具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法
专利名称：具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，涉及一种具有温度响应性能的微球的制备方法，具体 地说是涉及一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法。
背景技术：
研究新型高效的药物控释材料及控释体系，一直是人类探索改善药物释放模式、 降低毒副作用、增强吸收和治疗效果的主要途径，吸引了来自化学、材料学以及药学领域研 究人员的极大兴趣。海藻酸是从海藻中提取的天然多糖聚合物，是一种由(1 — 4) α-L-古罗糖醛酸和 (1 — 4) β-D-甘露糖醛酸依靠1，4_糖苷键连接组成的共聚高分子，无毒、具有良好的生物 相容性和可降解性，价格低廉，在生物医学领域具有良好的应用前景，尤其是作为药物输送 体系(DDS)受到一定关注。国内外研究人员先后采用W/0乳化-离子交联法、微流体技术、 滴制法等制备了海藻酸钙微球药物输送体系。为了增强海藻酸药物载体的功能，研究人员 还将海藻酸与其它具有生物活性的天然高分子(如大豆分离蛋白、壳聚糖)复合。但目前，海藻酸DDS存在明显的不足大多数海藻酸DDS只是对药物具有一定的缓 释作用，缺乏响应生理事件(尤其是温度变化)的控制释放能力。具有低临界相变温度(LCST)的温度敏感性高聚物是一类具有特殊热性能的高聚 物。当环境温度低于LCST时，其在溶液中的溶解性会随着温度升高缓慢降低。但一旦温 度升高到LCST附近很小范围里，其溶解性会突然降低，出现热沉降，而且这种变化是可逆 的。这类高聚物中最具代表性的是聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)和聚乙烯己内酰胺 (PVCL)。因为这两种聚合物的LCST都处于生理温度范围内(30 40°C)，使它们的系列高 聚物在生物和医药材料中有极其广泛的应用前景。与PNIPAm相比，PVCL具有较好的生物 相容性和较低的毒性，但关于其研究与应用却较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法， 采用该方法获得的产品，不仅具有良好的生物相容性、生物可降解性，而且具有良好的温度 响应性。其技术解决方案是一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，包括如下步骤(1)将N-乙烯己内酰胺或含有N-乙烯己内酰胺的混合物，与海藻酸钠充分溶于水 中，配成质量分数为2%的水溶液，其中N-乙烯己内酰胺或含有N-乙烯己内酰胺的混合物 的质量分数为25 75% (优选为40 60% )，海藻酸钠的质量分数为25 75% (优选 为40 60% )，加入引发剂，并进行充分混合、溶解，除氧，然后在45 75°C (优选为50 600C )恒温搅拌反应3 6小时(优选为4 5小时)；(2)将步骤(1)获得的的反应液冷却至室温，缓慢加入溶有乳化剂1的油相中，油相与反应液的体积比为2 3，乳化15分钟；然后加入乳化剂2的水溶液，乳化10分钟 ’最 后在高速搅拌下按每IOOmL乳液加25mL滴加交联剂即含钙离子水溶液，搅拌、固化15分 钟；(3)将步骤(2)获得的乳液用无水乙醇沉淀、离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏 水洗涤，冷冻干燥即得成品。上述步骤(1)中，所述的含有N-乙烯己内酰胺的混合物为N-乙烯己内酰胺与甲 基丙烯酸的混合物或N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的混合物，其中N-乙烯己内酰胺与甲基丙 烯酸的混合物，N-乙烯己内酰胺与甲基丙烯酸的质量配比为90 99 10 1，优选为 94 97 6 3 ;N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的混合物，N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的质量配 比为90 99 10 1，优选为94 97 6 3。上述步骤(1)中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈，用量为N-乙烯己内酰胺或含有 N-乙烯己内酰胺的混合物摩尔数的 5%，优选为2%;上述步骤⑵中，所述的油相为 正己烷，所述的乳化剂1为Span-85，用量为0. 01 0. 06g/mL(优选为0. 03 0. 05g/mL) 油相，所述的乳化剂2为Tween-85，使用的质量数与乳化剂1使用的质量数相同，使用时将 乳化剂2稀释成质量分数为50%的水溶液，所述的交联剂是质量分数为8%的CaCl2水溶 液。