一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法
2023-06-17 04:49:51 2
專利名稱：一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法
技術領域：
本發明屬於多孔材料製備技術領域，涉及一種殼聚糖微載體，尤其涉及一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法。
背景技術：
微波對材料的加熱屬於「體加熱」，不同於一般的表面加熱，從理論上來說，體加熱使材料能夠均勻受熱。微波技術已成功用於交聯羧甲基殼聚糖膜，使其能夠應用於創傷治療。採用微波技術烘乾殼聚糖膜，其速度比傳統的空氣對流加熱方式快6倍。天然高分子材料是人類最早使用的醫用材料，具有良好的生物相容性，幾乎都可降解且降解產物無毒。組織工程支架材料中，典型的天然高分子材料有膠原蛋白、殼聚糖以及明膠、海藻酸鈉等。近年來在貼壁性細胞的懸浮培養研究領域，殼聚糖支架材料的研究非常廣泛。然而，其製備方法往往僅限於常用的冷凍乾燥法。傳統的冷凍乾燥法製備出的殼聚糖支架，由於水凝膠在冷凍過程中熱傳導速率不同，導致冷凍速率和冷凍溫度對支架的影響較大，從而使得支架的孔徑在製備過程中不易控制，而且由於殼聚糖微球的界面張力很大，使得凍幹得到的殼聚糖微載體的表面易形成一層膜，使微載體在孔隙率、微觀結構以及機械性能均難以滿足貼壁性細胞的懸浮培養研究領域的要求。因此本領域迫切需要提供一種微觀結構均勻、易成型、孔隙率較高、機械性能高的多孔殼聚糖微載體。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法， 可得到高強度實心殼聚糖微載體。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案—種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，所述方法包括步驟SI、溶液的配製步驟；包括配製殼聚糖酸溶液、配製殼聚糖矽膠的混合液、配製多聚磷酸鈉溶液、配製氫氧化鈉溶液；步驟S2、高壓脈衝成球步驟；將步驟SI中的殼聚糖酸溶液和多聚磷酸鈉溶液用高壓靜電微膠囊成型儀製備微球；將微球在多聚磷酸鈉溶液中浸泡，用去離子水清洗微球直至溶液為中性，並得到白色實心微球；再將微球放入氫氧化鈉溶液中浸泡，溶解微球中的矽膠來制孔，然後用去離子水清洗微球；步驟S3、冷凍乾燥步驟；對步驟S2中所得的微球進行冷凍乾燥；一次乾燥的隔板溫度為_45°C至_15°C，時間為5-10h ;二次乾燥的隔板溫度為2-17°C，時間為I. 5-2h，即得到多孔殼聚糖微載體；步驟S4、微波輻射處理步驟；採用微波爐對步驟S3所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射。
作為本發明的一種優選方案，所述方法具體包括如下步驟步驟SI、溶液的配製步驟；配製W/V為2. 5%的殼聚糖酸溶液先量取Iml醋酸加入IOOml的容量瓶中定容， 製得V/V為I %的醋酸溶液，再稱取2. 5g殼聚糖，加入V/V為I %的醋酸溶液中即可；配製殼聚糖矽膠的混合液按照矽膠與殼聚糖的質量比Ms : MesS3 : I，稱取7. 5g矽膠，加入W/ V為2. 5 %的殼聚糖酸溶液中攪拌均勻即可；配製W/V為4. 5 %多聚磷酸鈉溶液稱取4. 5g 多聚磷酸鈉溶於IOOml的去離子水中即可；配製W/V為5. O %的氫氧化鈉溶液稱取5. Og 氫氧化鈉溶於IOOml的去離子水中即可;矽膠為Hi(SiO2) · n(H2O)；步驟S2、高壓脈衝成球步驟；將步驟SI中的W/V為2. 5 %殼聚糖酸溶液和W/V為4. 5 %多聚磷酸鈉溶液用高壓靜電微膠囊成型儀製備微球，高壓脈衝微膠囊成型儀的參數設定為電壓39-48kv，推進速度為90mm/h，脈寬為5ms，頻率為90Hz，液面距為22mm ;將微球在W/V為4. 5%的多聚磷酸鈉溶液中浸泡5h後，用去離子水清洗微球直至溶液為中性，並得到白色實心微球；再將微球放入80°C的W/V為5. 