一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法
【专利摘要】一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，它涉及一种复凝法制备微囊的方法，本发明要解决现有复合微囊的囊芯材料抗挥发性能差和包封率低的问题。制备方法：一、阴离子型高分子或两性天然高分子的壁材溶解水中，形成溶液A；二、阳离子型高分子或两性天然高分子的壁材溶解水中，形成溶液B；三、囊芯物加到溶液A中高剪切乳化，均质；四、O/W乳剂加到溶液B中，恒温搅拌；五、调节混合液pH值，再加水稀释；六、加入无机纳米粒子后降温，加入固化剂，再加入聚乙烯醇溶液，抽滤洗涤后得到有机-无机复合微囊。本发明得到的复合微囊抗挥发性能高，包封率可达92%，主要应用于食品、医药、化妆品和生物工程领域。
【专利说明】一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复聚凝法制备微囊的方法。
【背景技术】
[0002]有机-无机复合微囊是高分子学科的新兴领域。通常制备有机-无机结构复合粒子大多采用乳液聚合法。乳液聚合法首先是将二氧化硅进行氨基化，后直接放入水中，力口入单体和引发剂进行乳液聚合，直接包覆在无机纳米微粒上形成纳米粒子，即以无机纳米粒子二氧化硅为模板核心。如中国专利CN1669629名称为“以聚合物为核的制备有机-无机杂化纳米微胶囊的方法”的专利是用乙烯基单体乳液聚合合成聚合物种子，再与硅氧烷单体共聚，得到有机-无机杂化型核壳乳胶粒。或者通过加入表面活性剂减小无机粒子表面极性，提高其与高分子间的亲和性，增强包覆效果。中国专利CN1680014名称为“以有机小分子烃为模板的制备有机-无机杂化纳米微胶囊的方法”记载用有机小分子烃液滴为模版，采用细乳液聚合方法，用乙烯基单体与硅氧烷单体缩合。也有采用层层自组装技术在纳米二氧化硅模板上构建自组装多层膜来制备微胶囊，如李栋等人在2012年《造纸科学与技术》第3期的文献“利用纳米SiO2模板制备壳聚糖季铵盐/海藻酸钠自组装微胶囊的研究”中记载了采用相反电荷的天然高分子材料应用层层自组装技术制备以二氧化硅为囊芯的微球。
[0003]现有技术的文献发现，张玉喜等人在2001年6月《精细化工》中的文献“热敏材料微胶囊及热敏油墨的制备”，其制备方法是在制备完成的明胶-阿拉伯胶微囊中加入二氧化硅作为隔离剂，但是该文献是在固化后加入的二氧化硅是起到防止微囊粘连的作用。Spomenka Simovic 等人在 Journal of Controlled Release, 143 (3)，2010，367 - 373 “Anoral delivery system for indomethicin engineered from cationic lipid emulsionsand silica nanoparticles”中制备二氧化娃-油脂混合微囊,是将二氧化娃先与油混合为囊芯，进行包覆，其中的二氧化硅只起吸附剂的作用。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有复合微囊的囊芯材料抗挥发性能差和包封率低的问题，而提供一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法。
[0005]本发明复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实现:
[0006]一、将阴离子型高分子或两性天然高分子的壁材A加入水中，放置7?10小时自然溶胀后，加热至70?90°C使壁材A完全溶解形成固含量为1%?40%的溶液A ；
[0007]二、将阳离子型高分子或两性天然高分子的壁材B加入水中，放置7?10小时自然溶胀后，加热至40?60°C使壁材B完全溶解形成固含量为0.1%?40%的溶液B ；
[0008]三、将油性或油溶性的囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中乳化30?50s，然后置于均质机中均质3?5次，得到0/W乳剂；
[0009]四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在40?60°C下恒温搅拌均匀，得到混合液；
[0010]五、向步骤四中的混合液中加入酸度调节剂，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I?2倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液；
[0011]六、向微囊混悬液中加入占壁材A和壁材B总质量1%?30%的无机纳米粒子，降温至8?irC后再加入固化剂，固化I?6h，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为0.8%?1.2%，反应I?2h得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤I?3次，干燥后得到有机-无机复合微囊；
[0012]其中所述的壁材A为阿拉伯胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠或蛋白质，壁材B为壳聚糖、明胶或蛋白质；
[0013]所述的固化剂为TG酶、戊二醛、甲醛或京尼平。
[0014]本发明一种有机-无机复合微囊是以油性或油溶性的囊芯物作为芯材，以壁材A和壁材B形成的交联高分子复凝物和无机纳米粒子为囊材对芯材进行包裹，通过固化剂使高分子复凝物固化交联，并将无机纳米粒子吸附在交联高分子复凝物的网状结构中；其中壁材A为阿拉伯胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠或蛋白质，壁材B为壳聚糖、明胶或蛋白质，固化剂为TG酶、戊二醛、甲醛或京尼平。
[0015]本发明采用复凝聚法制备得到的有机-无机复合微囊包含以下优点:
