專利名稱：一種制備高磁含量殼聚糖納米球的方法
技術領域：
本發明屬于納米生物材料與藥物制劑領域，具體是采用超聲乳化預交聯法制備包裹超順磁納米粒子的殼聚糖納米球的方法。
背景技術：
磁性高分子微球在細胞分離純化、酶固定化、藥物輸送、生物檢測等領域具有重要的應用前景，近年來受到廣泛關注(Adv Drug Deliv Rev, 2008,60 :1252-1265 ； Biomateria, 2005, 26 :3995-4021)。四氧化三鐵等磁性納米粒子由于粒子偶極間吸引力而容易聚集，限制了其實際應用價值。為了提高超順磁性納米粒子的生物相容性和分散穩定性，通常采用表面活性劑或高分子材料對其進行修飾。按結構不同磁性高分子微球分為① 殼/核式，外殼層為高分子材料，內核層為磁性材料；②核/殼式，外殼層為磁性材料，內核層為高分子材料；③殼/核/殼式，外層和內層為高分子材料，中間層為磁性材料。其中以第一類殼/核式高分子微球研究和應用較多。常用的高分子材料包括人工合成材料(如聚乙二醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)和天然高分子材料(如殼聚糖、纖維素、淀粉等)。 天然高分子材料由于其生物相容性好在生物醫藥領域應用廣泛，其中殼聚糖由于其良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性以及產量豐富近年來受到廣泛的重視。目前殼/核式磁性高分子微球的制備方法主要有三種包埋法、單體聚合法和原位法。單體聚合又包括懸浮聚合、乳液聚合、分散聚合(生物化學與生物物理進展，2010， 37 :433-440)。包埋法制備的磁性粒子分布較寬，形狀不規則且難以控制，原位聚合方法復雜，且得到的磁性微球磁含量較低。單體聚合法是一種制備磁性高分子微球的常用方法， 懸浮聚合一般用于制備微米級微球，分散聚合一般采用人工合成高分子制備微米級到納米級微球，但人工合成高分子在生物相容性方面較差，限制了磁性納米球的生物應用。沈等人(Colloids Surf B :Biointerfaces, 2009,68 :1-6)報道了一種采用乳液聚合法制備負載五氟脲卩密唳的殼聚糖磁性納米球，粒徑100 土 20nm,但這種納米球的比飽和磁化強度只有 3. 4emu/g，在實際應用中存在磁響應性不強問題。本發明采用一種改進的超聲乳化交聯法，以四氧化三鐵(Fe3O4)納米粒子為核，殼聚糖為殼層，通過改變反應條件得到一種磁含量高，粒徑范圍可控(IOO-IOOOnm)的殼聚糖磁性納米球，在生物工程技術領域具有潛在的應用價值。
發明內容
本發明旨在克服現有技術不足，提供一種操作簡單，易于規模放大的殼聚糖磁性納米球的制備方法，該方法得到的納米球粒徑可控，生物相容性好，可廣泛用于生物技術及醫藥領域。本發明采取的技術路線是I.通過化學共沉淀法制備得到超順磁性Fe3O4納米粒子，進一步采用檸檬酸鈉修飾制得水基磁流體。
2.取適量步驟I中水基磁流體與殼聚糖醋酸溶液混合作為水相，超聲10分鐘后緩慢注入加有表面活性劑的油相中，在一定速率下機械攪拌15分鐘以上。3.將步驟2中得到的乳液進一步在超聲波細胞破碎儀中超聲，在超聲的同時滴加交聯劑預交聯，一段時間后停止超聲。將所得乳液在一定溫度下繼續攪拌一段時間后，依次用石油醚、異丙醇、乙醇和水離心洗滌，即得目標產品。為了便于儲存，還可采用冷凍干燥法得到磁性殼聚糖納米球粉末。本發明適用于制備納米級(IOO-IOOOnm)磁性微球。所用的高分子材料為殼聚糖， 但不局限于殼聚糖，還可以是其他天然多糖如葡聚糖、淀粉、纖維素等。本發明步驟I中的超順磁性Fe3O4納米粒子為自制,粒徑范圍9. 6-22. 4nm。但并不局限于Fe3O4,還可以是MnFe204、y -Fe2O3等超順磁納米粒子。本發明步驟2中Fe3O4納米粒子與殼聚糖質量比范圍I ;1 I ;4，殼聚糖分子量范圍為5000-1，000，000萬，所用油相可以為液體石蠟、蓖麻油、橄欖油、大豆油等，或是它們與石油醚的混合物。優選條件為Fe3O4納米粒子與殼聚糖質量比I ;1，殼聚糖分子量5000， 油相為液體石蠟。本發明步驟3中超聲波細胞破碎儀超聲功率范圍100w-800W，交聯反應溫度范圍
25-50°C，交聯反應時間6-24小時。優選條件為超聲功率500W，交聯反應溫度40°C，交聯反應時間12小時。本發明中的技術路線3是關鍵步驟，其特點在于超聲分散過程中加入交聯劑，使納米球先進行預交聯，預交聯時間范圍10min-60min,這樣有助于保持殼聚糖納米球的球形度和高磁含量，避免了傳統方法殼聚糖球形度差或不成球，包裹磁性納米粒子少的缺點。再經過后期攪拌過程中進一步交聯就可得到球形度良好的納米球。本發明產生的技術效果本發明提供了一種超聲乳化交聯制備磁性殼聚糖納米球的方法。Fe3O4納米粒子既可以購買也可實驗室自制，納米球的粒徑可通過改變超聲功率、殼聚糖分子量以及油相粘度等條件來控制，重復性好，制備方法簡單，效率高，成本低。所得殼聚糖磁性納米球的飽和磁化強度最高可達45emu/g以上。在生物醫藥、酶工程、磁分離領域具有很大應有潛力。
