构建环状壳聚糖微凝胶的方法
【专利摘要】构建环状壳聚糖微凝胶的方法，它涉及一种构建环状微凝胶的方法，该环状微凝胶可用做药物、催化剂或其它物质载体。本发明是为了解决现有方法制备的微凝胶为球形，缺乏环形微凝胶构建方法的技术问题。本方法如下：一、制备壳聚糖溶液；二、将壳聚糖溶液注入底部带孔的容器内，底部带孔的容器下方放置三聚磷酸钠凝固液；三、壳聚糖溶液滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡，然后离心分离，即得。本发明提供了一种简单易行的方法构建环形微凝胶或环形支架材料，方法重复性好，易于实现批量生产。本发明属于微凝胶的制备领域。
【专利说明】构建环状壳聚糖微凝胶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种构建环状微凝胶的方法，该环状微凝胶可用做药物、催化剂或其它物质载体。
【背景技术】
[0002]生物材料是“十二五”规划重点发展的领域之一，具有重大的社会效益和经济效益。微凝胶体系的空间网状结构空隙中充满了作为分散介质的液体(可达95%以上)，因此微环境类似于细胞外介质环境，具有良好的生物相容性，从而使其在制药学、药物载体、可负载细胞支架等领域具有广泛的应用。
[0003]微凝胶的形状不仅决定其物理性能，还直接调控其负载药物的释放或负载细胞的增殖分化。例如，I体积的球形微凝胶、立方体微凝胶、面包圈微凝胶其比较面积分别为:
4.84、6、2/a(其中a为圈的半径，可见2/a>>5.4)。微凝胶比表面积的不同，可直接影响微凝胶内药物的释放速率、微凝胶内细胞与外界营养物质的交换。高比表面积微凝胶有利于细胞的增殖与分化，相反低比表面积微凝胶可导致非正常的细胞融合、甚至引起细胞死亡。
[0004]目前构建微凝胶的方法有溶液聚合法、乳液聚合法、沉淀聚合法和分散聚合法。这些方法虽然实现了微凝胶的构建，但是所构建微凝胶的形状仅限于球形。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有方法制备的微凝胶为球形，缺乏环形微凝胶构建方法的技术问题的技术问题，提供了一种构建环状壳聚糖微凝胶的方法。
[0006]本发明方法是基于液滴冲击液面形成涡流机理，通过调整溶胶的浓度、黏度、及溶胶液滴大小、(凝固液)液面高度，实现环形微凝胶的构建。具体过程如下:
[0007]一、将分子量为2X 14?I X 10 5的壳聚糖溶解于质量浓度为0.5%?2%的酸中，获得质量浓度为0.5%?3%的壳聚糖溶液；
[0008]二、将壳聚糖溶液注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15?3.8_，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.25?lmol/L的三聚磷酸钠凝固液；
[0009]三、壳聚糖溶液以1.3?1.8m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡0.5?2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0010]针对目前构建环形微凝胶方法缺乏的问题，本发明提供了一种基于液滴冲击液面过程构建壳聚糖环状微凝胶的方法，本发明所制备环状微凝胶可用做药物、催化剂或其它物质载体材料。
[0011]本发明提供了一种简单易行的方法构建环形微凝胶或环形支架材料，方法重复性好，易于实现批量生产。所制备环形微凝胶粒度均匀，具有生物相容性和可降解性。另外，壳聚糖具备优异的吸附性，尤其是对重金属离子的螯合吸附能力是比较强的，因此本发明所制备的产品可用于药物缓释，酶的固定，纳米复合材料制备以及作为吸水材料和吸附材料使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是【具体实施方式】一中构建环状壳聚糖微凝胶原理示意图，图中I表示壳聚糖溶液，2表示流量控制系统，3表示开关，4表示喷嘴，5表示三聚磷酸钠凝固液，6表示高速相机，7表示计算机；
[0013]图2是实验四构建的环状壳聚糖微凝胶(磁性)的宏观形貌图；
[0014]图3是实验一构建的环状壳聚糖微凝胶的扫描电镜形貌图。
【具体实施方式】
[0015]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0016]【具体实施方式】一:本实施方式中构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行:
[0017]一、将分子量为2X 14?I X 10 5的壳聚糖溶解于质量浓度为0.5%?2%的酸中，获得质量浓度为0.5%?3%的壳聚糖溶液；
[0018]二、将壳聚糖溶液注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15?3.8mm，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.25?lmol/L的三聚磷酸钠凝固液；
[0019]三、壳聚糖溶液以1.3?1.8m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡0.5?2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0020]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤一中所述的酸为为冰醋酸、乙酸、盐酸和硝酸中的一种或其中几种的混合物。其它与【具体实施方式】一相同。
[0021]本实施方式中所述的酸为混合物时，各成分间为任意比。
[0022]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是步骤一中所述壳聚糖溶液质量浓度为0.8%?2.3%。其它与【具体实施方式】一或二之一相同。
[0023]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是步骤一中所述壳聚糖溶液质量浓度为1%。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0024]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是步骤一中所述壳聚糖溶液质量浓度为1.5%。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0025]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是步骤二中所述孔的内径为0.2?3mm。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0026]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是步骤二中所述孔的内径为I?2.5_。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0027]【具体实施方式】八:本实施方式构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行:
[0028]一、将分子量为2X 14?I X 10 5的壳聚糖溶解于质量浓度为0.5%?2%的酸中，获得质量浓度为0.5%?3%的壳聚糖溶液；
[0029]二、向壳聚糖溶液中加入纳米四氧化三铁后注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15?3.8mm，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.25?lmol/L的三聚磷酸钠凝固液，其中壳聚糖溶液与纳米四氧化三铁的质量比为1: (0.05?0.3)。
[0030]三、壳聚糖溶液以1.3?1.8m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡0.5?2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0031]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】八不同的是步骤三中壳聚糖溶液以1.4?1.7m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中。其它与【具体实施方式】八相同。
