一种壳聚糖基多孔微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子多孔材料领域，具体涉及一种可用于药物载体、吸附分离、止血、伤口敷料的多孔壳聚糖基微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]高分子多孔微球具有丰富的孔洞结构和高比表面积的特征，使之广泛用于药物载体与控制释放、组织工程支架、催化剂载体、金属离子和气体吸附分离、止血等领域。例如马铃薯淀粉基的微孔聚多糖微球止血材料已由C.R.Bard公司商业化(商品名:ARISTATMAH);壳聚糖多孔微球负载CuI催化剂(中国专利，CN102407162B);亲水性多孔葡聚糖基微球用于药物包埋释放(中国专利，CN102258787B);金属离子印迹壳聚糖多孔微球用于金属离子的吸附分离(中国专利，CN102827380B)。这些天然高分子多孔微球的制备技术均采用了戊二醛，环氧氯丙烷等交联剂，或聚乙二醇(PEO)致孔剂。一方面，交联剂存在生物毒性的缺点，另一方面，交联剂和致孔剂的加入，交联剂与高分子的反应，以及后续洗涤清除，均需要消耗原材料，溶剂和能源，因而造成工艺复杂，成本增加，环境负担加重。
【发明内容】
[0003]本发明依次采用乳化成球，热致相分离和反相再生制备了一种壳聚糖基多孔微球。该微球由多孔的表层及内层构成。通过控制溶液组成、相分离、反相再生和干燥条件调控球的结构、形貌和大小。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其包括如下步骤:
a、分别制备凝固液、乳化剂溶液和造球料的壳聚糖稀酸溶液，并将所述凝固液预冷却至-20。。；
b、将所述壳聚糖稀酸溶液滴入到乳化剂溶液中，均质搅拌形成乳液；
c、将乳液在_60~-10°C下进行冷冻淬火热致相分离，分离的时间为4~12h，之后再加入预冷却后的凝固液，进行反相再生，洗涤并干燥，得到壳聚糖基多孔微球。
[0005]其中:
乳化剂溶液和造球料的壳聚糖稀酸溶液的使用量的体积比为10:1~3。
[0006]所述凝固液是以无机碱为溶质，以水和醇的混合物为溶剂的溶液，其中所述无机碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种，凝固液中无机碱的质量分数为1~3% ;所述醇为乙醇或乙二醇，水和醇的体积比为1~3:1。
[0007]所述造球料为壳聚糖，或1~2重量份的壳聚糖与0~1重量份的聚乙烯醇、明胶、纤维素、淀粉中至少一种的混合物。
[0008]所述壳聚糖稀酸溶液为壳聚糖溶解于稀盐酸或稀醋酸后得到的溶液；所述壳聚糖稀酸溶液中造球料的质量分数为1~2% ;所述稀盐酸或稀醋酸的质量分数均为1~2% ;所述壳聚糖的数均分子量为50 -100万，脱乙酰度不低于80%。
[0009]所述乳化剂溶液为W/0型Span 80或Span 85乳化剂溶于有机溶剂后得到的溶液。
[0010]所述有机溶剂为石油醚、矿物油或己烷。
[0011]本发明提供一种壳聚糖多孔微球的“绿色”制备方法。该方法依次包含乳化成球，热致相分离和反相再生，无需交联剂和致孔剂，节约了原材料，降低了成本；生产的微球粒径均匀，微球表面和内部孔洞丰富，互相连通。生产工艺简单，可以批量生产。天然高分子壳聚糖的来源丰富、是一类无毒无害并且在自然环境下易于降解的环境友好材料，它具有良好的生物相容性、抗菌性、止血、消炎等特性。因而该微球适用于药物载体和控制释放、金属离子吸附分离、止血等领域。
[0012]本发明的壳聚糖基多孔微球的形成的机理是壳聚糖溶液在油相中乳化成液珠后；液珠在-60~-10°C下冻成了冰珠，其中溶剂变成了冰，壳聚糖等造料聚合物发生热致相分离分散于冰相之中；然后以碱的乙醇水溶液为凝固液反相再生，将溶剂除去，再生出壳聚糖等聚合物微球。洗涤干燥后，溶剂的离去导致了孔洞的生成，得到多孔微球。
[0013]本发明所述的壳聚糖基多孔微球及制备方法的优点:
1.多孔微球表面和内部都有高度联通的多孔结构。
