CN1208350C - 一种纳米尺寸壳聚糖的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造纳米级尺寸阳离子聚多糖的方法。聚多糖(又名壳聚糖)是甲壳素的衍生物,也自然界唯一存在带正电荷的天然高分子材料。它是仅次于纤维素的第二大糖。该材料由于具有诸多优异特性,而广泛用于生物医学、化妆品工业、环境保护、食品工业和化学工业等领域。随科学技术的迅速发展,社会对这类材料的应用特性和领域,尤其是超微粒径方面,提出了更高的要求。而现有的专利报导只涉及大于0.2微米粒径产品的制造技术。(粒子直径小于0.1微米,即小于100nm时才属于纳米材料)。本发明的特征是,应用超声空化技术、离子移变技术、溶胶—凝胶技术等,合成出了具有纳米尺寸的阳离子聚多糖。经10万倍透射式电子显微镜检测,产物为类球粒子,粒径分布在3-50nm间。主区粒径10-22nm。95%以上的粒子直径均小于100nm。产物具有优良的生物亲和性、抑菌能力、止血功能和稳定性的纳米粒子结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米尺寸壳聚糖的制造方法。
背景技术
天然甲壳素材料,由于具有优异的生物医学特性、对重金属离子的螯合特性、超滤膜特性、离子交换特性、成膜性、吸湿性、防静电和防尘等诸多的优异应用特性,而广泛用于生物医学、化学化工、化妆品工业、食品工业、环保治污、现代农业和轻工业等领域。本发明涉及的壳聚糖是甲壳素的衍生物,其水溶性更佳,应用领域更广泛。
近代纳米技术的开发和应用,已为材料的超微开发提供了一个全新的理论、技术和应用基础。在原子和分子尺寸范围内的纳米结构物质,由于量子效应、小尺寸效应、表面和界面效应、以及隧道效应,可使纳米尺寸化的物质,在应用特性方面发生巨大的和质的变化。如数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修复损伤组织。药物粒子的纳米化能改变人体对药物的吸收方式和途径,可提高穿越生物膜屏障的能力,直接进入人体细胞内;在相同条件下,纳米药物的疗效会比普通粒径同类药物提高5-10倍。
现代科学技术的迅速发展,迫切需要纳米级的甲壳素及其衍生物材料,即要求其粒子粒径小于0.1微米即小于100nm的材料。而现有的工艺技术,所生产出的甲壳素及其衍生物的材料,其粒子粒径都在大于0.2微米的范围,并非是纳米级的材料。
发明内容
本发明的目的在于:为广大用户提供一种工艺流程短、便于操作、产品质量好的纳米级壳聚糖材料的制造方法。
本发明的目的是通过实施下述技术工艺来实现的:
一种纳米尺寸壳聚糖的制造方法,依序由第一步A料的制备工艺、第二步B料的制备工艺、第三步C料的制备工艺、第四步D料的制备工艺、第五步纳米尺寸壳聚糖溶胶的制取工艺组成,其特征在于:
第一步A料的制备工艺,是将壳聚糖13-300重量份、去离子水180-1000重量份、有机酸5-100重量份,置于配有迥流冷凝器的反应釜中,在30℃-35℃、1000-2000转/min强搅拌作用及超声波共同作用下溶解1-1.5小时,再加入非离子表面活性剂2-150重量份,然后将釜温在1.5小时内逐步提升至87℃-90℃,保持此温度0.5-1.0小时,则固体物质基本溶解,趁热过滤,滤出物料为呈浅棕色微透明粘稠液体,其PH值为5,称其为A料;
第二步B料的制备工艺,是将制备的A料,用去离子水溶解稀释,在1000-2000转/min强搅拌作用及超声波共同作用下,使其溶解稀释1-1.5小时,制成0.1-40%浓度的A料粒子溶液,将其称为B料;
第三步C料的制备工艺,是用去离子水,将浓度56-60%的三聚磷酸钠,在常温下稀释成浓度为1.0-0.01%的溶液,称C料;
第四步D料的制备工艺,是将制备的B料装入配有迥流冷凝器的反应釜中,在25℃-50℃温度、30-40转/min搅拌作用下,将C料以B料/C料=1/0.1~1/50的配比量,在0.5-1.5小时内逐步加入到B料中,获得浅肉色透明溶液,其PH值为6,称为D料;
第五步纳米尺寸壳聚糖溶胶的制取工艺,是将制备的D料取100-1000重量份,在常温下用浓度为0.1-10%的氢氧化铵逐步中和,物料溶液的PH值由6调至6.2-6.3,得到含有云雾状悬浮的类球形粒子、粒径分布为3-50nm、主区粒径10-22nm、有95%以上粒子的粒径小于100nm的壳聚糖溶胶,称为纳米尺寸的壳聚糖溶胶。
本发明的附加技术特征是:
①工艺中所用有机酸,可为各类氨基酸、乳酸、甲酸、乙酸、柠檬酸、硼酸。
②工艺中所用非离子表面活性剂,为平平加OS-15或JFC或其它脂肪类聚氧乙烯基醚。
③工艺中所用超声波作用,为由超声波发生器发出的40W、60W、80W及100W的超声波。
④将制取的纳米尺寸壳聚糖溶胶,用喷雾干燥法制得纳米尺寸的壳聚糖干粉。