0%的氫氧化鈉溶液中浸泡I. 8h，溶解微球中的矽膠來制孔，然後用去離子水清洗微球3次；步驟S3、冷凍乾燥步驟；對步驟S2中所得的微球進行冷凍乾燥，具體參數設定為預凍溫度為_45°C，預凍時間為50min 次乾燥的隔板溫度為_25°C，時間為9h ;二次乾燥的隔板溫度為7°C，時間為I. 5-2h,即得到多孔殼聚糖微載體；步驟S4、微波輻射處理步驟；採用微波爐對步驟S3所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射I. 5min即可。作為本發明的一種優選方案，所用的殼聚糖脫乙醯度為80-91%。作為本發明的一種優選方案，所述方法得到的微載體粒徑為400-700 μ m，孔徑為 20-60 μ m，孔隙率為93%。作為本發明的一種優選方案，所述步驟S3中，先用矽膠製孔會形成一定的通道， 在進行冷凍乾燥時，以加速凍幹。作為本發明的一種優選方案，所述方法製得的多孔殼聚糖微載體用於貼壁性細胞的懸浮培養。本發明的有益效果在於本發明提出的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，採用靜電自組裝技術和矽膠致孔劑相結合來製備多孔微球，通過對高壓脈衝微膠囊成型儀的參數設定為電壓39-48kv，推進速度為90mm/h，脈寬為5ms，頻率為90Hz，液面距為22mm ;來得到圓整度高，粒徑為400-700 μ m，性能較好的微球，且製備方法簡單，易於操作。再採用在80°C的氫氧化鈉溶液中溶解微球中的矽膠來制大孔，可增大微球的孔隙率，然後將該多孔微球進行冷凍乾燥，使冰晶升華來製備小孔，從而增強微球的連通性；這樣可以克服只採用冷凍乾燥法對微球進行制孔時，孔隙率低，連通性查的缺點。最後再通過微波爐對微球進行體加熱，使殼聚糖微球發生交聯反應，形成體型網絡狀結構，從而得到高強度實心殼聚糖微載體，採用這種方法來增強機械強度，操作簡捷，成本低。本發明與現有技術相比較有以下突出優點(I)先以矽膠來制孔，更容易克服殼聚糖微球的界面張力，使微球表面形成許多孔，從而來製備孔隙率較高的微載體。同時，矽膠製孔後還可以形成一定的通道，能夠加速凍幹達到節能的效果。(2)採用微波輻射來增強殼聚糖微載體的機械性能，操作簡捷，且效果顯著。
圖I為本發明高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。實施例一請參閱圖1，本發明揭示了一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，包括如下步驟(I)、溶液的配製①、配製2. 5% (W/V，質量體積比)殼聚糖酸溶液先量取Iml醋酸加入IOOml的容量瓶中定容，製得1% (V/V，體積比)醋酸溶液，再稱取2. 5g殼聚糖，加入1% (V/V)醋酸溶液中即可；②、配製殼聚糖矽膠的混合液按照矽膠與殼聚糖的質量比Ms : 1^為3 : 1，稱取7. 5g矽膠，加入2. 5% (W/V) 殼聚糖酸溶液中攪拌均勻即可；③、配製4. 5 % (W/V)多聚磷酸鈉溶液稱取4. 5g多聚磷酸鈉溶於IOOml的去離子水中即可；④、配製5. O % (W/V)氫氧化鈉溶液稱取5. Og氫氧化鈉溶於IOOml的去離子水中即可；(2)、高壓脈衝成球將步驟(I)中的2. 5% (W/V)殼聚糖酸溶液和4. 5% (W/V)多聚磷酸鈉溶液用高壓靜電微膠囊成型儀製備微球；高壓脈衝微膠囊成型儀的參數設定為電壓39_48kv，推進速度為90mm/h，脈寬為 5ms,頻率為90Hz,液面距為22mm ；將微球在4. 5% (W/V)多聚磷酸鈉溶液中浸泡5h後，用去離子水清洗微球直至溶液為中性，並得到白色實心微球；再將微球放入80°C的5. O % (W/V)氫氧化鈉溶液中浸泡I. 8h，溶解微球中的矽膠來制孔，然後用去離子水清洗微球3次；(3)、冷凍乾燥對步驟(2)中經去離子水清洗後所得的微球進行冷凍乾燥得到多孔殼聚糖微載體；上述冷凍乾燥過程控制預凍溫度為_45°C，預凍時間為50min ；上述冷凍乾燥步驟包括兩次乾燥一次乾燥的隔板溫度為_25°C，時間為9h ;二次乾燥的隔板溫度為7°C，時間為I. 5-2h ；(4)、微波輻射處理
