[發明專利]基于乳化液膜傳質制備單分散性海藻酸鈣微球的方法

有效

• 申請號: 201610529286.1
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN106040117B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 牟川淋;余亞蘭;戴一陽
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;A61K9/16;A61K47/36;A61K47/32;A61L31/04;C08J3/12
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技術領域

本發明屬于高分子微球制備領域，特別涉及一種基于乳化液膜傳質制備單分散性的海藻酸鈣微球的方法。

背景技術

海藻酸鹽由于其來源廣泛，無毒性，優良的生物相容性和生物可降解性以及良好的水溶性，使其在生物和醫藥領域受到廣泛的關注，其中海藻酸鈉是最常見的海藻酸鹽。海藻酸鈉是由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古羅糖醛酸(G)的線型共聚物，其分子鏈中的古羅糖醛酸殘基可以很容易地與二價陽離子發生交聯反應，如海藻酸鈉可以和Ca²⁺交聯生成海藻酸鈣凝膠。海藻酸鈣微球由于其尺寸小且比表面積大，可以作為載體用于包載多種活性物質，包括無機納米顆粒以及蛋白質和細胞等生物活性材料，還能作為栓塞材料等，因而在生物醫藥領域內具有重大的應用前景。

傳統制備海藻酸鈣微球的方法是將海藻酸鈉溶液直接滴入氯化鈣溶液中形成海藻酸鈣微球。由于受針頭直徑和海藻酸鈉溶液黏度的限制，所得的凝膠微球尺寸較大，大多在毫米級，其傳質性能受到限制；同時由于該交聯反應發生在流動過程中，容易造成微球的球形度難以控制，同時其制備的可重現性也較差。隨后，為了提高海藻酸鈣微球的傳質效率，減小微球尺寸，多種技術也被用于海藻酸鈣微囊的制備，如靜電液滴生成技術和膜乳化技術等。這些方法能夠有效的減小海藻酸鈣微球的尺寸，然而這些方法也難以精確地控制其尺寸和形狀。

近年來興起的微流控乳化技術可以制備尺寸在數十至數百微米尺寸的單分散性的液滴，為制備尺寸相對較小，具有良好單分散性和球形度的海藻酸鈣微球提供了有利的基礎。目前報道的利用微流控技術制備海藻酸鈣微球主要有以下三種方法：(1)外部交聯法。按照交聯劑的引入方式可以分為兩種。一種是將交聯劑溶解在油相(連續相)中，水/油乳液生成之后，作為交聯劑的Ca²⁺從油相中逐漸擴散到水相中，引起海藻酸鹽的交聯反應(見H.Zhang et al,Journal of the American Chemical Society,2006,128,12205-12210)。隨著Ca²⁺從連續相中逐漸擴散到水相中，凝膠化過程從液滴表面向液滴內部推進，液滴表面開始出現“起皮”現象，得到的微球或微囊表面并不光滑，并且整個微球的凝膠網絡結構不均一。第二種方式是將交聯劑溶解在裝置外的水相凝固浴中，將微流控制備的海藻酸鈉乳液收集到凝固浴中；或者在裝置下游引入水相凝固浴，在流動過程中使海藻酸鈉液滴沉降到凝固浴中，固化成海藻酸鈣微球(見K.–S.Huang et al,Lab on a Chip,2006,6,954-957)。該法中的乳液凝膠化過程發生在液滴從油相轉入水相的過程中，容易發生變形，影響其球形度。(2)內部交聯。內部交聯的方法一般是使用碳酸鈣納米顆粒作為鈣源與海藻酸鈉溶液混合作為內相，溶解有有機酸(如醋酸)的油作為外相，并在微流控裝置中形成油包水的乳液，隨后有機酸的擴散使碳酸鈣釋放出鈣離子與海藻酸鈉交聯(見W.–H.Tan et al,Advanced Materials,2007,19,2696-2701)。這種方法主要存在兩方面的限制：一是碳酸鈣納米顆粒的沉淀和均勻分散問題；二是用該法制備的海藻酸鈣微球機械強度較差。另外，碳酸鈣納米顆粒的細胞毒性使其不適合制備包載有細胞的海藻酸鈣微球。(3)混合交聯法。混合交聯法可以分為兩種方式。第一種方式是乳液混合交聯法。乳液混合交聯法是在兩個獨立的通道內分別生成了單分散的海藻酸鈉液滴和氯化鈣液滴；接著，在合成通道里使兩種液滴發生聚并來引發交聯反應生成海藻酸鈣微球(見K.Liu et al,Langmuir,2006,22,9453–9457)。該方法的可行性依賴于兩種液滴碰撞的可能性，其控制方法復雜；另一方面，液滴融合過程中流動狀態對最終海藻酸鈣微球的球形度影響較大。另外一種方式是原位混合交聯法。通過原位混合交聯法制備海藻酸鈣微球的微流控裝置包含兩個十字通道和一個合成通道(見J.H.Xu,et al,Langmuir,2006,22,7943–7946)。在第一個連接處，海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液分別作為兩股側流，中間的通道注入去離子水將兩股側流隔開以避免其接觸。接著，三種水相的混合流體在第二個連接處被從兩側注入的油相聚焦剪切成單分散的液滴。隨后在合成通道內，液滴中的海藻酸鈉和氯化鈣反應生成海藻酸鈣微球。混合交聯法制備出的海藻酸鈣微球的凝膠網絡的均勻性較差，同時存在反應失控堵塞微通道的風險。近年來，還有研究者報道了一種基于凝膠/液滴界面離子傳質過程制備海藻酸鈣微球的方法(見H.Hirama,et al,Langmuir,2012,29,519-524)，然而其需要的凝膠板的制備過程繁瑣，難以實現批量化連續生產。