术：
壳聚糖[β-(1-4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖]是自然界储量丰富的甲壳素的脱乙酰基产物，由于其具有良好的生物相容性、生物降解性、生物粘附性，受到医药领域和生物工程材料领域研究者的广泛重视。壳聚糖微球/微囊具有很大的表面积体积比，作为药物载体使用可获得缓释和控释效应得到理想的药物释放性质；一定粒径的壳聚糖微球/微囊具有靶向作用，可将药物浓集于病灶，提高治疗效果并减少药物的毒副作用。此外，壳聚糖微球/微囊还可作为酶、细胞的固定化载体用作人工器官或在工业上得到使用。因此，制备出符合要求的壳聚糖微球/微囊可使壳聚糖这一自然资源得到高附加值利用。
目前，壳聚糖微球/微囊的制备方法主要有乳化分散交联法，溶剂挥发法、凝聚法和喷雾干燥法。乳化分散交联法可以得到圆形的、且具有一定机械强度的壳聚糖微球/微囊，但是该方法必须引入戊二醛、甲醛、环氧氯丙烷等交联剂，而这些交联剂都是有毒的。溶剂挥发法在制备壳聚糖微球/微囊的过程中要加入对人体有害的有机溶剂，有机溶剂的残留必然会给该法制备的壳聚糖微球/微囊的使用带来安全问题。凝聚法是通过使壳聚糖与三聚磷酸钠、海藻酸钠等与壳聚糖带相反电荷的物质相作用来形成微球/微囊，但是该方法得到的产品机械强度不高，球形不好，必须另外加入交联剂。喷雾干燥法制备的壳聚糖微球/微囊的机械强度也不高，给应用带来很多问题。因此寻找到一种温和的机械强度高的不使用有毒性物质的壳聚糖微球/微囊的制备方法是很有意义的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术制备壳聚糖微球/微囊时，使用乳化分散交联法或溶剂挥发法引入了有毒的交联剂或有机溶剂、使用凝聚法或喷雾干燥法制备的壳聚糖微球/微囊机械强度不高的缺陷，从而提供一种不引入化学交联剂、有机溶剂等有害物质、且粒径可控、表面状态可控、溶涨性质可控、互不粘连、可生物降解的壳聚糖微球/微囊，及其制备方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的本发明提供一种壳聚糖微球/微囊，其为使用乳化分散-硫酸铵沉淀法得到的，具体步骤如下1)将油相和占其0.1～4v％的表面活性剂一起搅拌5～30分钟，转速为500～2000转/分钟；所述的油相是液体石蜡、棉籽油、花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、或其与石油醚的混合物；所述的表面活性剂是Span 20、Span 40、Span 60、Span 65、Span 80、Span 83、Span 85、Tween20、Tween40、Tween60、Tween61、Tween80、Tween81、Tween85或其任意比例的混合物；2)将0.5～5％(w/v)的壳聚糖溶液(水相)加入步骤1)制得的分散体系中，壳聚糖溶液与油相的体积比是1∶2～20，继续搅拌30～60分钟，转速为500～2000转/分钟；所述的壳聚糖溶液所用的溶剂是甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、柠檬酸、酒石酸、或谷氨酸；3)向步骤2)制得的分散体系中加入浓度为1～65％(w/v)的硫酸铵溶液，硫酸铵溶液与壳聚糖溶液的体积比为1∶1～20，继续搅拌0.5～5小时；4)离心分离步骤3)制得的分散体系，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微球/微囊，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微球/微囊。
本发明提供一种上述壳聚糖微球/微囊的制备方法，具体包括如下步骤1)将油相和占其0.1～4v％的表面活性剂一起搅拌5～30分钟，转速为500～2000转/分钟；所述的油相是液体石蜡、棉籽油、花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、或其与石油醚的混合物；所述的表面活性剂是Span 20、Span 40、Span 60、Span 65、Span 80、Span 83、Span 85、Tween20、Tween40、Tween60、Tween61、Tween80、Tween81、Tween85或其任意比例的混合物；
2)将0.5～5％(w/v)的壳聚糖溶液(水相)加入步骤1)制得的分散体系中，壳聚糖溶液与油相的体积比是1∶2～20，继续搅拌30～60分钟，转速为500～2000转/分钟；所述的壳聚糖溶液所用的溶剂是甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、柠檬酸、酒石酸、或谷氨酸；3)向步骤2)制得的分散体系中加入浓度为1～65％(w/v)的硫酸铵溶液，硫酸铵溶液与壳聚糖溶液的体积比为1∶1～20，继续搅拌0.5～5小时；4)离心分离步骤3)制得的分散体系，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微球/微囊，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微球/微囊。
本发明使用乳化分散-硫酸铵沉淀法制备的壳聚糖微球/微囊具有良好的新性质其表面形态可控，可根据需要制备成多孔的或光滑的形态；其粒径可控，在10～2000μm的范围内可自由调节；该壳聚糖微球/微囊具有可控的溶涨性质，在不同pH的溶液中有不同的溶涨性质；此外，该壳聚糖微球/微囊互不粘连，有很好的分散性，可生物降解，其机械强度也得以提高。