採用微波爐對步驟(3)所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射I. 5min即得高強度多孔殼聚糖微載體；上述的微波輻射過程微波爐的功率為160W。利用上述方法所得的高強度多孔殼聚糖微載體經掃描電鏡進行掃描，可以看出微球表面的孔徑為20-60 μ m、粒徑為400-700 μ m，且微球表面的小孔可以提高微球的連通性，孔隙率為93%，可用於貼壁性細胞的懸浮培養。本發明所用的矽膠，Hi(SiO2) · n (H2O)，200-300目，中國醫藥集團化學試劑有限公司；其餘所有試劑均為醫藥純均來自上海國藥集團。本發明所用的掃描電鏡的型號為 Quanta x50系列掃描電子顯微鏡(美國FEI公司)；所用的微波爐型號為WG800CTL23_K6 的Galanz微波爐；本發明所用的高壓靜電微膠囊成型儀，推進速度為l_99mm/h。實施例二本實施例中，所述高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法包括如下步驟步驟SI溶液的配製步驟；配製殼聚糖酸溶液；W/V可以為1% _5%。利用上述殼聚糖酸溶液配製殼聚糖矽膠的混合液；矽膠與殼聚糖的質量比 Ms Mcs 可以為 2 : I 至 5 : I。配製多聚磷酸鈉溶液。配製氫氧化鈉溶液。步驟S2高壓脈衝成球步驟；將步驟SI中的殼聚糖酸溶液和多聚磷酸鈉溶液用高壓靜電微膠囊成型儀製備微球；將微球在多聚磷酸鈉溶液中浸泡，用去離子水清洗微球直至溶液為中性，並得到白色實心微球；再將微球放入氫氧化鈉溶液中浸泡，溶解微球中的矽膠來制孔，然後用去離子水清洗微球；步驟S3冷凍乾燥步驟；對步驟S2中所得的微球進行冷凍乾燥；一次乾燥的隔板溫度為_45°C至_15°C，時間為5-10h ;二次乾燥的隔板溫度為2-17°C，時間為I. 5-2h，即得到多孔殼聚糖微載體；步驟S4微波輻射處理步驟；採用微波爐對步驟S3所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射。綜上所述，本發明提出的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，採用靜電自組裝技術和矽膠致孔劑相結合來製備多孔微球，通過對高壓脈衝微膠囊成型儀的參數設定為電壓39-48kv，推進速度為90mm/h，脈寬為5ms，頻率為90Hz，液面距為22mm ;來得到圓整度高，粒徑為400-700 μ m，性能較好的微球，且製備方法簡單，易於操作。再採用在80°C的氫氧化鈉溶液中溶解微球中的矽膠來制大孔，可增大微球的孔隙率，然後將該多孔微球進行冷凍乾燥，使冰晶升華來製備小孔，從而增強微球的連通性；這樣可以克服只採用冷凍乾燥法對微球進行制孔時，孔隙率低，連通性查的缺點。最後再通過微波爐對微球進行體加熱， 使殼聚糖微球發生交聯反應，形成體型網絡狀結構，從而得到高強度實心殼聚糖微載體，採用這種方法來增強機械強度，操作簡捷，成本低。這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。
權利要求
1.一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，其特徵在於，所述方法包括步驟Si、溶液的配製步驟；包括配製殼聚糖酸溶液、配製殼聚糖矽膠的混合液、配製多聚磷酸鈉溶液、配製氫氧化鈉溶液；步驟S2、高壓脈衝成球步驟；將步驟SI中的殼聚糖酸溶液和多聚磷酸鈉溶液用高壓靜電微膠囊成型儀製備微球； 將微球在多聚磷酸鈉溶液中浸泡，用去離子水清洗微球直至溶液為中性，並得到白色實心微球；再將微球放入氫氧化鈉溶液中浸泡，溶解微球中的矽膠來制孔，然後用去離子水清洗微球；步驟S3、冷凍乾燥步驟；對步驟S2中所得的微球進行冷凍乾燥；一次乾燥的隔板溫度為-45°C至_15°C，時間為 5-10h ;二次乾燥的隔板溫度為2-17°C，時間為I. 5-2h，即得到多孔殼聚糖微載體；步驟S4、微波輻射處理步驟；採用微波爐對步驟S3所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射。