[0016]1、有机-无机复合微囊具有良好的抗挥发性能。通过与未包埋处理的易氧化芯材进行加速氧化实验对比可知，有机-无机复合微囊中的芯材薄荷醇原料在60°C下加速3天只氧化了 9.8%，而在同等条件下未微囊化的薄荷醇在60°C下加速3天氧化了 60%，进而显示出有机-无机复合微囊良·好的抗挥发性能。
[0017]2、本发明将芯材制备成微囊，可以控制芯材的释放速度，提高其生物利用度。
[0018]3、在复凝聚法的制备过程中固化后加入聚乙烯醇溶液能够防止芯材扩散析出，还可使微囊分散均匀，不粘连。
[0019]4、制备的有机-无机复合微囊的包封率最高可达92%，载药量最高可达70%，由于芯材被壁材有效包埋，有效阻止其与其它物质发生氧化还原反应，方便与其它药物混合添力口，并且制备过程简单经济，易于工业化生产，主要应用于食品、医药、化妆品和生物工程领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是实施例一得到的有机-无机复合微囊抗挥发性能的考察图，?表示经微囊化后的薄荷醇， 表示未微囊化的薄荷醇；
[0021]图2是实施例一得到的有机-无机复合微囊的激光粒径分布图，粒径分布图的纵坐标为体积累计百分比q2/A log x，其中X为粒子直径，Q2为交互校验复相关系数；
[0022]图3是实施例一得到的有机-无机复合微囊的电镜图。
【具体实施方式】
[0023]【具体实施方式】一:本实施方式复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实施:
[0024]一、将阴离子型高分子或两性天然高分子的壁材A加入水中，放置7?10小时自然溶胀后，加热至70?90°C使壁材A完全溶解形成固含量为1%?40%的溶液A ；
[0025]二、将阳离子型高分子或两性天然高分子的壁材B加入水中，放置7?10小时自然溶胀后，加热至40?60°C使壁材B完全溶解形成固含量为0.1%?40%的溶液B ；
[0026]三、将油性或油溶性的囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中乳化30?50s，然后置于均质机中均质3?5次，得到0/W乳剂；
[0027]四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在40?60°C下恒温搅拌均匀，得到混合液；
[0028]五、向步骤四中的混合液中加入酸度调节剂，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I?2倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液；
[0029]六、向微囊混悬液中加入占壁材A和壁材B总质量1%?30%的无机纳米粒子，降温至8?irC后再加入固化剂，固化I?6h，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为0.8%?1.2%，反应I?2h得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤I?3次，干燥后得到有机-无机复合微囊；
[0030]其中所述的壁材A为阿拉伯胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠或蛋白质，壁材B为壳聚糖、明胶或蛋白质；所述的固化剂为TG酶、戊二醛、甲醛或京尼平。
[0031]本实施方式采用复凝聚法制备得到的有机-无机复合微囊是以油性或油溶性物质作为芯材，以壁材A和壁材B形成的交联高分子复凝物和无机纳米粒子为囊材对芯材进行包裹，通过固化剂使高分子复凝物固化交联，无机纳米粒子吸附在交联高分子复凝物表面或镶嵌在高分子复凝物的网状结构中。得到的有机-无机复合微囊粒径分布均匀，平均粒径约为500nm左右，对油性或油溶性芯材的抗挥发性能好，且包封率可达90%以上。
[0032]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤三中的囊芯物为薄荷醇、当归油或丁香酚。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0033]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是步骤三放入乳化机中以10000r/min的转速乳化。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0034]【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四恒温搅拌中的搅拌速度为800?1000r/min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0035]【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五中的酸度调节剂为盐酸、醋酸或磷酸。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0036]【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六中的无机纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、硅酸铝镁、滑石粉、硬脂酸镁或微粉硅胶。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0037]【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六微囊经水洗涤、干燥，干燥方法为减压干燥。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0038]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是壁材A为阿拉伯胶，壁材B为明胶，固化剂为TG酶。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0039]实施例一:本实施例复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实现:
[0040]一、将0.4g壁材A加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至80°C使壁材A完全溶解形成溶液A ;
[0041]二、将0.4g壁材B加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至50°C使壁材B完全溶解形成溶液B;
[0042]三、将0.4g薄荷醇溶解在4ml三氯甲烷中，溶有薄荷醇的三氯甲烷溶液作为囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中以10000r/min的转速乳化50s，然后置于均质机中均质3次，得到0/W乳剂；
[0043]四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在50°C下恒温搅拌均匀，得到混合液；
[0044]五、向步骤四中的混合液中加入醋酸，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液；
[0045]六、向微囊混悬液中加入0.1g的二氧化硅，降温至9°C后再加入0.7g的TG酶，固化lh，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为1%，反应Ih得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤3次，干燥后得到有机-无机复合微囊;
[0046]其中壁材A为阿拉伯胶，壁材B为明胶；步骤四恒温搅拌中的搅拌速度为IOOOr/min0
[0047]本实施例步骤四加入醋酸的浓度为10% ;步骤五加水稀释I倍，其中水温为50°C ；步骤六微囊经水洗涤、干燥，其中干燥是在40°C下减压干燥。通过本实施例的制备方法得到的有机-无机复合微囊流动性良好，粒径均一，包封率可达到92.3%。从有机-无机复合微囊抗挥发性能的考察图(图1)可知薄荷醇经微囊化后在60°C下加速3天，只氧化了 9.8%，而未微囊化的薄荷醇在相同条件下氧化了 60%。
[0048]通过图2可知本实施例得到的有机-无机复合微囊的平均粒径约为500nm，颗径分布均匀。
[0049]实施例二:本实施例复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实现:
[0050]一、将0.4g壁材A加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至80°C使壁材A完全溶解形成溶液A ;
[0051]二、将0.4g壁材B加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至50°C使壁材B完全溶解形成溶液B;
[0052]三、将0.4g当归油作为囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中以10000r/min的转速乳化30s，然后置于均质机中均质3次，得到0/W乳剂；
[0053]四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在50°C下恒温搅拌均匀，得到混合液；
[0054]五、向步骤四中的混合液中加入醋酸，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液；
[0055]六、向微囊混悬液中加入0.1g的二氧化硅，降温至9°C后再加入0.7g的TG酶，固化6h，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为1%，反应Ih得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤2次，干燥后得到有机-无机复合微
[0056]其中壁材A为为阿拉伯胶，壁材B为明胶；步骤四恒温搅拌中的搅拌速度为1000r/min。
[0057]本实施例步骤四加入醋酸的浓度为10% ;步骤五加水稀释I倍，其中水温为50°C ；步骤六微囊经水洗涤，干燥，其中干燥是在40°C下减压干燥。得到的有机-无机复合微囊为微黄色粉末，流动性良好，粒径均一，包封率可达到90.1%。当归油经微囊化后在60°C下加速I天，只氧化了 6.4%，而未微囊化的当归油在相同条件下氧化了 35%。
[0058]实施例三:本实施例复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实现:
[0059]一、将0.4g壁材A加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至80°C使壁材A完全溶解形成溶液A ;
[0060]二、将0.4g壁材B加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至50°C使壁材B完全溶解形成溶液B;
[0061]三、将0.4g 丁香酚作为囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中以10000r/min的转速乳化30s，然后置于均质机中均质3次，得到0/W乳剂；
[0062]四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在50°C下恒温搅拌均匀，得到混合液；
[0063]五、向步骤四中的混合液中加入醋酸，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液；
[0064]六、向微囊混悬液中加入0.1g的二氧化硅，降温至9°C后再加入0.7g的戊二醛，固化lh，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为1%，反应Ih得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤3次，干燥后得到有机-无机复合微
