專利名稱：一種高效多針頭靜電微囊、微球生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高效微囊、微球制備技術(shù)，包括制備包裹生物活性物質(zhì)的微囊、球， 或包裹其它化學(xué)、酶等物質(zhì)的靜電微囊、微球生產(chǎn)裝置。
技術(shù)背景隨著現(xiàn)代醫(yī)藥和工業(yè)科技的發(fā)展，化學(xué)藥物、生物細(xì)胞及活性組織、酶、細(xì)菌和藻類等的 微囊化固定，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和新藥開發(fā)、工業(yè)催化和環(huán)境污染治理工程中等的研究和應(yīng)用越來越 廣泛，顯示出了巨大的應(yīng)用潛力，因此對該類物質(zhì)的微囊化研究和產(chǎn)業(yè)化也引起了科研工作者 越來越多的重視。銳孔-凝固浴法在制備上述微囊、微球中有廣泛的應(yīng)用，實驗研究表明，結(jié)合 高壓靜電技術(shù)，該銳孔-凝固浴法能夠制備大小均一、圓整、包封率高的微囊或微球。微囊系利用天然的或合成的高分子材料將固體或液體藥物包裹而成的，直徑1 500 nm的 微小膠囊，也可使藥物溶解和/或分散在高分子材料基質(zhì)中，形成基質(zhì)型微小球狀實體的固體骨 架物(稱為微球)。微囊(微球)化后可達(dá)到如下目的如增加藥物的穩(wěn)定性；掩蓋不良?xì)馕?及口味；防止藥物在胃內(nèi)失活或減少對胃的刺激；使液態(tài)藥物固化便于應(yīng)用與貯存；減少復(fù)方 藥物的配伍變化；緩釋或控釋藥物；使藥物濃集于靶區(qū)；近年來，除藥物外，將活細(xì)胞或生物 活性物質(zhì)包裹，如胰島、血紅蛋白等包囊，在體內(nèi)生物活性高，而且具有很好的生物相容性和 穩(wěn)定性。相同的技術(shù)還應(yīng)用在對酶和一些藻類的微囊(微球)固化研究中，應(yīng)用于化工催化、 食品行業(yè)和環(huán)境污染的治理等。銳孔凝固浴法制備微囊(微球)是指將囊材(如海藻酸鈉)與藥物或活性細(xì)胞、組織混勻 后，通過針頭泵形成滴，滴入凝固液(如CaCl2溶液)中膠凝，還可以再用聚賴氨酸處理，使微 囊更加牢固。連接有高壓靜電發(fā)生器的銳孔凝固浴裝置，通過改變高壓靜電電壓，使海藻酸鈉 極化帶電，在重力、電場力、表面張力作用下，可控制得到在一定的粒徑范圍內(nèi)均勻分布的微 囊。但目前此類微囊的制備尚停留在實驗室自制的單微泵、單針頭設(shè)備制備，生產(chǎn)效率低；或 添加高壓氣體裝置，生產(chǎn)得到的微囊(球)粒子徑往往不均勻，微囊包裹率低。因此，開發(fā)高 效多針頭高壓靜電成囊、成球設(shè)備，有利于該類微囊產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，提高 產(chǎn)品穩(wěn)定性，減少批間差異，在促進(jìn)該類產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方面有著重要的意義，也為該類微囊、 微球的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。微膠囊技術(shù)的研究始于20世紀(jì)30年代，在20世紀(jì)60年代有了快速的發(fā)展。1980年，加
拿大多倫多大學(xué)生理研究室孫綿方教授發(fā)明了海藻酸鈉一聚賴氨酸一海藻酸鈉(APA)微囊， 用于包埋生物細(xì)胞取得成功，為異體及異種細(xì)胞臨床移植應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。由于APA微囊膜包 封的細(xì)胞制劑具有有免疫隔離和對包封的細(xì)胞和宿主體均無毒性等優(yōu)點，使其在異種細(xì)胞移植 方面得到廣泛研究。如微囊化多巴胺分泌細(xì)胞移植治療帕金森病，微囊化牛腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞移 植治療疼痛，微囊化大鼠甲狀旁腺細(xì)胞移植治療甲狀旁腺功能低下癥，微囊化大鼠肝細(xì)胞移植 治療肝功能衰竭等。近年來，微囊包裹技術(shù)還應(yīng)用于食品、化工生產(chǎn)催化、環(huán)境污染治理工程 等領(lǐng)域中，發(fā)揮著越來越大的作用。因此，微囊固化技術(shù)的研究和應(yīng)用將越來越受到科研工作者的重視。目前上述微囊的制備 尚停留在實驗室自制的單針頭設(shè)備制備，生產(chǎn)效率較低，制備參數(shù)可控性不好，產(chǎn)品批間差異 大，無法進(jìn)行產(chǎn)品的中試和大規(guī)模生產(chǎn)。有文獻(xiàn)預(yù)測，提高針頭個數(shù)，能夠提高生產(chǎn)效率。