一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法技术

本发明专利技术属于高分子材料和生物医用材料领域，特别是涉及一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核‑壳微球的方法。其特征在于包括如下步骤：首先配制氯化钙/壳聚糖混合溶液和海藻酸钠溶液，再通过微量注射器将其氯化钙/壳聚糖混合溶液滴加到海藻酸钠溶液中，放置形成微球，取出微球，再用蒸馏水清洗，最后得到壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核‑壳微球。该方法具有制备工艺简单，制备步骤简化，设备简易，制备条件温和，易于控制，可重复性好，无需后处理、成本低廉等优点。本发明专利技术采用天然高分子材料作为制备原料，具有来源丰富、绿色环保、生物相容性良好、无毒性、生物可降解性以及价格低廉等特点和优点，生物医学领域具有十分良好的应用价值。

A method of preparing chitosan / alginate natural polymer core shell microspheres by one-step method

The invention belongs to the field of polymer materials and biomedical materials, especially relates to a method for preparing chitosan / alginate natural polymer core shell microspheres by one-step method. It is characterized by comprising the following steps: firstly, preparing calcium chloride / chitosan solution and sodium alginate solution, and then through the micro syringe the calcium chloride / chitosan mixed solution is dripped into the sodium alginate solution, which are placed out of microspheres, microspheres, and then distilled water cleaning, finally get the chitosan / alginate natural polymer core shell microspheres. The method has the advantages of simple preparation process, simple preparation steps, simple equipment, mild preparation conditions, easy control, good repeatability, no need of post-treatment, low cost, etc.. The invention adopts natural polymer as raw material preparation, with a rich source of green environmental protection, good biocompatibility, non-toxic characteristics, biodegradability and low price and advantages, has very good application value in the biomedical field.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料和生物医用材料领域，特别是涉及一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法。
技术介绍
天然高分子材料具有来源丰富、具有良好的生物相容性和生物降解性、无毒副作用等性能特点和优点，被广泛用于生物医用材料领域。壳聚糖是一种来源广泛的生物多糖类物质，具有良好的生物相容性、可生物降解性、无毒性等优良性质。并且，壳聚糖是一种阳离子聚电解质氨基多糖，壳聚糖具有pH刺激响应性溶解-不溶转变性能：当溶液的pH<6.0左右时，壳聚糖分子链上的氨基能够质子化使壳聚糖发生溶解，而当溶液的pH升高(pH>6.0)，壳聚糖分子链上的氨基去质子化变为不溶状态的凝胶。利用壳聚糖的这种特性，Guo等人将硫化锌量子点与壳聚糖混合制备硫化锌量子点/壳聚糖分散液，分散液被注入一个简单的气-液微流体装置中被剪切成液滴进入氢氧化钠溶液中，得到硫化锌量子点/壳聚糖复合微球[高分子材料科学与工程，2015，31(11)：146-150]。另外，海藻酸钠也是一种产量丰富的生物多糖类物质，具有良好的生物相容性、生物可降解性等性能；海藻酸钠是一种阴离子聚电解质天然多糖，它可以与离子交联剂(例如Ca2+)作用形成水凝胶，其中氯化钙是最常用来形成海藻酸水凝胶的离子交联剂之一[ProgressinPolymerScience，2012，37，106-126]。Davarci等人将海藻酸钠溶液滴入氯化钙溶液(氯化钙溶于水和甘油混合溶剂中)中形成海藻酸钙微球，并研究了海藻酸钠和氯化钙溶液粘度以及氯化钙溶液表面张力对海藻酸钙微球形成的影响[FoodHydrocolloids，2017，62：119-127]。相对于单层结构的微球，核-壳结构的微球能提高物质包埋和控制释放性能，甚至可以实现物质分层包埋与分层控制释放，在生物医用领域具有更广阔的应用前景。目前，核-壳结构的微球主要采用两步法进行制备，即第一步首先制备核-壳结构微球的内核，然后第二步再制备核-壳结构微球的外壳，从而得到所需的核-壳结构微球；例如Wang等人采用单乳化法制备了装载对乙酰氨基酚的聚(乳酸-羟基乙酸)核微球，然后将核微球和人血清白蛋白分散在海藻酸钠溶液中，用注射器滴加到氯化钙溶液中形成包埋人血清白蛋白的海藻酸壳，得到了内核包埋对乙酰氨基酚和外壳包埋人血清白蛋白的核-壳结构微球[CarbohydratePolymers，2010，79：437-444]。另外，有少量研究者为了简化核-壳结构微球的制备方法，开展了采用一步法制备高分子核-壳微球的探索研究；例如Lim等人采用基于溶剂蒸发的双乳化法一步法制备得到了核-壳结构的海藻酸–聚(乳酸-乙醇酸)和海藻酸–聚(L-乳酸)微球，用于水溶性药物的传输[BiomaterialsScience，2013，1：486–493]，然而该方法的制备过程中引入二氯甲烷/司班80溶液和聚乙烯醇作为乳化剂，需要离心和漂洗等后处理步骤去除乳化剂。