超分子纳米微胶囊的制备与应用

纳米微胶囊的制备与性能表征

摘 要：本文主要采用了溶液凝胶法制备榄香烯ACA微胶囊，并对该类型的纳米微胶囊的性能进行了相关分析。研究结果指出：在乳化凝胶工艺的实施过程中探讨了搅拌速度对微胶囊粒子平均直径的影响，当搅拌速度在1250r/min时，制备出的微胶囊粒子在纳米级别，并且具有良好的球形度和产量；其次结合相关参考文献和实验结果探究了壳聚糖分子量及浓度对榄香烯ACA微胶囊的释放动力学性能的影响，结果指出壳聚糖的分子量以及浓度的大小对纳米胶囊在凝胶反应过程中的累计释放率有着不同程度的影响。

关键词：纳米微胶囊 乳化凝胶法 性能表征

由于微胶囊具有广阔的应用前景，所以该项技术已经被列为21实际重点研究和开发的高新技术之一。目前能够制备胶囊颗粒直径的范围能够达到纳米级别，其直径范围通常是在1-1000nm。纳米微胶囊是一种由多相组成的材料，能够在水溶液中悬浮和易于分散，具备很好的应用价值。本文主要针对纳米胶囊的制备工艺参数进行研究，并对制备的纳米胶囊进行相关性能表征。

一、纳米微胶囊制备工艺

本实验中的榄香烯ACA纳米胶囊制备工艺如下，将5.0g的榄香烯海藻硅酸钙凝珠胶体放置于100ml的离心试管之中，然后加入50mL的壳聚糖溶液，将离心试管反复上下震荡几次，然后再摇床上反应30min后，使用尼龙网把壳聚糖溶液进行过滤，随后加入100ml的NaCl溶液，目的是阻止反应膜的生成，最后使用尼龙网收集ACA纳米微胶囊，并封装于离心试管中进行隔离保存。

二、纳米微胶囊的性能表征

1.乳化凝胶工艺对纳米微胶囊性能的影响

这个部分的实验内容主要探讨搅拌速度对微胶囊制备颗粒直径的影响。提高搅拌桨的机械转动速度意味着增大了乳浊液的剪切力，导致真个系统熵值的减小，导致乳状液滴的尺寸在逐渐的降低。研究发现当机械搅拌棒的速度达到1500r/min时，所产生的海藻硅酸钙的凝珠胶体的直径非常细小，导致胶体很难与油滴相分离。在本论文中的搅拌速度控制在500-1500r/min之间，探究搅拌速度对纳米胶囊性能的影响，具体实验数据如图表3所示。

文章编号：１００１－９７３１（２０１９）０３－０３１１２－０６

明胶－壳聚糖－纳米ＳｉＯ２复合微胶囊的制备及结构＊

侯雪艳１，２，赵文博１，张玉琦１，２，张恩生１，王项项１，王记江１，２，张耀霞１，２

（１．延安大学化学与化工学院，陕西延安７１６０００；２．陕西省化学反应工程重点实验室，陕西延安７１６０００）

摘　要：　以石蜡和壳聚糖作为囊芯材料，以明胶作为壁材，制备明胶－壳聚糖－纳米ＳｉＯ２复合微胶囊。通过油水

比、壳聚糖和明胶中分别引入纳米ＳｉＯ２等因素的调节，研究了其对微胶囊性能、结构的影响。采用光学显微镜、

扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对微胶囊形貌等微观结构进行表征。结果表明，油水比为３∶１时，制备的微胶囊结构和