2.根據權利要求I所述的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，其特徵在於所述方法具體包括如下步驟步驟SI、溶液的配製步驟；配製W/V為2. 5%的殼聚糖酸溶液先量取Iml醋酸加入IOOml的容量瓶中定容，製得 V/V為I %的醋酸溶液，再稱取2. 5g殼聚糖，加入V/V為I %的醋酸溶液中即可；配製殼聚糖矽膠的混合液按照矽膠與殼聚糖的質量比Ms : 1^為3 : 1，稱取7. 5g矽膠，加入W/V為2.5 %的殼聚糖酸溶液中攪拌均勻即可；配製W/V為4. 5 %多聚磷酸鈉溶液稱取4. 5g多聚磷酸鈉溶於IOOml的去離子水中即可；配製W/V為5. O %的氫氧化鈉溶液稱取5. Og氫氧化鈉溶於IOOml的去離子水中即可;矽膠為Hi(SiO2) · n(H2O)；步驟S2、高壓脈衝成球步驟；將步驟SI中的W/V為2. 5 %殼聚糖酸溶液和W/V為4. 5 %多聚磷酸鈉溶液用高壓靜電微膠囊成型儀製備微球，高壓脈衝微膠囊成型儀的參數設定為電壓39-48kv，推進速度為 90mm/h,脈寬為5ms，頻率為90Hz，液面距為22mm ;將微球在W/V為4. 5%的多聚磷酸鈉溶液中浸泡5h後，用去離子水清洗微球直至溶液為中性，並得到白色實心微球；再將微球放入 80°C的W/V為5. 0%的氫氧化鈉溶液中浸泡I. 8h，溶解微球中的矽膠來制孔，然後用去離子水清洗微球3次；步驟S3、冷凍乾燥步驟；對步驟S2中所得的微球進行冷凍乾燥，具體參數設定為預凍溫度為_45°C，預凍時間為50min 次乾燥的隔板溫度為_25°C,時間為9h ;二次乾燥的隔板溫度為7°C,時間為I.5-2h,即得到多孔殼聚糖微載體；步驟S4、微波輻射處理步驟；採用微波爐對步驟S3所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射I. 5min即可。
3.根據權利要求2所述的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，其特徵在於所用的殼聚糖脫乙醯度為80-91%。
4.根據權利要求2所述的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，其特徵在於所述方法得到的微載體粒徑為400-700 μ m,孔徑為20-60 μ m,孔隙率為93%。
5.根據權利要求2所述的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，其特徵在於所述步驟S3中，先用矽膠製孔會形成一定的通道，在進行冷凍乾燥時，以加速凍幹。
6.根據權利要求2所述的高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，其特徵在於所述方法製得的多孔殼聚糖微載體用於貼壁性細胞的懸浮培養。
全文摘要
本發明揭示了一種高強度多孔殼聚糖微載體的製備方法，包括步驟S1、溶液的配製步驟；包括配製殼聚糖酸溶液、配製殼聚糖矽膠的混合液、配製多聚磷酸鈉溶液、配製氫氧化鈉溶液；步驟S2、高壓脈衝成球步驟；步驟S3、冷凍乾燥步驟；對步驟S2中所得的微球進行冷凍乾燥；一次乾燥的隔板溫度為-45℃至-15℃，時間為5-10h；二次乾燥的隔板溫度為2-17℃，時間為1.5-2h，即得到多孔殼聚糖微載體；步驟S4、微波輻射處理步驟；採用微波爐對步驟S3所得的殼聚糖多孔微載體進行微波輻射。本發明先以矽膠來制孔，更容易克服殼聚糖微球的界面張力，使微球表面形成許多孔，從而來製備孔隙率較高的微載體。同時，矽膠製孔後還可以形成一定的通道，能夠加速凍幹達到節能的效果。
文檔編號C08J9/36GK102604148SQ20121009226
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者劉寶林, 劉連軍, 李濟寧, 李琳, 韓寶三 申請人:上海理工大學