上述步骤(1)中，所述的搅拌速度为200r/min，所述的反应温度为60°C，所述的反 应时间为5小时；上述步骤(2)中，所述的搅拌速度为1000 1400r/min，优选为1200 1350r/mino本发明具有以下有益技术效果(1)利用制备微球的原料之一-海藻酸钠作为分散聚合的稳定剂，通过N-乙烯己 内酰胺等单体在海藻酸钠水溶液中的原位分散聚合一步得到温敏性海藻酸钠/聚乙烯己 内酰胺类聚合物混合溶液，操作简单安全。(2)所获得的海藻酸钙复合微球一方面具有一定的温度响应性、且响应温度在生 理温度附近，另一方面具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域，尤其是药 物的控制释放方面有广泛应用前景。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明图1是将本发明实施例1获得成品即海藻酸钙复合微球粘附于载玻片上，经过喷 金处理后，将载玻片置于扫描电镜(日本JEOL公司JSM-6390LV型)下，拍摄的照片。图2是将本发明实施例2获得成品即海藻酸钙复合微球粘附于载玻片上，经过喷 金处理后，将载玻片置于扫描电镜(日本JEOL公司JSM-6390LV型)下，拍摄的照片。
具体实施例方式实施例1在250mL三口烧瓶中加入0. 4g海藻酸钠、0. 8g N-乙烯己内酰胺、58. 8g水，0. 02g 偶氮二异丁腈即偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺摩尔数的2. 14%，搅拌，进行充分混 合、溶解，除氧如充入氮气半小时，然后加热升温至60°C，反应5小时，反应过程可以伴随着连续性搅拌或间歇性搅拌。将反应混合物冷却至室温，缓慢加到40mL溶有2g Span-85的 正己烷中，搅拌15min后，滴加2g Tween-85 (用2mL的水稀释)，继续乳化lOmin。最后滴 加25mL质量分数为8%的氯化钙水溶液，搅拌固化15min。用无水乙醇沉淀、离心分离，然 后分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得到如图1所示的成品。实施例2大致同实施例1的方法，所不同的是海藻酸钠、N-乙烯己内酰胺、偶氮二异丁腈的 用量分别为0. 6g、0. 6g、0. 015g，上述偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺摩尔数的2. 12%。 所得成品如图2所示。实施例3大致同实施例1的方法，所不同的是加入0.8g海藻酸钠、0.4gN_乙烯己内酰胺、 0. Olg偶氮二异丁腈，上述偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺摩尔数的2. 13%。实施例4大致同实施例1的方法，所不同的是加入0. 6g海藻酸钠、0. 57g N-乙烯己内酰胺、 0. 03g甲基丙烯酸、0. 015g偶氮二异丁腈，上述偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺与甲基 丙烯酸混合物摩尔数的2. 08%。实施例5大致同实施例1的方法，所不同的是加入0. 6g海藻酸钠、0. 57g N-乙烯己内酰胺、 0. 03g丙烯酸、0. 015g偶氮二异丁腈，上述偶氮二异丁腈为N-乙烯己内酰胺与丙烯酸摩尔 数的2.03%。上述方式制备的海藻酸钙复合微球具有较好的温度响应性，体积相转变温度在生 理温度附近，利用721型分光光度计通过浊度法测得的上述相应实施例获得的海藻酸钙复 合微球相转变温度列于表1。表1浊度法测得的凝胶微球的相转变温度
女口 广口口实施例1实施例2实施例3相转变温度。C37. O36. O35. 权利要求
一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)将质量分数为25～75％的N 乙烯己内酰胺或含有N 乙烯己内酰胺的混合物，与质量分数为25～75％的海藻酸钠充分溶于水中，配成质量分数为2％的水溶液，加入引发剂，并进行充分混合、溶解，除氧，然后在45～75℃恒温搅拌反应3～6小时；(2)将步骤(1)获得的反应液冷却至室温，缓慢加入溶有乳化剂1的油相，油相与反应液的体积比为2∶3，乳化15分钟；然后加入乳化剂2的水溶液，乳化10分钟；最后在高速搅拌下按每100mL乳液加25mL滴加交联剂即含钙离子水溶液，搅拌、固化15分钟；(3)将步骤(2)获得的乳液用无水乙醇沉淀、离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤，冷冻干燥即得成品。
2.根据权利要求1所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其特征 在于所述步骤(1)中，所述的含有N-乙烯己内酰胺的混合物为N-乙烯己内酰胺与甲基丙 烯酸的混合物或N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的混合物，其中N-乙烯己内酰胺与甲基丙烯酸 的混合物，N-乙烯己内酰胺与甲基丙烯酸的质量配比为90 99 10 1 ；N-乙烯己内酰 胺与丙烯酸的混合物，N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的质量配比为90 99 10 1。