性能较好，在此基础上分别以不同的方式在壳聚糖和明胶中引入不同粒径的纳米ＳｉＯ２。结果表明，未引入纳米

ＳｉＯ２制备的微胶囊呈球形结构，部分为多核微胶囊；当在壳聚糖或明胶中加入ＳｉＯ２时，微胶囊壁材出现多孔结

构，球形度降低，随着ＳｉＯ２量的增加，微胶囊壳层孔状结构增多，微胶囊的热损失率也随之增大；不同粒径的纳米

ＳｉＯ２无论引入壳聚糖还是明胶中，微胶囊的热损失率都是随着ＳｉＯ２含量的增加而增大；较大粒径的纳米ＳｉＯ２引

入后微胶囊热损失率小于小粒径纳米ＳｉＯ２引入后微胶囊的热损失率。

关键词：　明胶；壳聚糖；二氧化硅；微胶囊

中图分类号：　ＴＢ３４文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１９．０３．０１９

０　引　言

微胶囊技术是将某些组分包裹在成膜物质中，以

使包裹物质免受外界环境影响而发生性质的改变，或

实现包裹物质的可控释放，该技术已广泛应用于许多

领域［１］。微胶囊的芯材、壁材以及合成方法的选择依

赖于微胶囊芯材的组成和微胶囊的具体应用领域［２］。

其中微胶囊壁材的组成及结构对于微胶囊的性质和应

用尤为重要［３］，目前常用的微胶囊壁材有有机高分子、

无机材料、有机高分子与纳米杂化材料［４］。

01.

30 高等学校化学学报No.3

009年3月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES

625~628

CS/TPP纳米微胶囊的制备及其载药性能

杨文静，王婷，何农跃

(东南大学生物电子学国家重点实验室，南京210096)

摘要利用离子凝胶法，以三聚磷酸纳(TPP)为交联剂，由壳聚糖(CS)制备了CS/TPP纳米微胶囊.用红外

光谱仪、扫描电镜和粒径分析仪进行了表征，并以牛血清蛋白(BSA)作为模型药物，考察了所制备的CS/

TPP纳米微胶囊的包载和缓释性能.结果表明，CS/TPP纳米微胶囊的红外光谱相对于CS和TPP的红外

光谱发生了很大变化，说明CS和TPP通过正负电荷吸引聚合成囊;粒径分析表明，离子凝胶法可以得到粒

径约430nm的均匀分散的壳聚糖纳米微胶囊，经冷冻干燥后粒径变为300nm左右;微胶囊包封率最高可

达79.74%，模型药物的持续释放时间可达7d以上.

关键词壳聚糖;三聚磷酸纳;药物缓释

中图分类号0636; R318. 08

文献标识码A

文章编号。251-0790(2009)03-0625-04

壳聚糖(CS)是天然生物大分子甲壳素通过脱乙眈而得到的衍生物.它不仅具有优良的生物可阵解

性、生物相容性和生物站附|生[lJ而且还具有消炎、抗菌、止血及拥制癌细胞转移等大多数聚合物所

不具有的功能[2J以CS为原料而制备的微胶囊[3~6J日益成为药物控释的新热点.