[0014]2.壳聚糖多孔微球的形成不需要添加交联剂，避免了交联剂可能带来的生物毒性；也无需致孔剂，工艺简单。
[0015]3.微球的多孔结构增强了球内外的物质交换效率，增强了微球的吸附能力。微球可用作伤口辅料、吸附材料。
【附图说明】
[0016]图1为壳聚糖多孔微球不同放大倍数的扫描电镜图；
图2为壳聚糖多孔微球切面的扫描电镜图；
图3为壳聚糖/PVA多孔微球不同放大倍数的扫描电镜图；
图4为壳聚糖/明胶多孔微球不同放大倍数的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例结合附图对本发明做进一步说明。
[0018]图1中(Ι-a)是壳聚糖多孔微球放大倍数为50的扫描电镜图；
图1中(Ι-b)是壳聚糖多孔微球放大倍数为100的扫描电镜图；
图1中(1-C)是壳聚糖多孔微球放大倍数为1000的扫描电镜图；
图1中(ι-d)是壳聚糖多孔微球放大倍数为3000的扫描电镜图。
[0019]图3中(3-a)是壳聚糖/PVA多孔微球放大倍数为50的扫描电镜图；
图3中(3-b)是壳聚糖/PVA多孔微球放大倍数为100的扫描电镜图；
图3中(3-c)是壳聚糖/PVA多孔微球放大倍数为1000的扫描电镜图；
图3中(3-d)是壳聚糖/PVA多孔微球放大倍数为3000的扫描电镜图。
[0020]图4中(4-a)是壳聚糖/明胶多孔微球放大倍数为50的扫描电镜图；
图4中(4-b)是壳聚糖/明胶多孔微球放大倍数为100的扫描电镜图；
图4中(4-c)是壳聚糖/明胶多孔微球放大倍数为1000的扫描电镜图； 图4中(4-d)是壳聚糖/明胶多孔微球放大倍数为3000的扫描电镜图。
[0021]实施例1壳聚糖多孔微球的制备方法包括如下步骤:
1、将I g壳聚糖溶解于10mL的lwt%的醋酸水溶液中，除泡。
[0022]2、将5gSpan 80溶解于10mL石油醚溶液中。
[0023]3、取步骤I所得的壳聚糖溶液1mL作为分散相缓慢加入步骤2所得的连续相溶液中，并高速搅拌得到乳液。
[0024]4、将乳液置于-20 0C的冷冻冰箱中冷冻淬火4小时。
[0025]5、将-20°C lwt%的NaOH乙醇水的混合凝固液倒入淬火后的乳液中，浸泡3小时。
[0026]6、离心得到壳聚糖微球，乙醇和水分别洗涤数次后干燥得到产品。
[0027]本实施例制备的壳聚糖微球，其大小和表面形貌如图1所示，微球尺寸为600 ~1000 μ m，表面具有丰富得孔洞，孔径为5 ~ 30 μ m，比表面积为10.01 m2/g。图2为微球的切面图。微球内部含有大量大小为几十微米的连通孔。孔壁厚度为几十纳米。
[0028]实施例2壳聚糖/PVA多孔微球的制备方法包括如下步骤:
1、将0.5g壳聚糖和0.5gPVA溶解于10mL的lwt%的醋酸水溶液中，除泡。
[0029]2、将5gSpan 80溶解于10mL石油醚溶液中。
[0030]3、取步骤I所得的混合溶液1mL作为分散相缓慢加入步骤2所得的连续相溶液中，并高速搅拌得到乳液。
[0031 ] 4、将乳液置于-20 0C的冷冻冰箱中冷冻淬火4小时。
[0032]5、将-20°C lwt%的NaOH乙醇水的混合凝固液倒入淬火后的乳液中，浸泡3小时。
[0033]6、离心得到壳聚糖/PVA复合微球，用乙醇和水分别洗涤数次后干燥得到产品。
[0034]本实施例制备的壳聚糖/PVA复合微球，其形貌如图3所示，微球尺寸为50 ~ 300μm，表面含有大量孔洞，孔大小为I ~ 3μηι。微球的比表面积为15.45 m2/g。
[0035]实施例3壳聚糖/明胶多孔微球的制备方法包括如下步骤:
1、将0.5 g壳聚糖和0.5g明胶溶解于10mL的lwt%的醋酸水溶液中，除泡。
[0036]2、将5gSpan 80溶解于10mL甲苯溶液中。
[0037]3、取步骤I所得的混合溶液1mL作为分散相缓慢加入步骤2所得的连续相溶液中，并高速均质搅拌得到乳液。
[0038]4、将乳液置于-20 0C的冷冻冰箱中冷冻淬火4小时。