3.根据权利要求1或2所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其 特征在于所述步骤(1)中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈，用量为N-乙烯己内酰胺或含有 N-乙烯己内酰胺的混合物摩尔数的1 5% ；所述步骤(2)中，所述的油相为正己烷，所述 的乳化剂1为Span-85，用量为0. 01 0. 06g/mL油相，所述的乳化剂2为Tween-85，使用 的质量数与乳化剂1使用的质量数相同，使用时将乳化剂2稀释成质量分数为50%的水溶 液，所述的交联剂是质量分数为8%的CaCl2水溶液。
4.根据权利要求1或2所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其 特征在于所述步骤(1)中，所述的搅拌速度为200r/min，所述的反应温度为60°C，所述的 反应时间为5小时；所述步骤(2)中，所述的搅拌速度为1000 1400r/min。
5.根据权利要求3所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其特征 在于所述步骤(1)中，所述的搅拌速度为200r/min，所述的反应温度为60°C，所述的反应 时间为5小时；所述步骤(2)中，所述的搅拌速度为1000 1400r/min。
全文摘要
本发明公开一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，包括步骤将选定量的N-乙烯己内酰胺等与海藻酸钠充分溶于水中，配成水溶液，加入引发剂，混合均匀、除氧，在恒温下搅拌反应3～6小时；将上述步骤获得的反应液冷却至室温，缓慢加入溶有乳化剂1的油相中乳化，然后加入乳化剂2的水溶液乳化，最后在高速搅拌下滴加交联剂，搅拌、固化；将上述步骤获得的乳液用无水乙醇沉淀、离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤，冷冻干燥即得成品。本发明获得的海藻酸钙复合微球一方面具有一定的温度响应性且响应温度在生理温度附近，另一方面具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域，尤其是药物的控制释放方面有广泛应用前景。
文档编号A61K47/36GK101962464SQ201010292330
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者夏延致, 李银银, 纪全, 马晓梅 申请人:青岛大学
技术领域：
本发明属于材料技术领域，涉及一种具有温度响应性能的微球的制备方法，具体 地说是涉及一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法。
背景技术：
研究新型高效的药物控释材料及控释体系，一直是人类探索改善药物释放模式、 降低毒副作用、增强吸收和治疗效果的主要途径，吸引了来自化学、材料学以及药学领域研 究人员的极大兴趣。海藻酸是从海藻中提取的天然多糖聚合物，是一种由(1 — 4) α-L-古罗糖醛酸和 (1 — 4) β-D-甘露糖醛酸依靠1，4_糖苷键连接组成的共聚高分子，无毒、具有良好的生物 相容性和可降解性，价格低廉，在生物医学领域具有良好的应用前景，尤其是作为药物输送 体系(DDS)受到一定关注。国内外研究人员先后采用W/0乳化-离子交联法、微流体技术、 滴制法等制备了海藻酸钙微球药物输送体系。为了增强海藻酸药物载体的功能，研究人员 还将海藻酸与其它具有生物活性的天然高分子(如大豆分离蛋白、壳聚糖)复合。但目前，海藻酸DDS存在明显的不足大多数海藻酸DDS只是对药物具有一定的缓 释作用，缺乏响应生理事件(尤其是温度变化)的控制释放能力。具有低临界相变温度(LCST)的温度敏感性高聚物是一类具有特殊热性能的高聚 物。当环境温度低于LCST时，其在溶液中的溶解性会随着温度升高缓慢降低。但一旦温 度升高到LCST附近很小范围里，其溶解性会突然降低，出现热沉降，而且这种变化是可逆 的。这类高聚物中最具代表性的是聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)和聚乙烯己内酰胺 (PVCL)。因为这两种聚合物的LCST都处于生理温度范围内(30 40°C)，使它们的系列高 聚物在生物和医药材料中有极其广泛的应用前景。与PNIPAm相比，PVCL具有较好的生物 相容性和较低的毒性，但关于其研究与应用却较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法， 采用该方法获得的产品，不仅具有良好的生物相容性、生物可降解性，而且具有良好的温度 响应性。