Bodmei盯[7J首次提出了离子凝胶法制备壳聚糖，Calvo等[8J对离子凝胶化法进行了改进，并采用

该方法制备了壳聚糖纳米颗粒.其原理是利用两水相混合物的离子凝结，其中聚环氧乙皖(Polyethyl

t时oxide，PEO

)与CS作用生成起丙基壳聚糖，增加了壳聚糖的水溶性和生物相容性，但是CS和

PEO的质量比对微胶囊的尺寸(200~1000日m)影响很大，不易控制.国内已有文献报道的方法大多只

限于制备微米、亚微米级的壳聚糖微粒[町，而且需要醒类(如常用的戊二醒)作为交联固化剂，这种方

北方药学２０１３年第１０卷第７期　

微胶囊的制备技术及其在食品工业中的应用　蒋义意（浙江工业大学药学院杭州３１００３２）　摘要：微胶囊技术是２１世纪高新技术之一，广泛应用于不同领域。本文阐述了微胶囊的制备方法、原理和载体，同时介绍了微　胶囊技术在食品工业中的应用。　关键词：微胶囊囊材制备方法应用　中图分类号：ＴＳ２０１．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　６７２—８３５１（２０１　３）０７—００６４—０２　微胶囊（Ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ）是以天然或合成的高分子材料作为　囊材，通过化学法、物理法或物理化学法将一种活性物质（囊　心）包裹起来形成具有半透性或密封囊膜的微型胶囊。通常制　备的微胶囊粒子大小在５￣２００１￣ｍ范围，囊壁的厚度在０．２～　１０ｐ，ｍ不等【１１。如果选用的囊材具有半透性，则液体囊芯和水溶　性囊芯可以通过溶解、渗透和扩散的过程，透过膜壁释放出　来，释放速度可通过改变壁材的化学组成、厚度、硬度和孔径　大小等加以控制，一般采用电镜扫描法测定微胶囊结构。微胶　囊技术遵循这样的原则：针对不同芯材物质及其用途选用一　种或几种复合的壁材对其进行包覆。一般情况下，水溶性壁材　适合油溶性芯材，而油溶性壁材大多适合水溶性芯材。　１微胶囊技术　１．１微胶囊技术的功能特点：微胶囊化后的微粒，由于外表有　保护层，可以避免光照、加热、氧接触等外界环境的影响，它具　有以下几个特点［２１：①掩盖药物的不良气味和口味；②提高药　物的稳定性；③防止药物在胃内失活或减少对胃的刺激性；④　使液态药物固定化便于应用与贮存；⑤减少药物的配伍变化；　⑥可制备缓释或控释制剂；⑦使药物浓集于靶区，提高疗效，　降低毒副作用；⑧可将活细胞或生物活性物质包囊。　１．２微胶囊方法的概述：微胶囊的制备方法可归纳为三类，一　类主要应用物理化学方法，包括相分离法（包括单凝聚法、复　凝聚法、溶剂一非溶剂法、改变温度法、液中干燥法）；二类是物　理机械法，它包括喷雾干燥法、喷雾凝结法、流化床包衣法、多　孔离心法、超临界流体法；另一类是化学法，包括界面缩聚法　和辐射交联法。用于食品工业的主要有以下几种，如喷雾干燥　法、喷雾冻凝法、复凝聚法等。　１．２．１喷雾干燥法：喷雾干燥法具有技术成熟、成本低、工艺条　件容易控制、产品粒度均匀、产品易溶于水等特点［３１，它是目前　食品工业中使用最多的方法，也是微胶囊制造方法中最为广　泛的方法。喷雾干燥法制备微胶囊只要考察以下三个方面：①　壁材的选择；②乳化工艺的选择；③喷雾干燥条件的筛选。影　响喷雾干燥微胶囊化过程的主要条件是壁材的组成和干燥性　质、芯材的分子量、乳状液的黏度、芯壁比例和壳层的孔隙度。　喷雾干燥法的原理是在一定条件下，将芯材物质与壁材物质　充分混合、溶解后，经高压均质形成乳液，经乳化后芯材被包　埋在具有保护性壁材中，但不稳定，遂将乳化液喷入干燥室，　在加热容器中进行喷雾、干燥后，高温使水分迅速闪蒸而挥　发，壁材物质即在芯材表面结成膜结构而形成微胶囊。　