与现有技术相比，本发明提供的壳聚糖微球/微囊的制备方法的优点在于制备过程温和，不使用有毒性的化学交联剂和有机溶剂，解决了目前乳化交联法、溶剂挥发法制备壳聚糖微球/微囊的过程中使用有毒性的化学交联剂和有机溶剂的问题；也解决了凝聚法和喷雾干燥法制备的壳聚糖微球/微囊的机械强度不高、结构松散的问题。而且在制备过程中不引入任何有毒性的化学交联剂和有机溶剂等易导致生物技术药物失活的因素，可望在生物技术药物、化学药物的药物载体的制备及作为酶、动物细胞、植物细胞的固定化载体上得到重要应用。例如，在制备用于包埋多肽、蛋白质、疫苗、基因药物的壳聚糖微球/微囊药物载体时，可减少该类药物在制备过程中的活性损失，成为该类药物的有效载体；该制备方法也可用于制备包埋酶、植物细胞、动物细胞的壳聚糖微球/微囊固定化载体，可减少其在制备过程中的活性损失；该制备方法还可用于包埋亲水性和疏水性的化学药物。
图1为实施例1制备的壳聚糖微球的放大100倍的扫描电镜图；图2为实施例1制备的壳聚糖微球的表面放大1500倍的扫描电镜图；
图3为实施例2制备的壳聚糖微球的放大100倍的扫描电镜图；图4为实施例2制备的壳聚糖微球的表面放大1000倍的扫描电镜图；图5为实施例3制备的壳聚糖微球的放大100倍的扫描电镜图；图6为实施例4制备的壳聚糖微囊的放大60倍的扫描电镜图；图7为实施例5制备的壳聚糖微囊表面孔形态的放大1500倍的扫描电镜图；图8为实施例6制备的壳聚糖微囊表面孔形态的放大4000倍的扫描电镜图。
图9为实施例1制备的壳聚糖微球的粒径分布图，粒径分布系数是20.34％。
具体实施例方式
实施例1将壳聚糖溶于0.2mol/L乙酸溶液中配制成2％(w/v)的溶液，取50mL液体石蜡加入到反应器中，加入0.5mLSpan80和1mLTween80，搅拌10分钟，转速为1500转/分钟，加入上述配制的10mL壳聚糖溶液后，以同样的转速继续搅拌分散30分钟后，加入浓度为50％(w/v)的硫酸铵溶液40mL，继续搅拌1小时后停止。离心分离，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微球，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤沉淀，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微球。
其表面形态如图1和图2的扫描电镜图所示，可见，该壳聚糖微球表面光滑，平均粒径为168.2微米，有很好的分散性。用激光粒度仪COULTER LS230测其粒径分布，如图9所示，该壳聚糖微球的粒径分布系数是20.34％。
实施例2将壳聚糖溶于0.25mol/L乙酸溶液中配制成5％(w/v)的溶液，取50mL花生油加入到反应器中，加入0.5mLSpan60和1mLTween60，搅拌5分钟，转速为2000转/分钟；加入10mL上述配制的壳聚糖溶液后，以同样的转速继续搅拌60分钟后，加入浓度为30％(w/v)的硫酸铵溶液100mL，继续搅拌2小时后停止。离心分离，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微球，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤沉淀，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微球。
其表面形态如图3和图4的扫描电镜图所示，可见，该壳聚糖微球表面多孔，粒径为154.1微米，有很好的分散性。用激光粒度仪COULTER LS230测其粒径分布，该壳聚糖微球的粒径分布系数是22.69％。
实施例3将壳聚糖溶于0.25mol/L乙酸溶液中配制成4％(w/v)的溶液，取50mL玉米油加入到反应器中，加入1mLTween65，搅拌20分钟，转速为500转/分钟；加入2.5mL上述配制的壳聚糖溶液后，以同样的转速继续搅拌40分钟后，加入浓度为65％(w/v)的硫酸铵溶液50mL，继续搅拌3小时后停止。离心分离，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微球，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤沉淀，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微球。
该微球的剖面图如图5所示，可见其内部结构致密，为结实的球。
实施例4将壳聚糖溶于0.2mol/L甲酸溶液中配制成0.5％(w/v)的溶液，取50mL橄榄油加入到反应器中，加入1mLSpan20和1mLTween61，搅拌20分钟，转速为600转/分钟；加入25mL上述配制的壳聚糖溶液后，以同样的转速继续搅拌30分钟后，加入浓度为2％(w/v)的硫酸铵溶液150mL，继续搅拌0.5小时后停止。离心分离，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微囊，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤沉淀，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微囊。