圖I為實施例I制備的殼聚糖磁性納米球的透射電鏡(TEM)照片
具體實施例方式實施例一把2%殼聚糖(Mw 5，000)醋酸溶液Iml和10mg/ml的納米四氧化三鐵粒子水溶液 Iml混合，超聲30分鐘，然后在一定攪拌速率下把上述溶液慢慢滴加到含有4% Span80的液體石蠟中，繼續攪拌15分鐘。將得到的初乳液在超聲波細胞破碎儀中超聲30分鐘，功率 500W，超聲15分鐘后滴加4ml戊二醛溶液，使殼聚糖納米球進行初步交聯。超聲結束后將初步交聯的乳液轉移到三口瓶中，在攪拌下繼續交聯12小時，溫度40°C。反應結束后依次用石油醚、異丙醇、乙醇和純水離心洗滌，即得到包裹Fe3O4的磁性殼聚糖納米粒子，平均粒徑 174nm(圖一)。
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實施例二把2%殼聚糖(Mw 50，000)醋酸溶液Iml和20mg/ml的納米四氧化三鐵粒子水溶液Iml混合，超聲30分鐘，然后在一定攪拌速率下把上述溶液慢慢滴加到含有4% Span80 的液體石蠟中，繼續攪拌15分鐘。將得到的初乳液在超聲波細胞破碎儀中超聲30分鐘，功率400W，超聲15分鐘后滴加4ml戊二醛溶液，使殼聚糖納米球進行初步交聯。超聲結束后將初步交聯的乳液轉移到三口瓶中，在攪拌下繼續交聯12小時，溫度50°C。反應結束后依次用石油醚、異丙醇、乙醇和純水離心洗滌，即得到磁性殼聚糖納米粒子，平均粒徑360nm。實施例三把2%殼聚糖(Mw 200, 000)醋酸溶液Iml和15mg/ml的納米四氧化三鐵粒子水溶液Iml混合，超聲30分鐘，然后在一定攪拌速率下把上述溶液慢慢滴加到含有4% Span80 的橄欖油/石油醚(體積比8/2)中，繼續攪拌15分鐘。將得到的初乳液在超聲波細胞破碎儀中超聲30分鐘，功率500W，超聲15分鐘后滴加4ml戊二醛溶液，使殼聚糖納米球進行初步交聯。超聲結束后將初步交聯的乳液轉移到三口瓶中，在攪拌下繼續交聯24小時，溫度40°C。反應結束后依次用石油醚、異丙醇、乙醇和純水離心洗滌，即得到磁性殼聚糖納米粒子，平均粒徑870nm。
權利要求
1.一種制備高磁含量殼聚糖納米球的方法。其特征在于，以分散有超順磁納米粒子的殼聚糖溶液為水相，采用一種改進的超聲乳化交聯法，通過調節油水相組成，借助攪拌和超聲分散，輔以超聲預交聯，得到一種磁含量高、粒徑可控的殼聚糖納米球。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的磁性納米粒子具有超順磁性，成分可以是 Fe304、MnFe2O4^ Y -Fe2O3 等，粒徑小于 30nm。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的殼聚糖分子量范圍為5k-1000K，優選為 5k-200k。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述的油相不局限于液體石蠟，還可以是橄欖油、大豆油、蓖麻油以及它們與石油醚的混合物。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，油水相體積比范圍為100 1-20 1，優選為 50 1-30 I。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，超聲波細胞破碎儀的功率范圍為 100W-800W，優選為 300W-500W。機械攪拌速率范圍為 100_2000rpm，優選 300_800rpm。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，超聲預交聯時間范圍10-120分鐘，優選為 30-60分鐘。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，機械攪拌后交聯溫度范圍25-50°C，優選為40-45°C，后交聯時間6-24小時，優選為12小時。
全文摘要
本發明提供了一種制備高磁含量殼聚糖納米球的方法。采用一種改進的超聲乳化預交聯技術，即以分散有超順磁納米粒子的殼聚糖溶液為水相，液體石蠟等為油相，通過調節油水相組成，借助攪拌和超聲分散，輔以超聲預交聯，得到一種磁含量高、粒徑可控的殼聚糖納米球。本發明制備方法簡單，效率高，成本低。所得殼聚糖磁性納米球的飽和磁化強度最高可達45emu/g以上。在生物醫藥、酶工程、磁分離領域具有很大應有潛力。
文檔編號B82Y40/00GK102580642SQ20121006086
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者劉建國, 曲劍波, 朱虎, 肖梓軍, 靖廣倫 申請人:中國石油大學(華東)