其技术解决方案是一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，包括如下步骤(1)将N-乙烯己内酰胺或含有N-乙烯己内酰胺的混合物，与海藻酸钠充分溶于水 中，配成质量分数为2%的水溶液，其中N-乙烯己内酰胺或含有N-乙烯己内酰胺的混合物 的质量分数为25 75% (优选为40 60% )，海藻酸钠的质量分数为25 75% (优选 为40 60% )，加入引发剂，并进行充分混合、溶解，除氧，然后在45 75°C (优选为50 600C )恒温搅拌反应3 6小时(优选为4 5小时)；(2)将步骤(1)获得的的反应液冷却至室温，缓慢加入溶有乳化剂1的油相中，油相与反应液的体积比为2 3，乳化15分钟；然后加入乳化剂2的水溶液，乳化10分钟 ’最 后在高速搅拌下按每IOOmL乳液加25mL滴加交联剂即含钙离子水溶液，搅拌、固化15分 钟；(3)将步骤(2)获得的乳液用无水乙醇沉淀、离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏 水洗涤，冷冻干燥即得成品。上述步骤(1)中，所述的含有N-乙烯己内酰胺的混合物为N-乙烯己内酰胺与甲 基丙烯酸的混合物或N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的混合物，其中N-乙烯己内酰胺与甲基丙 烯酸的混合物，N-乙烯己内酰胺与甲基丙烯酸的质量配比为90 99 10 1，优选为 94 97 6 3 ;N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的混合物，N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的质量配 比为90 99 10 1，优选为94 97 6 3。上述步骤(1)中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈，用量为N-乙烯己内酰胺或含有 N-乙烯己内酰胺的混合物摩尔数的 5%，优选为2%;上述步骤⑵中，所述的油相为 正己烷，所述的乳化剂1为Span-85，用量为0. 01 0. 06g/mL(优选为0. 03 0. 05g/mL) 油相，所述的乳化剂2为Tween-85，使用的质量数与乳化剂1使用的质量数相同，使用时将 乳化剂2稀释成质量分数为50%的水溶液，所述的交联剂是质量分数为8%的CaCl2水溶 液。上述步骤(1)中，所述的搅拌速度为200r/min，所述的反应温度为60°C，所述的反 应时间为5小时；上述步骤(2)中，所述的搅拌速度为1000 1400r/min，优选为1200 1350r/mino本发明具有以下有益技术效果(1)利用制备微球的原料之一-海藻酸钠作为分散聚合的稳定剂，通过N-乙烯己 内酰胺等单体在海藻酸钠水溶液中的原位分散聚合一步得到温敏性海藻酸钠/聚乙烯己 内酰胺类聚合物混合溶液，操作简单安全。(2)所获得的海藻酸钙复合微球一方面具有一定的温度响应性、且响应温度在生 理温度附近，另一方面具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域，尤其是药 物的控制释放方面有广泛应用前景。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明图1是将本发明实施例1获得成品即海藻酸钙复合微球粘附于载玻片上，经过喷 金处理后，将载玻片置于扫描电镜(日本JEOL公司JSM-6390LV型)下，拍摄的照片。图2是将本发明实施例2获得成品即海藻酸钙复合微球粘附于载玻片上，经过喷 金处理后，将载玻片置于扫描电镜(日本JEOL公司JSM-6390LV型)下，拍摄的照片。
具体实施例方式实施例1在250mL三口烧瓶中加入0. 4g海藻酸钠、0. 8g N-乙烯己内酰胺、58. 8g水，0. 02g 偶氮二异丁腈即偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺摩尔数的2. 14%，搅拌，进行充分混 合、溶解，除氧如充入氮气半小时，然后加热升温至60°C，反应5小时，反应过程可以伴随着连续性搅拌或间歇性搅拌。将反应混合物冷却至室温，缓慢加到40mL溶有2g Span-85的 正己烷中，搅拌15min后，滴加2g Tween-85 (用2mL的水稀释)，继续乳化lOmin。最后滴 加25mL质量分数为8%的氯化钙水溶液，搅拌固化15min。用无水乙醇沉淀、离心分离，然 后分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得到如图1所示的成品。实施例2大致同实施例1的方法，所不同的是海藻酸钠、N-乙烯己内酰胺、偶氮二异丁腈的 用量分别为0. 6g、0. 6g、0. 015g，上述偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺摩尔数的2. 12%。 所得成品如图2所示。实施例3大致同实施例1的方法，所不同的是加入0.8g海藻酸钠、0.4gN_乙烯己内酰胺、 0. Olg偶氮二异丁腈，上述偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺摩尔数的2. 13%。实施例4大致同实施例1的方法，所不同的是加入0. 6g海藻酸钠、0. 57g N-乙烯己内酰胺、 0. 03g甲基丙烯酸、0. 015g偶氮二异丁腈，上述偶氮二异丁腈约为N-乙烯己内酰胺与甲基 丙烯酸混合物摩尔数的2. 08%。实施例5大致同实施例1的方法，所不同的是加入0. 6g海藻酸钠、0. 57g N-乙烯己内酰胺、 0. 03g丙烯酸、0. 015g偶氮二异丁腈，上述偶氮二异丁腈为N-乙烯己内酰胺与丙烯酸摩尔 数的2.03%。上述方式制备的海藻酸钙复合微球具有较好的温度响应性，体积相转变温度在生 理温度附近，利用721型分光光度计通过浊度法测得的上述相应实施例获得的海藻酸钙复 合微球相转变温度列于表1。表1浊度法测得的凝胶微球的相转变温度