[0032]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】八或九不同的是步骤三中壳聚糖溶液以1.5m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中。其它与【具体实施方式】八或九相同。
[0033]采用下述实验验证本发明效果:
[0034]实验一:
[0035]构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行:
[0036]一、将分子量为7.1X 14的壳聚糖溶解于质量浓度为1%的乙酸中，获得质量浓度为2%的壳聚糖溶液；
[0037]二、将壳聚糖溶液注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.33mm，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.5mol/L的三聚磷酸钠凝固液；
[0038]三、壳聚糖溶液流出带孔容器并形成液滴，将液滴采用重力加速，自由落体距离0.15m，滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0039]本实验得到的环状壳聚糖微凝胶含水率为98%，外径约为4mm，内径约为2mm。
[0040]实验二:
[0041]构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行:
[0042]—、将分子量为3.0X 14的壳聚糖溶解于质量浓度为2%的盐酸中，获得质量浓度为2%的壳聚糖溶液；
[0043]二、将壳聚糖溶液注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15mm，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.5mol/L的三聚磷酸钠凝固液；
[0044]三、壳聚糖溶液流出带孔容器并形成液滴，将液滴采用重力加速，自由落体距离0.09m，滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡lh，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0045]本实验得到的环状壳聚糖微凝胶含水率为98%，外径约为1mm，内径约为0.4mm。
[0046]实验三:
[0047]构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行:
[0048]一、将分子量为2.0X 14的壳聚糖溶解于质量浓度为2%的硝酸中，获得质量浓度为0.5%?3%的壳聚糖溶液；
[0049]二、将壳聚糖溶液注入静电纺丝设备，纺丝喷头内径为0.6mm，纺丝头下方放置摩尔浓度为0.5mol/L的三聚磷酸钠凝固液；
[0050]三、壳聚糖溶液流出带孔容器并形成液滴，将液滴采用重力加速，自由落体距离
0.12m，滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0051]本实验得到的环状壳聚糖微凝胶含水率为98%，外径约为6mm，内径约为4mm。
[0052]实验四:
[0053]构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行:
[0054]一、将分子量为7 X 14的壳聚糖溶解于质量浓度为I %的乙酸中，获得质量浓度为1.5%的壳聚糖溶液；
[0055]二、将10mL质量浓度为1.5 %的壳聚糖溶液中加入0.3g纳米四氧化三铁后注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15?3.8mm，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.25?lmol/L的三聚磷酸钠凝固液；
[0056]三、壳聚糖溶液流出带孔容器并形成液滴，将液滴采用磁场力和重力加速，将液滴加速至1.8m/s，滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
[0057]本实验得到的环状壳聚糖微凝胶含水率为97%，外径约为3mm，内径约为1mm。
【权利要求】
1.构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行: 一、将分子量为2X14?I X 10 5的壳聚糖溶解于质量浓度为0.5%?2%的酸中，获得质量浓度为0.5%?3%的壳聚糖溶液； 二、将壳聚糖溶液注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15?3.8_，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.25?lmol/L的三聚磷酸钠凝固液； 三、壳聚糖溶液以1.3?1.8m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡0.5?2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
2.根据权利要求1所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤一中所述的酸为冰醋酸、乙酸、盐酸和硝酸中的一种或其中几种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤一中所述壳聚糖溶液质量浓度为0.8%?2.3%。
4.根据权利要求1或2所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤一中所述壳聚糖溶液质量浓度为1%。
5.根据权利要求1或2所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤一中所述壳聚糖溶液质量浓度为1.5%。
6.根据权利要求1或2所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤二中所述孔的内径为0.2?3mm。
7.根据权利要求1或2所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤二中所述三聚磷酸钠凝固液的摩尔浓度为0.55mol/Lo
8.构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于构建环状壳聚糖微凝胶的方法按照以下步骤进行: 一、将分子量为2X14?I X 10 5的壳聚糖溶解于质量浓度为0.5%?2%的酸中，获得质量浓度为0.5%?3%的壳聚糖溶液； 二、向壳聚糖溶液中加入纳米四氧化三铁后注入底部带孔的容器内，孔的内径为0.15?3.8mm，底部带孔的容器下方放置摩尔浓度为0.25?lmol/L的三聚磷酸钠凝固液，其中壳聚糖溶液与纳米四氧化三铁的质量比为1: (0.05?0.3)。 三、壳聚糖溶液以1.3?1.8m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中，壳聚糖溶液滴在三聚磷酸钠凝固液内浸泡0.5?2h，然后离心分离，得到环状壳聚糖微凝胶。
9.根据权利要求8所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤三中壳聚糖溶液以1.4?1.7m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中。
10.根据权利要求8所述构建环状壳聚糖微凝胶的方法，其特征在于步骤三中壳聚糖溶液以1.5m/s的滴速滴入三聚磷酸钠凝固液中。
【文档编号】C08J3/00GK104448347SQ201410718788
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】王永亮, 韩志东, 李保强 申请人:哈尔滨理工大学