专利名称：壳聚糖球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置的制作方法
壳聚糖球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置技术领域：
本发明属于一种应用于生物医学领域的球状颗粒材料的制备技术，具体涉及 一种天然聚合物壳聚糖球形多孔颗粒材料的制备方法。二、背景技术现有技术甲壳素广泛存在于虾、蟹和昆虫等节肢动物的外壳和菌、藻类等 低等植物的细胞壁中，是自然界中最为丰富的生物高分子之一，是一种极为丰富 的天然再生资源。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，壳聚糖无毒、生物相容性好、 可生物降解，近年来，作为天然医用高分子材料在可吸收手术缝合线、止血材料、 伤口包扎材料以及人造皮肤等方面的研究十分引人注目。同时，壳聚糖也是一种 优良的硬组织修复材料，在骨折可吸收固定材料和骨缺损填充材料方面也得到应 用。除用来制备块体多孔支架外，壳聚糖也可用于制备颗粒形填充材料。微球材料具有很多不规则颗粒所没有的优异性能，如高的流动性、高的堆积 密度、不易团聚、填充后不易引起应力集中等。目前，在牙根管和拔牙窝的充填、 牙周病所致牙槽骨吸收的修复、牙槽嵴增高、颌骨骨囊腔填塞、萎縮性鼻炎充填、 乳突腔充填、整形(如鞍鼻美容)及以人体骨骼其它部位的骨缺损充填中，微球 颗粒填充材料得到广泛应用。聚合物基微球颗粒有多种制备方法，常用的有乳化 -化学交联法、乳化-溶剂蒸发法及喷雾干燥法。应用这些方法制备的微球直径分 布范围较大，填充密度大，应用于组织填充时，颗粒间的孔隙过少，不利于新生 组织的长入。三、发明内容本发明针对上述技术缺陷，提供了一种制备具有均一分布颗粒直径的壳聚糖 球形多孔颗粒材料的制备方法。本发明的技术方案为一种壳聚糖球形多孔颗粒材料，所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的球形颗粒，粒径为())0.8 4mm，颗粒本体内部为孔径小于150pm的 微孔，微孔之间互通，壳聚糖球形多孔颗粒材料的孔隙率为80 95%。一种制备所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的制备方法，步骤为第一步，以质量浓度为1 5%的醋酸溶液配制壳聚糖的质量占壳聚糖醋酸溶 液总质量的5 25%的壳聚糖醋酸溶液，搅拌使壳聚糖完全溶解；第二步，将第一步制备好的壳聚糖醋酸溶液从加料口加入储料罐，通过压力 表和压力控制阀控制储料罐中的压力为0.08 0.5MPa，以保证壳聚糖醋酸溶液 从管径为(l)0.5 3inm的导液管以10 60滴/min的速度均匀流出。从导液管流出 的壳聚糖醋酸溶液在管口处长大到约())0.8 4mm的近球形颗粒后滴落，在下落过 程中，由于表面张力的作用形成球状，而后滴入保温容器内的温度为-(10 20) 'C的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒径均一的胶原球形多孔颗粒材料。根据表面张力公式附g = 2;r rcr式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；O"为表面张力；g为重力加速度。当 胶原溶液的密度和粘度一定时，在无外界干扰的条件下，该法可以制备出球形度 好、粒径均一的球形颗粒。第三步，将第二步冷凝后的球形颗粒分离、冷冻干燥；将冷冻干燥后的球形 颗粒放入质量浓度为0.25 2.5%的交联剂交联处理，然后用无水乙醇清洗，得到 壳聚糖球形多孔颗粒材料。所述的冷凝液为二甲基硅油或植物油。所述的交联剂 为甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一种。所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的装置，所述的装置由储料罐和保温容器组 成，在储料罐顶部设有加料口，在储料罐上还设有压力表，压力表与压力控制阀 连接，在储料罐的底部设有导液管，在导液管上设有流量控制阀，在导液管下方 设有保温容器。有益效果本发明制备的壳聚糖球形多孔颗粒材料"(1) 在颗粒本体内部含有大量的互通微孔，形成三维网状立体结构，这种颗 粒具有较高的比表面积，有利于细胞的粘附的组织液的流动；(2) 壳聚糖颗粒具有均一的粒径分布，不需要筛分处理即可得到具有相同粒 径的颗粒材料；因为根据表面张力公式式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；CT为表面张力；g为重力加速度。当胶原溶液的密度和粘度一定时，在无外界干扰的条件下，该法可以制备出球形 度好、粒径均一的球形颗粒。(3)因为根据本方法制备的壳聚糖球形颗粒材料的粒径均一性好，而相同粒 径的球形颗粒材料，充填后颗粒间空隙率最大，所以本发明的壳聚糖球形颗粒材 料充填后有利于组织液的流动和细胞的迁移生长。四、说明书附图