女口 广口口实施例1实施例2实施例3相转变温度。C37. O36. O35. 权利要求
一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)将质量分数为25～75％的N 乙烯己内酰胺或含有N 乙烯己内酰胺的混合物，与质量分数为25～75％的海藻酸钠充分溶于水中，配成质量分数为2％的水溶液，加入引发剂，并进行充分混合、溶解，除氧，然后在45～75℃恒温搅拌反应3～6小时；(2)将步骤(1)获得的反应液冷却至室温，缓慢加入溶有乳化剂1的油相，油相与反应液的体积比为2∶3，乳化15分钟；然后加入乳化剂2的水溶液，乳化10分钟；最后在高速搅拌下按每100mL乳液加25mL滴加交联剂即含钙离子水溶液，搅拌、固化15分钟；(3)将步骤(2)获得的乳液用无水乙醇沉淀、离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤，冷冻干燥即得成品。
2.根据权利要求1所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其特征 在于所述步骤(1)中，所述的含有N-乙烯己内酰胺的混合物为N-乙烯己内酰胺与甲基丙 烯酸的混合物或N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的混合物，其中N-乙烯己内酰胺与甲基丙烯酸 的混合物，N-乙烯己内酰胺与甲基丙烯酸的质量配比为90 99 10 1 ；N-乙烯己内酰 胺与丙烯酸的混合物，N-乙烯己内酰胺与丙烯酸的质量配比为90 99 10 1。
3.根据权利要求1或2所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其 特征在于所述步骤(1)中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈，用量为N-乙烯己内酰胺或含有 N-乙烯己内酰胺的混合物摩尔数的1 5% ；所述步骤(2)中，所述的油相为正己烷，所述 的乳化剂1为Span-85，用量为0. 01 0. 06g/mL油相，所述的乳化剂2为Tween-85，使用 的质量数与乳化剂1使用的质量数相同，使用时将乳化剂2稀释成质量分数为50%的水溶 液，所述的交联剂是质量分数为8%的CaCl2水溶液。
4.根据权利要求1或2所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其 特征在于所述步骤(1)中，所述的搅拌速度为200r/min，所述的反应温度为60°C，所述的 反应时间为5小时；所述步骤(2)中，所述的搅拌速度为1000 1400r/min。
5.根据权利要求3所述的具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，其特征 在于所述步骤(1)中，所述的搅拌速度为200r/min，所述的反应温度为60°C，所述的反应 时间为5小时；所述步骤(2)中，所述的搅拌速度为1000 1400r/min。
全文摘要
本发明公开一种具有温度响应性能的海藻酸钙复合微球的制备方法，包括步骤将选定量的N-乙烯己内酰胺等与海藻酸钠充分溶于水中，配成水溶液，加入引发剂，混合均匀、除氧，在恒温下搅拌反应3～6小时；将上述步骤获得的反应液冷却至室温，缓慢加入溶有乳化剂1的油相中乳化，然后加入乳化剂2的水溶液乳化，最后在高速搅拌下滴加交联剂，搅拌、固化；将上述步骤获得的乳液用无水乙醇沉淀、离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤，冷冻干燥即得成品。本发明获得的海藻酸钙复合微球一方面具有一定的温度响应性且响应温度在生理温度附近，另一方面具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域，尤其是药物的控制释放方面有广泛应用前景。
文档编号A61K47/36GK101962464SQ201010292330
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者夏延致, 李银银, 纪全, 马晓梅 申请人:青岛大学
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