因 此，我們以文獻(xiàn)己有報道的單微泵，單針頭加高壓靜電技術(shù)、銳孔-凝固浴法制備藥劑學(xué)中的微 囊、微球技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)多針頭(高效)微囊制備系統(tǒng)，有利于提高該類微囊生產(chǎn)的效率， 設(shè)置參數(shù)的可控性，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，有助于該類微囊的大規(guī)模生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，加工制造容易，操作使用安全、方便，產(chǎn) 品質(zhì)量可控、可靠的微囊(微球)生產(chǎn)設(shè)備，制備得到的微囊(微球)能夠有效維持生物活性 物質(zhì)的活性和功能，維持化學(xué)藥物的藥效、酶的催化效應(yīng)。本實用新型是采用下述方案實現(xiàn)的，它是分別設(shè)計該設(shè)備的微泵系統(tǒng)、針頭系統(tǒng)、高壓靜電 發(fā)生器及其輸出的連接系統(tǒng)和凝固浴產(chǎn)品收集系統(tǒng)，有一個微泵系統(tǒng)， 一個針頭系統(tǒng)， 一個靜 電發(fā)生器和一個產(chǎn)品收集系統(tǒng)組成，樣品的收集可用燒杯來收集。所述微泵系統(tǒng)為一運行速度 可調(diào)節(jié)的微泵機(jī)，加一個活塞系統(tǒng)(包括活塞、囊(或球)材料儲存室，儲存室的另一端為針 頭系統(tǒng))；針頭系統(tǒng)上連接有高壓靜電發(fā)生器輸出的一端，針頭系統(tǒng)下為微囊(微球)的凝固浴 樣品收集系統(tǒng)(可用燒杯或燒杯加磁力攪拌器)，高壓靜電發(fā)生器輸出的另一端連接于此。本實用新型中，微泵系統(tǒng)由囊(或球)材料儲存室，囊材料中混懸有化學(xué)藥物、生物活性物 質(zhì)或酶等，泵的一端為活塞，活塞運行速度可以通過微泵機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，控制運行速度0.2 20 mm/min;活塞另一端設(shè)計為針頭系統(tǒng)，針頭系統(tǒng)可設(shè)計為多針頭排列系統(tǒng)(即多個銳孔)，設(shè) 計針頭至少為兩個(可調(diào)、可選、可控)，可根據(jù)研究或生產(chǎn)需要選擇使用針頭個數(shù)、針頭型號， 針頭孔徑可為0.1 2mm，針頭之間有連有電阻很小的電線，保證針頭之間電壓保持平衡；下設(shè) 凝固液接收池，并可安置磁力攪拌器；連接高壓靜電發(fā)生系統(tǒng)，高壓靜電發(fā)生器一個輸出端連 接針頭系統(tǒng)，另一個輸出端連接凝固液接收池，靜電電壓調(diào)節(jié)范圍1 550KV，電流0.1 15A，
操作系統(tǒng)安全、可靠的。本實用新型中，針頭系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)是針頭系統(tǒng)除了可以在一定范圍選擇使用的個數(shù)外， 還可以以串聯(lián)的形式來增加針頭的個數(shù)，提高生產(chǎn)效率。本實用新型由于采用上述方案，利用靜電發(fā)生器在針頭系統(tǒng)和凝固液接收器之間產(chǎn)生靜電 場，囊材包裹生物活性物質(zhì)、酶或化學(xué)藥物，在重力、表面張力和靜電場力的作用下流出針頭， 在空氣中形成球形，滴入凝固液收集器中，根據(jù)凝固時間的長短，發(fā)生表面和內(nèi)部的凝固。選 擇固定的針頭大小和電壓，可以得到大小均勻、表面光滑的微囊(微球)。本實用新型還可以在同一針頭系統(tǒng)中選擇不同大小的針頭、不同的針頭液面距離和不同類型 的針頭(比如平頭針和尖頭針)，來考察不同實驗條件下制備得到的微囊(微球)性狀變化，可 以大大減少科研人員實驗次數(shù)，節(jié)省實驗時間。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，操作簡便，適用于作為化學(xué)、生物活性物質(zhì)或酶類等 物質(zhì)的成囊(球)設(shè)備，并可達(dá)到該微囊(球)的規(guī)模化批量生產(chǎn)。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本實用新型中針頭排列系統(tǒng)示意圖1 圖4為本實用新型中針頭排列系統(tǒng)示意圖具體實施方式