图1为本发明使用的装置示意图。装置主要由加料口l、压力表2、压力控制阀3、储料罐4、流量控制阀5、 导液管6、冷凝液7和保温容器8组成。图2为壳聚糖球形多孔颗粒。图3为壳聚糖球形多孔颗粒的内部孔隙照片。四、具体实施方案 实施例l:(1) 以质量浓度为1.5%的醋酸溶液配制壳聚糖质量占整个壳聚糖醋酸溶液 质量6%的壳聚糖醋酸溶液，搅拌充分使壳聚糖完全溶解；(2) 如图1所示，将配制好的壳聚糖醋酸溶液从加料口 1加入储料罐4，通 过压力控制阀和压力表控制储料罐4中的压力为0.08MPa使壳聚糖醋酸溶液从 管径为(()0.5mm的导液管6以10滴/min的速度均匀流出，流速通过流量控制阀 控制，从导液管流出的壳聚糖醋酸溶液在管口处长大到约())0.8mm的近球形颗粒 后滴落，滴入保温容器8内的温度为-10'C的冷凝液7中冷凝，冷凝液为二甲基 硅油，形成球形颗粒材料；(3) 冷凝后的微球分离，并在-5。C的温度冷冻干燥处理8h，冷冻干燥后的球 形颗粒先放入质量浓度为0.25%的戊二醛溶液交联处理3h，再用无水乙醇清洗， 得到壳聚糖球形多孔颗粒材料，如图2所示，粒径为(l)0.8mm，球形度好，粒径 均一。如图3所示，颗粒本体内部为孔径小于150pm的微孔，微孔之间互通， 壳聚糖球形多孔颗粒材料的孔隙率为80%。实施例2:(1) 以质量浓度为3%的醋酸溶液配制壳聚糖质量占整个壳聚糖醋酸溶液质 量25%的壳聚糖醋酸溶液，搅拌充分溶解；(2) 将配制好的壳聚糖醋酸溶液从加料口 1加入储料罐4，通过控制储料罐 4中的压力为0.5MPa使壳聚糖醋酸溶液从管径为c()3mm的导液管6以60滴/min 的速度均匀流出，从导液管流出的壳聚糖醋酸溶液在管口处长大到约(()4mm的近 球形颗粒后滴落，滴入保温容器8内的温度为-2(TC的冷凝液7中冷凝，形成球 形颗粒材料；冷凝液为植物油。(3) 冷凝后的微球分离，并在-10'C的温度冷冻干燥处理24h，冷冻干燥后的 球形颗粒先放入质量浓度为2.5%的乙二酸溶液交联处理24h，再用无水乙醇清 洗，得到壳聚糖球形多孔颗粒材料，粒径为())4mm，颗粒本体内部为孔径小于 150pm的微孔，微孔之间互通，壳聚糖球形多孔颗粒材料的孔隙率为95%。实施例3:(1) 以质量浓度为5%的醋酸溶液配制壳聚糖质量占整个壳聚糖醋酸溶液质 量15%的壳聚糖醋酸溶液，搅拌充分溶解；(2) 将配制好的壳聚糖醋酸溶液从加料口 l加入储料罐4，通过控制储料罐 4中的压力为0.28MPa使壳聚糖醋酸溶液从管径为(M.5的导液管6以30滴/min 的速度均匀流出，从导液管流出的壳聚糖醋酸溶液在管口处长大到约(t)2inm的近 球形颗粒后滴落，滴入保温容器8内的温度为-15'C的冷凝液7中冷凝，形成球 形颗粒材料；(3) 冷凝后的微球分离，并在-(5 10)'C的温度冷冻干燥处理14h，冷冻干燥 后的球形颗粒先放入质量浓度为1.25%的甲醛溶液交联处理1511，再用无水乙醇 清洗，得到壳聚糖球形多孔颗粒材料，粒径为(j)2mm，颗粒本体内部为孔径小于 15(Vm的微孔，微孔之间互通，壳聚糖球形多孔颗粒材料的孔隙率为88%。
权利要求
1.一种壳聚糖球形多孔颗粒材料，其特征在于所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的球形颗粒，粒径为φ0.8～4mm，颗粒本体内部为孔径小于150μm的微孔，微孔之间互通，壳聚糖球形多孔颗粒材料的孔隙率为80～95％。
2. —种制备如权利要求1所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的制备方法，其特征 在于，制备步骤为第一步，以质量浓度为1 5%的醋酸溶液配制壳聚糖的质量占壳聚糖醋酸溶 液总质量的5 25%的壳聚糖醋酸溶液，搅拌使壳聚糖完全溶解；第二步，将第一步制备好的壳聚糖醋酸溶液从管径为(()0.5 3mm的管子，以 10 60滴/min的速度均匀流出，滴入温度为-(10 20)'C的冷凝液中冷凝，形成 球形颗粒；第三步，将第二步冷凝后的球形颗粒分离、冷冻干燥；将冷冻干燥后的球形 颗粒放入质量浓度为0.25 2.5%的戊二醛溶液交联处理，然后用无水乙醇清洗， 得到壳聚糖球形多孔颗粒材料。
3. 如权利要求2所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述 的冷凝液为二甲基硅油或植物油。
4. 如权利要求2所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述 的交联剂为甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一种。
5. 制备如权利要求1所述的壳聚糖球形多孔颗粒材料的装置，其特征在于，所述 的装置由储料罐(4)和保温容器(8)组成，在储料罐(4)顶部设有加料口 (1)， 在储料罐(4)上还设有压力表(2)，压力表(2)与压力控制阔(3)连接，在 储料罐(4)的底部设有导液管(6)，在导液管(6)上设有流量控制阔(5)， 在导液管下方设有保温容器(8)。
全文摘要
本发明涉及一种壳聚糖球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置。步骤为第一步，以质量浓度为1～5％的醋酸溶液配制壳聚糖的质量占壳聚糖醋酸溶液总质量的5～25％的壳聚糖醋酸溶液；第二步，将溶液从加料口加入储料罐，通过压力表和压力控制阀控制储料罐中的压力为0.08～0.5MPa，以10～60滴/min的速度均匀流出。而后滴入保温容器内的温度为-(10～20)℃的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒径均一的胶原球形多孔颗粒材料。第三步，分离、冷冻干燥；交联处理，清洗，得到壳聚糖球形多孔颗粒材料。这种球形颗粒材料具有均一的粒径分布，内部含有大量的互通微孔，具有较高的比表面积，可在组织修复和药物缓释中得到应用。
文档编号A61K6/02GK101401956SQ20081023507
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者储成林, 林萍华, 浦跃朴, 盛晓波, 董寅生, 超 郭 申请人:东南大学