一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体及其制备方法。本发明专利技术独创性地在阴离子多聚糖微球内部构建石墨烯支架结构，通过调控投料比与高压喷射条件实现对产物微球的粒径与复合结构的精细调控；工艺条件简单便捷、原料成本低。本发明专利技术的方法：避免使用具有毒性、且难易清除的表面活性剂和化学交联剂；使用高价阳离子交联剂，配合石墨烯分子与多聚糖链间的物理作用，一次固化成形获得稳定的球形结构。可显著增强微球的结构稳定性，使其更耐受人体生理盐环境；可将载体制备和药物负载分离开来，实现在温和条件下后载药，最大限度的保护药物结构与功能的完整；可显著提高载药量，并实现缓慢释放。因此本发明专利技术具有广泛的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于控/缓释药物微载体领域，具体涉及一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体及其制备方法。
技术介绍
(1)阴离子多聚糖及其衍生物微球载体的制备技术阴离子多聚糖(羧甲基壳聚糖、海藻酸钠、肝素、透明质酸等)具有良好的生物相容性、生物可降解性，是一类优秀的药用载体材料。其微球制备方法主要包括乳液法、喷雾干燥法等。为了避免乳化剂、交联剂残留的毒、负影响，首选温和高效的分散造粒和物理交联方法。针对不同的应用环境，匹配多聚糖载体降解与药物释放是技术难点。(2)石墨烯及其衍生物与多聚糖的共混技术石墨烯是一种具有单原子厚度的二维纳米材料，由于其具备优异的物理化学性能，最初被广泛应用于化工、能源领域。近年来，经研究证明纯化的石墨烯及其衍生物具有低细胞、组织毒性，并且其活泼的表面能高效吸附蛋白质、多肽、脱氧核糖核酸等。将石墨烯及其衍生物与阴离子多聚糖共混，经化学、物理交联反应可获得复合水凝胶，或经乳化、原位交联方法可制备的不同尺寸的微球。而在不使用表面活性剂的条件下，制备粒径分散均匀、尺寸可控的石墨烯/阴离子多聚糖微球的技术未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法。本专利技术针对单一聚阴离子多聚糖微球载体载药量低、控制释放困难，并且应用于人体生理环境时，可能存在载体结构迅速崩解，药物快速释放，导致生物利用率低、副作用明显等缺点，提供了一种粒径大小可控，结构稳定、能耐受人体电解质环境，同时具备高载药量，并实现缓慢释放的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体。本专利技术具有工艺条件简单便捷、原料成本低等优点，制备的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体，具备广谱高效载药性，并且释放速率可控性，能显著提升药物的生物利用率；减少由于突释、频繁给药带来的毒、负作用；在确保治疗效果的同时，减轻病患的经济压力。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法，包括以下步骤：(1)配置改性石墨烯与阴离子多聚糖匀质混合液；(2)配合微量注射泵，在高压静电场下喷射出粒径尺寸可控的微液滴；(3)利用高价阳离子溶液交联固化、经离心、纯化清洗、干燥，收集产物，即为石墨烯/阴离子多聚糖复合微球。优选的，所述的阴离子多聚糖为羧甲基壳聚糖、海藻酸钠、肝素或透明质酸；优选的，所述的改性石墨烯为氧化石墨烯。所述的改性石墨烯在混合液中的浓度为2～20mg/mL；更优选为5mg/mL；所述的改性石墨烯与阴离子多聚糖的质量比为1：(5～20)；更优选为1：(8～10)。优选的，所述的微量注射泵的进样速度为2～10mL/h；更优选为3mL/h；优选的，所述的高价阳离子溶液为氯化钙水溶液。优选的，所述的喷射装置为配有金属针头的塑料注射器。优选的，所述的静电场由高压发生器产生。所述的静电场的电压为5～25kV；更优选为10kV。优选的，所述的离心条件根据微球制备条件不同，大于能分离出产物微球的最低转速；所述的纯化的条件为去离子水清洗；所述干燥的条件为冷冻干燥。以制备氧化石墨烯/羧甲基改性壳聚糖微球为例：在室温条件下(25℃)，将氧化石墨烯(GO)，羧甲基壳聚糖(CMCS)加入去离子水中，超声共混均匀，投料CMCS：50mg/mL，GO：5mg/mL；在微量注射泵的驱动下(3mL/h)，混合溶液经金属喷嘴(Φ＝250μm)进入静电场(电场电压10kV，极板距离20cm)，分散成小液滴；在氯化钙溶液中发生物理交联、固化成形。经离心收集、纯化，可得粒径优于200μm的微球。产物微球粒径大小与分布，受CMCS与GO投料比与配比、进样速度及其静电场力调控。作为一种优选方案，上述制备方法中，所述静电场由高压发生器产生。作为一种优选方案，上述制备方法中，所述喷射装置为配有金属针头的塑料注射器。作为一种优选方案，上述制备方法中，所述进样速度由微量注射泵控制。一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体，通过上述制备方法制备得到。