该微囊的剖面图如图6所示，可见其内部有很多空隙，为囊形结构。
实施例5将壳聚糖溶于0.3mol/L柠檬酸溶液中配制成3％(w/v)的溶液，取50mL大豆油加入到反应器中，加入1mLSpan20和1mLTween61，搅拌20分钟，转速为1000转/分钟；加入15mL上述配制的壳聚糖溶液后，以同样的转速继续搅拌，30分钟后，加入浓度为10％(w/v)的硫酸铵溶液300mL，继续搅拌2小时后停止。离心分离，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微囊，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤沉淀，室温真空干燥，即得本发明的壳聚糖微囊。
其表面形态如图7的扫描电镜图所示，可见，该壳聚糖微囊表面多孔，平均孔径为1.24微米。
实施例6将壳聚糖溶于0.3mol/L酒石酸溶液中配制成3％(w/v)的溶液，取25mL大豆油与25mL石油醚加入到反应器中，加入1mLSpan20和1mLTween61，搅拌20分钟，转速为1000转/分钟；加入5mL上述配制的壳聚糖溶液后，以同样的转速继续搅拌，30分钟后，加入浓度为10％(w/v)的硫酸铵饱和溶液50mL，继续搅拌5小时后停止。离心分离，将上层液体倒出，分出下层硫酸铵沉淀的壳聚糖微囊，依次用纯水、石油醚、无水乙醇充分洗涤沉淀，室温真空干燥后即得本发明的壳聚糖微囊。
其表面形态如图8的扫描电镜图所示，可见，该壳聚糖微囊表面多孔，平均粒径为1.05微米。
权利要求
1.一种壳聚糖微球/微囊，其为使用乳化分散-硫酸铵沉淀法得到的，具体步骤如下1)将油相和占其0.1～4v％的表面活性剂一起搅拌，得到一分散体系；2)将0.5～5％(w/v)的壳聚糖溶液加入步骤1)制得的分散体系中，壳聚糖溶液与油相的体积比是1∶2～20，继续搅拌；3)向步骤2)制得的分散体系中加入浓度为1～65％(w/v)的硫酸铵溶液，硫酸铵溶液与壳聚糖溶液的体积比为1∶1～20，继续搅拌；4)离心分离步骤3)制得的分散体系，将上层液体倒出，分出下层沉淀物，洗涤，干燥，得到本发明的壳聚糖微球/微囊。
2.如权利要求1所述的壳聚糖微球/微囊，其特征在于所述的油相是液体石蜡、棉籽油、花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、或其与石油醚的混合物。
3.如权利要求1所述的壳聚糖微球/微囊，其特征在于所述的表面活性剂是Span20、Span 40、Span 60、Span 65、Span 80、Span 83、Span 85、Tween20、Tween40、Tween60、Tween61、Tween80、Tween81、Tween85或其任意比例的混合物。
4.如权利要求1所述的壳聚糖微球/微囊，其特征在于所述的壳聚糖溶液所用的溶剂是甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、柠檬酸、酒石酸、或谷氨酸。
5.一种权利要求1所述的壳聚糖微球/微囊的制备方法，包括如下的步骤1)将油相和占其0.1～4v％的表面活性剂一起搅拌，得到一分散体系；2)将0.5～5％(w/v)的壳聚糖溶液加入步骤1)制得的分散体系中，壳聚糖溶液与油相的体积比是1∶2～20，继续搅拌；3)向步骤2)制得的分散体系中加入浓度为1～65％(w/v)的硫酸铵溶液，硫酸铵溶液与壳聚糖溶液的体积比为1∶1～20，继续搅拌；4)离心分离步骤3)制得的分散体系，将上层液体倒出，分出下层沉淀物，洗涤，干燥，得到本发明的壳聚糖微球/微囊。
6.如权利要求5所述的壳聚糖微球/微囊的制备方法，其特征在于所述的油相是液体石蜡、棉籽油、花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、或其与石油醚的混合物。
7.如权利要求5所述的壳聚糖微球/微囊的制备方法，其特征在于所述的表面活性剂是Span 20、Span 40、Span 60、Span 65、Span 80、Span 83、Span 85、Tween20、Tween40、Tween60、Tween61、Tween80、Tween81、Tween85或其任意比例的混合物。
8.如权利要求5所述的壳聚糖微球/微囊的制备方法，其特征在于所述的壳聚糖溶液所用的溶剂是甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、柠檬酸、酒石酸、或谷氨酸。
全文摘要
本发明涉及一种壳聚糖微球/微囊及其制备方法。该壳聚糖微球/微囊为使用乳化分散－硫酸铵沉淀法得到的，包括将油相和占其0.1～4v％的表面活性剂一起搅拌；加入0.5～5％(w/v)的壳聚糖溶液(水相)，壳聚糖溶液与油相的体积比是1∶2～20，继续搅拌；再加入浓度为1～65％(w/v)的硫酸铵溶液，硫酸铵溶液与壳聚糖溶液的体积比为1∶1～20，继续搅拌；离心分离，分出沉淀物经洗涤干燥，即得本发明的壳聚糖微球/微囊。本方法得到的壳聚糖微球/微囊粒径可控、表面状态可控、溶涨性质可控、互不粘连、且可生物降解，而且该方法制备过程温和，无需使用有毒性的化学交联剂和有机溶剂。
文档编号A61K9/16GK1833725SQ200510055380
公开日2006年9月20日 申请日期2005年3月18日 优先权日2005年3月18日
发明者李巧霞, 宋宝珍, 仰振球, 樊红雷 申请人:中国科学院过程工程研究所