尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于功能高分子材料領(lǐng)域，涉及一種尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法。本發(fā)明是在不同類型通道的微流控芯片上，以魔芋葡甘聚糖為分散相，span-80溶液為連續(xù)相，得到粒徑均一的魔芋葡甘聚糖微球，然后將微球在交聯(lián)劑存在的情況下加熱，最終形成魔芋葡甘聚糖凝膠微球。本發(fā)明制備的魔芋葡甘聚糖微球尺寸均一，且尺寸可進(jìn)行調(diào)控，是作為藥物載體和傳感器載體的理想材料，可應(yīng)用到生物醫(yī)藥、農(nóng)藥、分析檢測(cè)和傳感器等領(lǐng)域。
【專利說明】尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于功能高分子材料領(lǐng)域，涉及一種尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法。本發(fā)明以不同類型通道的微流控芯片為合成器件，以魔芋葡甘聚糖溶液為分散相，表面活性劑溶液為連續(xù)相，得到粒徑均一的魔芋葡甘聚糖微球，加入交聯(lián)劑，然后加熱，最終形成魔芋葡甘聚糖凝膠微球。本發(fā)明制備的魔芋葡甘聚糖微球尺寸均一，且尺寸可進(jìn)行調(diào)控，是作為藥物載體和傳感器載體的理想材料，可應(yīng)用到生物醫(yī)藥、農(nóng)藥、分析檢測(cè)和傳感器等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]魔芋葡甘聚糖(KGM)是從魔芋塊莖中加工提取的多糖，其主鏈由D-甘露糖和D-葡萄糖以β_1，4吡喃糖苷鍵連結(jié)的雜多糖組成，具有良好的吸水性、高粘性、成膜性和生物相容性，在食品、醫(yī)藥和包裝領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由于結(jié)腸的生理特性使其成為蛋白質(zhì)、多肽藥物及腸道藥物的最佳吸收?qǐng)鏊蚨Y(jié)腸定位給藥系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)、多肽藥物口服給藥最具前景的途徑。
[0004]KGM成為結(jié)腸藥物控制釋放凝膠材料的優(yōu)勢(shì)在于KGM只被存在于結(jié)腸部位的b_糖苷酶降解，而不能在上消化道被降解，以它為骨架材料的載藥系統(tǒng)，可以保證藥物的結(jié)腸定位釋放(PCT Int.Appl.W09517, 831 (Cl.A23L1/052) ； International Journalof Pharmaceutics, 244, 117, 2002)。通常制備納米和微米尺度范圍內(nèi)的聚合物材料要先進(jìn)行液體分散，目前主要的液體分散方法有膜分散、機(jī)械攪拌、靜態(tài)混合、膠體磨和超聲分散等。采用這些方法可有效地進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，但所得聚合物材料尺寸的均一性與過程的可控性難以得到保證(駱廣生，石油化工，2010)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)KGM為基材的結(jié)腸定位給藥載體研究主要集中在制備方法和釋藥機(jī)理方面。而載藥系統(tǒng)的尺寸均一是研究釋藥機(jī)理和影響藥效的關(guān)鍵因素。劉芝蘭等分別以乳液聚合法制備KGM凝膠微球(CN200510018 518.9[P])，殷萬春等在中性條件下以乳液聚合法制備KGM凝膠微球(〇吧00610030606.5[?])，這些傳統(tǒng)制備方法在一定程度上都存在產(chǎn)品均一性和過程可控性差的問題。
[0005]20世紀(jì)90年代，為了適應(yīng)對(duì)生物樣品進(jìn)行更高效、高靈敏、快速分離分析的需要，瑞士的Manz和Widmer等提出微全分析系統(tǒng)(uTAS)，主要應(yīng)用于分析檢測(cè)領(lǐng)域；21世紀(jì)初，whitesides和Quake分別發(fā)表論文介紹PDMS芯片的軟刻蝕制作(Electophorosis, 2000)以及微閥微泵為特征的微流控芯片(Science，2002)大規(guī)模集成，使微流控芯片成為全新的科研平臺(tái)。方肇倫院士對(duì)于微流控技術(shù)下了一個(gè)非常簡(jiǎn)捷的定義:在微米級(jí)結(jié)構(gòu)中操縱納升至皮升體積流體的技術(shù)與科學(xué)。微流控芯片容納流體的有效結(jié)構(gòu)(包括通道、反應(yīng)器和其他功能單元)至少有一個(gè)維度為微米級(jí)尺寸是微流控芯片的主要特征，使得流體環(huán)境的面積與體積比顯著增大，進(jìn)而導(dǎo)致了宏觀條件下的實(shí)驗(yàn)裝置不具有和較難實(shí)現(xiàn)的特殊性能，如毛細(xì)效應(yīng)、層流效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)等，這些性能使得微流控分析系統(tǒng)具有樣品和試劑消耗小、裝置簡(jiǎn)單并且微型化、功能單元集成、檢測(cè)快速和高通量等特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)是宏觀系統(tǒng)下的分析系統(tǒng)不具備的。(方肇倫.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005)在微流控芯片中形成的微液滴粒徑均一、可控，與傳統(tǒng)的連續(xù)流體系相比，具有能實(shí)現(xiàn)試劑的快速混合、通量更高等優(yōu)點(diǎn)(任吉存，分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2011)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是一種尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法。本發(fā)明分別在T型和水力聚焦型通道的微流控芯片上(如圖1和圖2所示)，以魔芋葡甘聚糖為分散相，表面活性劑溶液為連續(xù)相，得到粒徑均一的魔芋葡甘聚糖微球，加入交聯(lián)劑，然后加熱，最終形成魔芋葡甘聚糖凝膠微球。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，制備的魔芋葡甘聚糖微球尺寸均一，且尺寸可進(jìn)行調(diào)控，是作為藥物載體和傳感器載體的理想材料。