所得到的复合微球的粒径为优于200μm。所述的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体在载药中的应用。所述的石墨烯/阴离子多聚糖微球能高效吸附多种大分子药物(蛋白质、多肽、抗生素)；并且在模拟体液环境中维持结构稳定、药物释放速率缓慢可控。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术独创性地在阴离子多聚糖微球内部构建石墨烯支架结构，通过调控投料比与高压喷射条件实现对产物微球的粒径与复合结构的精细调控。与现有乳化、化学交联方法制备的石墨烯/多聚糖复合微球相比，本专利技术所属方法(1)避免使用具有毒性、且难易清除的表面活性剂和化学交联剂；(2)使用高价阳离子交联剂，配合石墨烯分子与多聚糖链间的物理作用，一次固化成形获得稳定的球形结构。与离子交联纯阴离子多聚糖微球载体相比，本专利技术所属方法(1)可显著增强微球的结构稳定性，使其更耐受人体生理盐环境；(2)可以将载体制备和药物负载分离开来，实现在温和条件下后载药，最大限度的保护药物结构与功能的完整；(3)可显著提高载药量，并实现缓慢释放。因此本专利技术具有广泛的推广应用价值。附图说明图1是氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖(GO/CMCS)复合微球的形貌表征；其中，(A)生理盐水浸泡GO/CMCS外观图；(B)生理盐水浸泡GO/CMCS光学显微镜图；(C，D)冷冻干燥GO/CMCS扫描电子显微镜图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1在室温条件下(25℃)，将氧化石墨烯(GO)，羧甲基壳聚糖(CMCS)加入去离子水中，超声共混均匀，投料CMCS：50mg/mL，GO：5mg/mL；在微量注射泵的驱动下(3mL/h)，CMCS/GO混合溶液经金属喷嘴(Φ＝250μm)进入静电场(电场电压10kV，极板距离20cm)，分散成小液滴；在氯化钙溶液中发生物理交联、固化成形。经离心收集、纯化，可得粒径优于200μm的微球。即为氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复合微球。产物微球粒径大小与分布，受CMCS与GO投料比与配比、进样速度及其静电场力调控。结果如图1所示。图1是氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖(GO/CMCS)复合微球形貌表征：(A)生理盐水浸泡GO/CMCS外观图；(B)生理盐水浸泡GO/CMCS光学显微镜图；(C，D)冷冻干燥GO/CMCS扫描电子显微镜图。由图1可知，使用上述方法可成功制备出粒径分布均匀、尺寸大小优于200μm的黑色微球；其微球结构能稳定存在于生理盐水中；微观结构表征结果冷冻干燥后的微球表层致密，内部疏松多孔。载药与体外释放实验中，产物微球能有效吸附模型药物——加替沙星(GFLX)，载药量最高达到0.45mg/mg，比在类似条件下制备的相同粒径大小的纯羧甲基壳聚糖微球有近350％的提升；同时该复合载体能在模拟体液环境中维持良好的结构稳定性，明显优于1小时内快速崩解的纯羧甲基壳聚糖微球，24小时内该复合微球能以较慢的速度，释放出更多的药物。实施例2在室温条件下(25℃)，将氧化石墨烯(GO)，海藻酸钠(ALG)加入去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)配置改性石墨烯与阴离子多聚糖匀质混合液；(2)配合微量注射泵，在高压静电场下喷射出粒径尺寸可控的微液滴；(3)利用高价阳离子溶液交联固化、经离心、纯化清洗、干燥，收集产物，即为石墨烯/阴离子多聚糖复合微球。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)配置改性石墨烯与阴离子多聚糖匀质混合液；(2)配合微量注射泵，在高压静电场下喷射出粒径尺寸可控的微液滴；(3)利用高价阳离子溶液交联固化、经离心、纯化清洗、干燥，收集产物，即为石墨烯/阴离子多聚糖复合微球。2.根据权利要求1所述的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法，其特征在于：所述的阴离子多聚糖为羧甲基壳聚糖、海藻酸钠、肝素或透明质酸。3.根据权利要求1所述的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法，其特征在于：所述的改性石墨烯为氧化石墨烯。4.根据权利要求1～3任一项所述的石墨烯/阴离子多聚糖复合微球载体的制备方法，其特征在于：所述的改性石墨烯在混合液中的浓度为2～20mg/mL。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：施云峰，薛巍，陆雪飞，闫昕，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44