見圖l，本實用新型由微泵系統(tǒng)l,針頭系統(tǒng)2，高壓靜電發(fā)生系統(tǒng)3和凝固液樣品收集系 統(tǒng)4四部分組成，凝固液樣品接收處4，可放置帶磁力攪拌器的凝固液燒杯。所述微泵系統(tǒng)中 儲存腔5內(nèi)可放置囊材和化學(xué)藥物、生物活性物質(zhì)或酶的均勻混合物，微泵下端為針頭系統(tǒng)2， 針頭系統(tǒng)中設(shè)置金屬絲連接各個針頭，金屬針頭通過這些導(dǎo)線間接連接到高壓發(fā)生器系統(tǒng)上， 因此可方便調(diào)節(jié)不同電壓，影響針頭與凝固浴接收液之間的電壓差；針頭數(shù)量和型號可根據(jù)微 泵系統(tǒng)中儲存腔5下端的表面積大小和針頭間距按一定的順序排列，兩個針頭排列間距至少為 3 mm。見圖2，本實用新型一種具體實施例由微泵機(jī)Al,微泵運行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器A2,針頭A3，凝 固液樣品接收燒杯A4,磁力攪拌器A5，微泵系統(tǒng)中儲存腔A6,高壓靜電發(fā)生器電壓調(diào)節(jié)開 關(guān)A7，另外還有磁力攪拌子A8，微泵的活塞A9，高壓靜電發(fā)生器電壓輸出導(dǎo)線A10,微泵 系統(tǒng)中儲存腔的固定擋板A11;輸出一端連接針頭A3，另--端接凝固液樣品接收燒杯A4.凝 固液接收器下為磁力攪拌器，可以迅速分散滴下的微囊或微球。
見圖3，本實用新型中針頭系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)為微泵系統(tǒng)中儲存腔為圓形，針頭底座在泵 底部位的排列如圖，針頭底座之間有導(dǎo)電金屬絲相連，保證接上金屬針頭后各針頭之間能夠保 持電壓平衡，該針頭系統(tǒng)排列使用時可根據(jù)需要，來接上一些金屬針頭，沒有使用的針頭底座 可用蓋子蓋住，防止囊材泄漏；該針頭系統(tǒng)排列還可以根據(jù)微泵系統(tǒng)中儲存腔形狀來調(diào)節(jié)，如 儲存器形狀為長方形，則針頭排列如圖4所示。
權(quán)利要求1、一種高效多針頭靜電微囊、微球生產(chǎn)設(shè)備，包括一運行速度可調(diào)的微泵系統(tǒng)，一套針頭系統(tǒng)，一高壓靜電發(fā)生器，一凝固浴微囊或微球回收系統(tǒng)，其特征在于微泵系統(tǒng)運行速度可調(diào)，其上有能儲存囊材的儲存腔和活塞，腔的下端為囊材流出的針頭系統(tǒng)，下方設(shè)置一凝固浴微囊或微球收集系統(tǒng)，高壓靜電發(fā)生器的輸出一端接針頭系統(tǒng)，另一端接收集系統(tǒng)的燒杯中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多針頭靜電微囊、微球生產(chǎn)設(shè)備，其特征是 微泵系統(tǒng)運行速度可調(diào)，運行速度可為0.2 20mm/min，活塞另一端設(shè)計為針頭 系統(tǒng)，針頭孔徑可為0.1 2mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多針頭靜電微囊、微球生產(chǎn)設(shè)備，其特征是-針頭系統(tǒng)的排列性狀可為長方形、圓形，針頭之間連接有可導(dǎo)電的金屬絲。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多針頭靜電微囊、微球生產(chǎn)設(shè)備，其特征是 高壓靜電發(fā)生系統(tǒng)的高壓輸出線， 一個輸出端連接針頭系統(tǒng)，另一個輸出端連接 凝固液接收池，高壓靜電電壓調(diào)節(jié)范圍1 550KV，電流0.1 15A。
專利摘要一種高效多針頭靜電微囊、微球生產(chǎn)設(shè)備，它通過微泵系統(tǒng)、針頭系統(tǒng)、高壓靜電發(fā)生器及其輸出的連接系統(tǒng)和凝固浴產(chǎn)品收集系統(tǒng)來制備微囊、微球，微泵設(shè)置有物料貯存室，針頭下方設(shè)置有一收集器。本實用新型解決了微囊生產(chǎn)過程中大小不易調(diào)節(jié)、產(chǎn)量低下的難題，在有效制備微囊的基礎(chǔ)上，提高了制備產(chǎn)量和效率，并使制備的微囊、微球粒徑在一定范圍內(nèi)可根據(jù)要求控制，提供了一套可行的生產(chǎn)方法，且結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，操作方便，適于作為現(xiàn)代化學(xué)藥物、生物細(xì)胞及活性組織、酶、細(xì)菌和藻類等的微囊化固定的配套設(shè)備。
文檔編號B01J13/02GK201052459SQ200620063068
公開日2008年4月30日 申請日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者傅紅興, 張艷明, 李校堃, 藺勝照, 趙艷花 申請人:溫州醫(yī)學(xué)院