[0007]技術(shù)方案:將0.l-5wt%的KGM溶液和2.0-5.0wt%的Span80/鯨蠟烷溶液分別從T型或水力聚焦型通道的微流控芯片的入口處以一定流速泵入，KGM溶液為分散相，表面活性劑溶液為連續(xù)相，調(diào)節(jié)分散相和連續(xù)相的流速0.01-100uL/min和流速比1:2-1:100，從芯片儲(chǔ)液池中可得到尺寸均一的KGM微球，粒徑為20-300um，變異系數(shù)小于1%。不同交聯(lián)劑加入方式不同，堿交聯(lián)劑加入到分散相中，戊二醛做交聯(lián)劑則加在收集瓶中。將有交聯(lián)劑的KGM微球30-70°C加熱1 0-60分鐘，自然降溫，分別用石油醚、乙醇洗滌，冷凍干燥得產(chǎn)品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是【具體實(shí)施方式】(I)采用的T-型通道的微流控芯片。
[0009]圖2是【具體實(shí)施方式】(2)采用的水力聚焦型通道的微流控芯片。
[0010]圖3是由微流控芯片制備的KGM微球。
[0011]【具體實(shí)施方式】
(I)T型通道的PMMA微流控芯片制備KGM微球
如圖1所示制備T型通道的PMMA微流控芯片，通道寬100-250um，深30_100um。將
0.l-5wt%的KGM和等體積的1.5M的碳酸鈉溶液混合成分散相溶液，配制2.0-5.0wt%的Span80/鯨蠟烷溶液的表面活性劑溶液，為連續(xù)相。將兩種溶液吸入500uL的注射器中，分別用導(dǎo)管連接注射器和微流控芯片通道的入口，用注射泵控制調(diào)節(jié)兩相的流速，
0.01-lOum/min。通過顯微鏡觀察，當(dāng)調(diào)節(jié)兩相流速比為1:2時(shí)，芯片儲(chǔ)液池中可得到尺寸均一的KGM微球(如圖3所示)，立即在出口處放一盛有20mL鯨蠟烷的小玻璃瓶，將儲(chǔ)液池的導(dǎo)管插入小瓶中收集液滴。然后置于30-70°C烘箱l_6h，用石油醚洗三次，用無水乙醇洗三次，冷凍干燥后得均一尺寸的KGM凝膠微球。用顯微鏡記錄微球形成過程和測(cè)量微球尺寸。所得微球粒徑為50um，球徑變異系數(shù)小于1%。
[0012](2)水力聚焦型通道COC微流控芯片制備5-氟尿嘧啶KGM微球
如圖2所示制備水力聚焦型COC微流控芯片，通道寬100-250um，深30_100um。將
0.01-0.1g的5-氟尿嘧啶和0.1-1gKGM溶于IOmL去離子水中，混合均勻作為分散相溶液，配制2.0-5.0wt%的Span85/石蠟溶液的表面活性劑溶液，為連續(xù)相。將兩種溶液吸入500uL的注射器中，分別用導(dǎo)管連接注射器和微流控芯片通道的入口，用注射泵控制調(diào)節(jié)兩相的流速。通過顯微鏡觀察，當(dāng)調(diào)節(jié)到合適的兩相流速比值時(shí)，芯片儲(chǔ)液池中可得到尺寸均一的負(fù)載藥物KGM微球，立即在出口處放一盛有20mL0.2%_5%戊二醛溶液的小玻璃瓶，將儲(chǔ)液池的導(dǎo)管插入小瓶中收集液滴。然后置于30-70°C烘箱l_6h，用石油醚洗三次，用無水乙醇洗三次，冷凍干燥后得均一尺寸的負(fù)載5-氟尿嘧啶的KGM凝膠微球。用顯微鏡記錄微球形成過程和測(cè)量微球尺寸。調(diào)節(jié)兩相流速比1:10-1:100，可得到粒徑10-300um的微球。相同條件下所得微球 球徑變異系數(shù)小于1%。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明屬于功能高分子材料領(lǐng)域，涉及一種尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，其特征在于用微流控芯片制備尺寸均一的KGM微球。
2.如權(quán)利要求1所述的尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，特征在于采用T型和水力聚焦型微流控芯片為合成器件，芯片材料是PMMA和COC，通道寬100-250um，深30_100umo
3.如權(quán)利要求1所述的尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，特征在于以濃度為0.l_5wt%魔芋葡甘聚糖為分散相，2-5wt% Span/有機(jī)烴類為連續(xù)相，有機(jī)烴為12及以上碳鏈長(zhǎng)度的有機(jī)物。
4.如權(quán)利要求1所述的尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，特征在于在微球形成后，加入堿或戊二醛交聯(lián)劑，然后再加熱交聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，特征在于采用濃度為1-10%的堿和1-5%戊二醛做交聯(lián)劑。
6.如權(quán)利要求1所述的尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，特征在于分散相和連續(xù)相的流速為0.01-100uL/min，流速比1:2-1:100，微球粒徑為20_300um。
7.如權(quán)利要求1所述的尺寸均一的魔芋葡甘聚糖微球的制備方法，特征在于KGM成為藥物載體和傳感器載體理·想材料的合成方法。
【文檔編號(hào)】B01J13/14GK103848996SQ201210523380
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月9日
【發(fā)明者】魯俊 申請(qǐng)人:湖北文理學(xué)院