１．２．２喷雾冷凝法：喷雾冷凝法的原理是把分散液通过加热的　喷嘴雾化脱溶剂，再通入冷冻室，固体芯材表面的壳材料被冷　凝到蜡状或脂肪的熔点温度以下固化，形成微胶囊。与喷雾干　燥法相比，喷雾冷凝法是将已加热熔融的壁材迅速降温凝固，　而喷雾干燥法是利用热空气使喷雾液滴中的溶剂蒸发而干　燥。这种方法适于包埋水溶性固体粉末状材料，对于香料等易　挥发的物质，或对热特别敏感或不太稳定易氧化的囊心，适合　在低温下使溶剂去除，使壁材凝聚形成微胶囊。　１．２．３超临界流体法：超临界流体即是处于液态和气态之间的　一种状态。利用的介质通常是二氧化碳，它不仅无毒、价廉、不　燃烧、液态时溶解能力强，更因其临界温度低（可处理对热敏　感的药物），临界压力较低（可降低设备成本、增加安全性）。在　接近临界状态时温度、压力的微小变化，就可以改变其密度，　从而改变其溶解能力，可用于多成分药物中某种特定成分的　分离、聚合物与单体的分离或者残余有机溶剂的去除。这种方　法不仅简便（一步完成），而且溶剂等能够循环使用，具有明显　的经济效益和环保价值。　２微胶囊技术在食品中的应用　微胶囊技术是从传统胶囊化技术的基础上发展起来的。　微胶囊化是近４０年来应用于药物和食品的新工艺、新技术。　在２０世纪７０年代的时候制备工艺已经趋于成熟，应用范围　也随之不断扩大，已给许多行业带来了极大的革新和进步，特　别是食品工业。　２．１各种食用及功能性油脂：由于传统油脂独特性质，给生产　和运输带来诸多不便，特别是对于具有高度不饱和脂肪酸的　油脂，其在加工贮存中极易被氧化，在光和高温的条件下，很　容易发生油脂的过氧化，影响到油脂的风味。服用了过氧化的　油脂会引起机体的氧化，从而引发癌症和人体衰老　。另外，　油脂的流动性差，给调料和汤料在包装和食用时带来很大不　便。经微胶囊化处理可将油脂制成粉末，克服了油脂本身的缺　点。因此微胶囊化的粉末油脂是当今食品行业研究的热点之　一。目前，我国研究人员已成功地将鱼油［５１、玉米胚芽油［６１、棕榈　油７１、核桃油［８１、芝麻油［９１、亚麻油【　Ｏｌ等通过微胶囊转化形成高度　流散性粉末油脂。　２．２在多不饱和脂肪酸中的应用：油脂中的主要成分是多不饱　和脂肪酸，它对光、温度、氧气敏感。因此对于微胶囊化不饱和　脂肪酸的研究主要是对油脂的包埋，由于现在的条件有限，很　难获得纯的多不饱和脂肪酸，因此单一的不饱和脂肪酸的微　胶囊化的研究仍处于初级阶段。目前常采用菌种诱变发酵的　方法获得不饱和脂肪酸，目前已有对ＤＨＡ、亚麻酸『１１１、共轭亚　油酸　以及花生四烯酸㈣等的研究，其微胶囊化产率（ＭＥＹ）和　效率（ＭＥＥ）已达到较高水平。　２．３在香精香料中的应用：目前国内应用微胶囊化技术最广泛　的领域是对各种香精香料的微胶囊化。香精、天然香料提取的　精油和油树脂及风味物质都具有较强的挥发性，用微胶囊技　术可以大大减少其挥发，阻止氧化变质，同时粉末化后使香味　缓慢释放。目前研制成功的主要有丁香精油ｆＪ，ｔｌ、大蒜油旧、熏衣　草精油【ｔ６ｌ等香精香料微胶囊。　２－４维生素和矿物质中的应用：由于某些维生素具有难闻的气　味，或者某些维生素易氧化降解，或者是不能溶于水，从而限　制了它的应用。利用微胶囊技术可以起掩蔽和保护作用，如　ＶＡｆ　、ＶＣ、ＶＥｒ＇Ｓ．＇９￣ｊＥ；已被成功包埋。某些矿物质营养成分会有　苦涩味、颜色不佳，或与其他成分发生反应，为防止这些副作　用可将其微胶囊化。　３展望　目前，微胶囊技术已成为备受关注的高新技术之一。微胶　囊技术在国外发展迅速，美国在这方面一直处于领先地位，近　几年我国在微胶囊技术的应用方面有了许多发展，但同国外　相比，国内的微胶囊技术仍处于初级阶段。将微胶囊技术用于　食品领域的研究，