本发明的优点在于:用本发明方法制造的壳聚糖材料,以其纳米尺寸和结构的优异特性,展现在生物医学、物理学和化学的广大应用领域。如在移植器官外面涂上纳米级的壳聚糖,将可预防移植器官的排异性;纳米化的壳聚糖粒子可大量、稳定地携载DNA;不同条件下又可有效分离出保留原有分子完整性的粒子;由于壳聚糖材料的纳米尺寸化,可极大地提高它原有药物的疗效及其应用领域。就本工艺方法而论,具有工艺流程短、方便操作、产品质量好的特点,可以生产出具有95%以上的壳聚糖的粒子其粒径小于100nm的优质壳聚糖材料。
具体实施方式
第一步壳聚糖的酸溶解制备A料:
取50公斤壳聚糖、20公斤含量为85-90%的乳酸、1,25公斤硼酸和1000公斤去离子水,一并放入配有迥流冷凝器的反应釜中,在30℃-35℃、1000转/min强搅拌作用及80W超声波的共同作用下溶解1.5小时,接着补加10公斤JFC,并在相同的强搅和超声波作用条件下,用1.5小时逐步将釜温升至87℃-90℃,然后保温1小时,固体物基本溶解趁热过滤,滤出液体为浅棕色微透明粘稠液,PH值为5,称为A料;滤除残渣为未反应的壳聚糖碎片,经处理后重新使用;
第二步B料的制备:
用去离子水将100公斤A料,在1000转/min强搅拌作用及100W超声波的共同作用下,溶解稀释成浓度为10%的A料溶液;
第三步C料的制备:
取10公斤浓度为56-60%的三聚磷酸钠,在常温下用去离子水将其溶解稀释成浓度为0.1%的溶液,称为C料;
第四步D料的制备:
取500公斤B料装入配有迥流冷凝器的反应釜中,在50℃温度、30转/min搅拌作用下,将C料在1.5小时的时间内、按B料/C料=1/6.5的比例量逐步加入到B料中,得到PH值为6的浅肉色透明液体,称为D料;
第五步中和反应(即纳米尺寸壳聚糖溶胶的制取工艺):
将400公斤D料置于反应釜中,在常温和40转/min的搅拌作用下,用浓度为0.5%的氢氧化铵溶液逐步加滴D料,将物料的PH值由6调至6.2-6.3,获得微浊悬浮液,用10万倍透射式电子显微镜检测,该产物为类球形粒子,粒径分布在3-50nm之间,主区粒径为10-22nm,有95%的粒子粒径在100nm以下,即为纳米尺寸或称纳米级壳聚糖溶胶。
还可以将制得的纳米级壳聚糖溶胶,在50℃温度条件下,用喷雾干燥法将其制成浅肉色的壳聚糖干粉。
Claims (5)
1、一种纳米尺寸壳聚糖的制造方法,依序由第一步A料的制备工艺、第二步B料的制备工艺、第三步C料的制备工艺、第四步D料的制备工艺、第五步纳米尺寸壳聚糖溶胶的制取工艺组成,其特征在于:
第一步A料的制备工艺,是将壳聚糖13-300重量份、去离子水180-1000重量份、有机酸5-100重量份,置于配有迥流冷凝器的反应釜中,在30℃-35℃、1000-2000转/min强搅拌作用及超声波共同作用下溶解1-1.5小时,再加入非离子表面活性剂2-150重量份,然后将釜温在1.5小时内逐步提升至87℃-90℃,保持此温度0.5-1.0小时则固体物质基本溶解,趁热过滤,滤出物料为呈浅棕色微透明粘稠液体,其PH值为5,称其为A料;
第二步B料的制备工艺,是将制备的A料用去离子水溶解稀释,在1000-2000转/min强搅拌作用及超声波共同作用下,使其溶解稀释1-1.5小时,制成0.1-40%浓度的A料粒子溶液,将其称为B料;
第三步C料的制备工艺,是用去离子水将浓度56-60%的三聚磷酸钠,在常温下稀释成浓度为1.0-0.01%的溶液,称C料;
第四步D料的制备工艺,是将制备的B料装入配有迥流冷凝器的反应釜中,在25℃-50℃温度、30-40转/min搅拌作用下,将C料以B料/C料=I/0.1~1/50的配比量,在0.5-1.5小时内逐步加入到B料中,获得微黄色透明溶液,其PH值为6,称为D料;
第五步纳米尺寸壳聚糖溶胶的制取工艺,是将制备的D料取100-1000重量份,在常温下用浓度为0.1-10%的氢氧化铵逐步中和,物料溶液的PH值由6调至6.2-6.3,得到含有云雾状悬浮的类球形粒子、粒径分布3-50nm、主区粒径10-22nm、有95%以上粒子的粒径小于100nm的壳聚糖溶胶,称为纳米尺寸的壳聚糖溶胶。
2、按照权利要求1所述的纳米尺寸壳聚糖的制造方法,其特征在于:所用有机酸可为各类氨基酸、乳酸、甲酸、乙酸、柠檬酸、硼酸。
3、按照权利要求1所述的纳米尺寸壳聚糖的制造方法,其特征在于:所用非离子表面活性剂为平平加OS-15或JFC或其它脂肪类聚氧乙烯基醚。
4、按照权利要求1所述的纳米尺寸壳聚糖的制造方法,其特征在于:工艺中所用超声波作用,为由超声波发生器发出的40W、60W、80W及100W的超声波。
5、按照权利要求1所述的纳米尺寸壳聚糖的制造方法,其特征在于:将制取的纳米尺寸壳聚糖溶胶,用喷雾干燥法制得纳米尺寸的壳聚糖干粉。
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