[0039]5、将-20°C lwt%的NaOH乙醇水的混合凝固液倒入淬火后的乳液中，浸泡3小时。
[0040]6、离心得到壳聚糖/明胶复合微球，乙醇和水分别洗涤数次后真空干燥得到产品O
[0041]本实施例制备的壳聚糖/明胶复合多孔微球，其形貌如图4所示，微球尺寸为200~ 600 μ m，比表面积为14.45 m2/g，微球表面具备丰富得孔洞结构，孔大小为4 ~ 10 ym。
[0042]综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
【主权项】
1.一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: a、分别制备凝固液、乳化剂溶液和造球料的壳聚糖稀酸溶液，并将所述凝固液预冷却至-20。。； b、将所述造球料的壳聚糖稀酸溶液滴入到乳化剂溶液中，均质搅拌形成乳液； c、将所述乳液在-60~ _10°C下进行冷冻淬火热致相分离，分离的时间为4~12h，之后再加入预冷却后的凝固液，进行反相再生，洗涤并干燥，得到壳聚糖基多孔微球。
2.如权利要求1所述的一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂溶液和造球料的壳聚糖稀酸溶液的使用量的体积比为10:1~3。
3.如权利要求1所述的一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于所述凝固液是以无机碱为溶质，以水和醇的混合物为溶剂的溶液，其中所述无机碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种，凝固液中无机碱的质量分数为1~3% ;所述醇为乙醇或乙二醇，水和醇的体积比为1~3:1。
4.如权利要求1所述的一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于所述造球料为壳聚糖，或1~2重量份的壳聚糖与0~1重量份的聚乙烯醇、明胶、纤维素、淀粉中至少一种的混合物。
5.如权利要求1所述的一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于所述壳聚糖稀酸溶液为壳聚糖溶解于稀盐酸或稀醋酸后得到的溶液；所述壳聚糖稀酸溶液中造球料的质量分数为1~2% ;所述稀盐酸或稀醋酸的质量分数均为1~2% ;所述壳聚糖的数均分子量为50-100万，脱乙酰度不低于80%。
6.如权利要求1所述的一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于所述乳化剂溶液为W/0型Span 80或Span 85乳化剂溶于有机溶剂后得到的溶液。
7.如权利要求1所述的一种壳聚糖基多孔微球的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为石油醚、矿物油或己烷。
【专利摘要】本发明涉及高分子多孔材料领域，具体涉及一种可用于药物载体、吸附分离、止血、伤口敷料的多孔壳聚糖基微球的制备方法。本发明包括如下步骤：a、分别制备凝固液、乳化剂溶液和造球料的稀酸溶液，并将所述凝固液预冷却至-20℃；b、将所述壳聚糖稀酸溶液滴入到乳化剂溶液中，均质搅拌形成乳液；c、将所述乳液在-60~-10℃下进行热致相分离后，加入所述预冷却后的凝固液，进行反相再生，得到壳聚糖多孔微球。本发明具有的有益效果：多孔微球表面和内部都有高度联通的多孔结构。
【IPC分类】C08L29-08, B01J20-30, C08L3-02, C08L89-00, C08J9-28, C08L1-02, B01J20-24, C08J3-09, C08L5-08, B01J13-02
【公开号】CN104722251
【申请号】CN201510105427
【发明人】刘海清, 李济祥, 覃王
【申请人】福建师范大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月23日