还有人通过一步聚合的方法将两种或多种小分子单体在一定条件下引发聚合，制备出高分子核-壳结构微球[JournalofMaterialsChemistryC，2013，1：3802-3807]，但是该方法聚合条件较为复杂，制备过程难以控制。综上所述，高分子核-壳结构微球在分层包埋和控制释放方面具有良好的应用前景，而采用一步法制备高分子核-壳结构微球能够有效简化核-壳结构微球制备过程和生产工艺。本专利技术一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法，该方法具有制备工艺简单，制备步骤简化，设备简易，制备条件温和，易于控制，可重复性好，无需后处理、成本低廉等优点。本专利技术采用天然高分子材料为制备原料，具有来源丰富、绿色环保、生物相容性良好、无毒性、生物可降解性以及价格低廉等特点和优点，核-壳微球的制备是在室温水溶液环境下进行，经济环保，绿色无毒，这种核-壳结构微球在生物医学领域具有十分良好的应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法，该方法具有制备工艺简单，制备步骤简化，设备简易，制备条件温和，易于控制，可重复性好，无需后处理、成本低廉的优点。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法，其特征在于包括如下步骤：首先配制氯化钙/壳聚糖混合溶液和海藻酸钠溶液，再通过微量注射器将其氯化钙/壳聚糖混合溶液滴加到海藻酸钠溶液中，并使氯化钙/壳聚糖混合溶液完全浸没在海藻酸钠溶液中，放置形成微球，取出微球，再用蒸馏水清洗，最后得到壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球。更进一步地，一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配制氯化钙/壳聚糖混合溶液：取10g～30g壳聚糖固体粉末，加入到500～600mL去离子水中，常温下搅拌1～2小时，然后加入摩尔浓度为0.5～1.2mol/L的盐酸溶液调节溶液的pH为5.0～5.5，并搅拌5～10小时至壳聚糖充分溶解，再经过砂芯漏斗过滤，配制得到质量体积比浓度为2～5％(w/v)的壳聚糖溶液；取0.222g～3.33g氯化钙固体粉末，加入到50～100mL上述壳聚糖溶液中，室温下搅拌2～3小时至氯化钙完全溶解，配制得到氯化钙摩尔浓度为0.04～0.3mol/L的氯化钙/壳聚糖混合溶液；(2)配制海藻酸钠溶液：取1g～6g海藻酸钠固体粉末，边搅拌边加入到100～150mL去离子水中，然后搅拌2～3小时至海藻酸钠充分溶解，然后采用摩尔浓度为0.5～1.2mol/L的氢氧化钠溶液，以及摩尔浓度为0.5～1.2mol/L的盐酸溶液调节海藻酸钠溶液的pH为9～11，再经过砂芯漏斗过滤，配制得到质量体积比浓度为1～4％(w/v)的海藻酸钠溶液；(3)一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球：用容量为1mL的微量注射器取步骤(1)中所配制的氯化钙/壳聚糖混合溶液0.5～1.0mL，将混合溶液以10～20滴/分钟的速度逐滴加入到步骤(2)中所配制的海藻酸钠溶液中，并使氯化钙/壳聚糖混合溶液的液滴完全浸没于海藻酸钠溶液中，然后将其在室温下放置20分钟～2小时后形成微球，最后取出微球用蒸馏水清洗3-6次，制备得到壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球。本专利技术的技术原理：这种壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球微球的制备方法同时利用海藻酸钠可以与钙离子形成凝胶，以及壳聚糖所具有的pH刺激响应性能形成凝胶，采用简单方便的一步法制备得到一种具有核-壳结构的壳聚糖/海藻酸钠天然高分子微球。壳聚糖是一种阳离子聚电解质氨基多糖，具有pH刺激响应性溶胶-凝胶转变性能，当溶液的pH<6.0左右时，壳聚糖分子链上的氨基能够质子化使壳聚糖发生溶解；当升高溶液的pH(pH>6.0左右)，壳聚糖分子链上的氨基去质子化变为不溶状态；因此可以利用壳聚糖的这种pH刺激响应性溶胶-凝胶转变性能，通过改变溶液pH形成壳聚糖微球。海藻酸钠是一种阴离子聚电解质天然多糖，它可以与离子交联剂(例如Ca2+)反应形成水凝胶，可以利用海藻酸钠与氯化钙之间的反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核‑壳微球的方法，其特征在于包括如下步骤：首先配制氯化钙/壳聚糖混合溶液和海藻酸钠溶液，再通过微量注射器将其氯化钙/壳聚糖混合溶液滴加到海藻酸钠溶液中，并使氯化钙/壳聚糖混合溶液完全浸没在海藻酸钠溶液中，放置形成微球，取出微球，再用蒸馏水清洗，最后得到壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核‑壳微球。

【技术特征摘要】
1.一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法，其特征在于包括如下步骤：首先配制氯化钙/壳聚糖混合溶液和海藻酸钠溶液，再通过微量注射器将其氯化钙/壳聚糖混合溶液滴加到海藻酸钠溶液中，并使氯化钙/壳聚糖混合溶液完全浸没在海藻酸钠溶液中，放置形成微球，取出微球，再用蒸馏水清洗，最后得到壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球。2.根据权利要求1所述的一种采用一步法制备壳聚糖/海藻酸钠天然高分子核-壳微球的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配制氯化钙/壳聚糖混合溶液：取10g～30g壳聚糖固体粉末，加入到500～600mL去离子水中，常温下搅拌1～2小时，然后加入摩尔浓度为0.5～1.2mol/L的盐酸溶液调节溶液的pH为5.0～5.5，并搅拌5～10小时至壳聚糖充分溶解，再经过砂芯漏斗过滤，配制得到质量体积比浓度为2～5％(w/v)的壳聚糖溶液；取0.222g～3.33g氯化钙固体粉末，加入到50～100mL上述壳聚糖溶液中，室温下搅拌2～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺峰，周晶，刘慧，董梦，秦超然，雷健，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42