[0065]其中壁材A为阿拉伯胶，壁材B为明胶；步骤四恒温搅拌中的搅拌速度为IOOOr/min0
[0066]本实施例步骤四加入醋酸的浓度为10% ;步骤五加水稀释I倍，其中水温为50°C ；步骤六微囊经水洗涤、干燥，其中干燥是在40°C下减压干燥。得到的有机-无机复合微囊为微黄色粉末，流动性良好，粒径均一，包封率可达到90.4%。丁香酚经微囊化后在60°C下加速I天，只氧化了 8.4%，而未微囊化的丁香酚在相同条件下氧化了 76%。
[0067]实施例四:本实施例复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实现:
[0068]一、将0.4g壁材A加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至80°C使壁材A完全溶解形成溶液A ;
[0069]二、将0.4g壁材B加入20ml水中，放置8小时自然溶胀后，加热至50°C使壁材B完全溶解形成溶液B;
[0070]三、将0.4g丹皮酚溶解在IOml三氯甲烷中，溶有丹皮酚的三氯甲烷溶液作为囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中以10000r/min的转速乳化30s，然后置于均质机中均质3次，得到0/W乳剂；
[0071 ] 四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在50°C下恒温搅拌均匀，得到混合液；
[0072]五、向步骤四中的混合液中加入醋酸，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液；
[0073]六、向微囊混悬液中加入0.1g的二氧化硅，降温至9°C后再加入0.7g的京尼平，固化lh，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为1%，反应Ih得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤3次，干燥后得到有机-无机复合微[0074] 其中壁材A为阿拉伯胶，壁材B为明胶；步骤四恒温搅拌中的搅拌速度为IOOOr/
mirio
[0075] 本实施例步骤四加入醋酸的浓度为10% ;步骤五加水稀释I倍，其中水温为50°C ；步骤六微囊经水洗涤、干燥，其中干燥是在40°C下减压干燥。得到的有机-无机复合微囊为微黄色粉末，流动性良好，粒径均一，包封率可达到90.7%。丹皮酚经微囊化后在60°C下加速I天，只氧化了 7.7%，而未微囊化的丹皮酚在相同条件下氧化了 75%。
【权利要求】
1.一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法按下列步骤实现: 一、将阴离子型高分子或两性天然高分子的壁材A加入水中，放置7?10小时自然溶胀后，加热至70?90°C使壁材A完全溶解形成固含量为1%?40%的溶液A ； 二、将阳离子型高分子或两性天然高分子的壁材B加入水中，放置7?10小时自然溶胀后，加热至40?60°C使壁材B完全溶解形成固含量为0.1%?40%的溶液B ； 三、将油性或油溶性的囊芯物加入到步骤一的溶液A中，再放入乳化机中乳化30?50s，然后置于均质机中均质3?5次，得到0/W乳剂； 四、把步骤三得到的0/W乳剂滴加到溶液B中，在40?60°C下恒温搅拌均匀，得到混合液； 五、向步骤四中的混合液中加入酸度调节剂，调至混合液pH=4，然后再加水稀释I?2倍，搅拌均匀后得到微囊混悬液； 六、向微囊混悬液中加入占壁材A和壁材B总质量1%?30%的无机纳米粒子，降温至8?11 °C后再加入固化剂，固化I?6h，然后加入聚乙烯醇溶液使体系中聚乙烯醇质量浓度为0.8%?1.2%，反应I?2h得到固化后的微囊混悬液，微囊混悬液抽滤后收集微囊，微囊经水洗涤I?3次，干燥后得到有机-无机复合微囊； 其中所述的壁材A为阿拉伯胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠或蛋白质，壁材B为壳聚糖、明胶或蛋白质；所述的固化剂为TG酶、戊二醛、甲醛或京尼平。
2.根据权利要求1所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于步骤三中的囊芯物为薄荷醇、当归油或丁香酚。
3.根据权利要求1或2所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于步骤三放入乳化机中以10000r/min的转速乳化。
4.根据权利要求1或2所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于步骤四恒温搅拌中的搅拌速度为800?1000r/min。
5.根据权利要求1或2所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于步骤五中的酸度调节剂为盐酸、醋酸或磷酸。
6.根据权利要求1或2所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于步骤六中的无机纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、硅酸铝镁、滑石粉、硬脂酸镁或微粉硅胶。
7.根据权利要求1或2所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于步骤六微囊经水洗涤、干燥，干燥方法为减压干燥。
8.根据权利要求1或2所述的一种复凝聚法制备有机-无机复合微囊的方法，其特征在于壁材A为阿拉伯胶，壁材B为明胶，固化剂为TG酶。
【文档编号】B01J13/14GK103432970SQ201310389446
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】李强, 赵学玲, 赵頔, 龚显峰, 张华
申请人:黑龙江大学