專(zhuān)利名稱(chēng)：明膠-殼聚糖球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的球狀顆粒材料的制備技術(shù)，具體涉及 一種天然聚合物明膠-殼聚糖球形多孔顆粒材料的制備方法。
背景技術(shù)：
明膠是一種將膠原三螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為無(wú)規(guī)則鏈而獲得的蛋白質(zhì)，是一種熱水 可溶的多肽混合物，因而具有生物可降解性及良好的生物相容性。由于具有良好 的成膜性，明膠在口服藥品的膠囊中得到廣泛應(yīng)用；同時(shí)，明膠還具有活化巨噬 細(xì)胞和止血作用，可用于制造傷口包扎、止血材料和人造皮膚，以及硬組織修復(fù) 用填充材料。
甲殼素廣泛存在于蝦、蟹和昆蟲(chóng)等節(jié)肢動(dòng)物的外殼和菌、藻類(lèi)等低等植物的 細(xì)胞壁中，是自然界中最為豐富的生物高分子之一，是一種極為豐富的天然再生 資源。殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，無(wú)毒、生物相容性好、可生物降解，近年 來(lái)，作為天然醫(yī)用高分子材料在可吸收手術(shù)縫合線、止血材料、傷口包扎材料以 及人造皮膚等方面的研究十分引人注目。同時(shí)，殼聚糖也是一種優(yōu)良的硬組織修 復(fù)材料，在骨折可吸收固定材料和骨缺損填充材料方面也得到應(yīng)用。
單純的殼聚糖降解速度過(guò)于緩慢，加入明膠后能加快材料的降解速度。另一 方面，明膠一殼聚糖復(fù)合材料中，殼聚糖帶正電荷，通過(guò)靜電作用與明膠蛋白分 子結(jié)合,而明膠中含有大量的氨基和羧基這樣的親水基團(tuán)，因而隨著明膠的引入， 增加了殼聚糖的親水性能，從而也提高了溶質(zhì)的透過(guò)能力及透氧性能，同時(shí)明膠 還可促進(jìn)細(xì)胞在復(fù)合材料上的黏附、增殖、分化和分泌細(xì)胞外基質(zhì)。目前，明膠 一殼聚糖復(fù)合材料多以膜的形式用于人工皮膚或傷口敷料。本發(fā)明提供了一種制 備明膠一殼聚糖復(fù)合材料球形多孔顆粒的方法。
三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種制備具有均一分布顆粒直徑的明膠一殼聚糖球形多孔顆 粒材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料，所述的明膠一殼 聚糖球形多孔顆粒材料的球形顆粒，粒徑為(()0.8 4mm，顆粒本體內(nèi)部為孔徑小 于150pm的微孔，微孔之間互通，明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的孔隙率為 80 95%，質(zhì)量比明膠殼聚糖=(1 9): (9 1)。
一種制備所述的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的制備方法，制備步驟為 第一步，按質(zhì)量比明膠殼聚糖=(1 9) : (9 1)的比例稱(chēng)取明膠和殼聚
糖；
第二步，將第一步稱(chēng)取的膠原和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為1 5%的醋酸溶液 中，配制為明膠一殼聚糖的總質(zhì)量占明膠一殼聚糖醋酸溶液總質(zhì)量的3 22%的 溶液，攪拌，溶解；
第三步，將第二步制備好的明膠-殼聚糖醋酸溶液從加料口加入儲(chǔ)料罐，通 過(guò)壓力表和壓力控制閥控制儲(chǔ)料罐中的壓力為0.08 0.5MPa，以保證明膠-殼聚 糖醋酸溶液從管徑為(l)0.5 3mm的導(dǎo)液管以10 60滴/min的速度均勻流出。從 導(dǎo)液管流出的明膠-殼聚糖醋酸溶液在管口處長(zhǎng)大到約(l)0.8 4mm的近球形顆粒 后滴落，在下落過(guò)程中，由于表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi)的 溫度為-(10 20)'C的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒徑均一的明膠-殼聚糖球 形多孔顆粒材料。
根據(jù)表面張力公式
附g = 2;r ro"
式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；O"為表面張力；g為重力加速度。當(dāng) 明膠-殼聚糖溶液的密度和粘度一定時(shí)，在無(wú)外界干擾的條件下，該法可以制備 出球形度好、粒徑均一的球形顆粒。
第四步，將第三步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后的球形
顆粒放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的交聯(lián)劑交聯(lián)處理，然后用無(wú)水乙醇清洗，得到
明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料。所述的冷凝液為二甲基硅油或植物油。所述的 交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。
制備所述的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的裝置，所述的裝置由儲(chǔ)料罐和 保溫容器組成，在儲(chǔ)料罐頂部設(shè)有加料口，在儲(chǔ)料罐上還設(shè)有壓力表，壓力表與 壓力控制閥連接，在儲(chǔ)料罐的底部設(shè)有導(dǎo)液管，在導(dǎo)液管上設(shè)有流量控制閥，在 導(dǎo)液管下方設(shè)有保溫容器。有益效果本發(fā)明制備的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料- :
(1) 在顆粒本體內(nèi)部含有大量的互通微孔，形成三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，這種顆 粒具有較高的比表面積，有利于細(xì)胞的粘附的組織液的流動(dòng)；
(2) 明膠-殼聚糖顆粒具有均一的粒徑分布，不需要篩分處理即可得到具有相 同粒徑的顆粒材料；因?yàn)楦鶕?jù)表面張力公式
附g = 2;r /*cr
式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；C7為表面張力；g為重力加速度。 當(dāng)明膠-殼聚糖溶液的密度和粘度一定時(shí)，在無(wú)外界干擾的條件下，該法可以制 備出球形度好、粒徑均一的球形顆粒。
(3) 因?yàn)楦鶕?jù)本方法制備的明膠-殼聚糖球形顆粒材料的粒徑均一性好，而相 同粒徑的球形顆粒材料，充填后顆粒間空隙率最大，所以本發(fā)明的明膠-殼聚糖 球形顆粒材料充填后有利于組織液的流動(dòng)和細(xì)胞的遷移生長(zhǎng)。
四

圖1球形顆粒成形裝置示意圖 裝置主要由加料口l、壓力表2、壓力控制閥3、儲(chǔ)料罐4、流量控制閥5、 導(dǎo)液管6、冷凝液7和保溫容器8組成。
圖2為明膠-殼聚糖復(fù)合球形多孔顆粒的照片。
圖3為明膠一殼聚糖復(fù)合球形多孔顆粒的內(nèi)部孔隙照片。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
(1) 按質(zhì)量比明膠殼聚糖為l:9稱(chēng)取明膠和殼聚糖；
(2) 將第一步稱(chēng)取的明膠和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為5%，溫度為60'C的醋酸 溶液中，配制為明膠-殼聚糖的總質(zhì)量占明膠-殼聚糖醋酸溶液總質(zhì)量的22%的明 膠-殼聚糖醋酸溶液，攪拌，溶解；
(3) 如圖1所示，將制備好的明膠一殼聚糖醋酸溶液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐 4，通過(guò)壓力控制閥3控制儲(chǔ)料罐4中壓力表2的壓力為0.08 0.5MPa，通過(guò)流 量控制閥5保證明膠-殼聚糖醋酸溶液從管徑為())0.5 3mm的導(dǎo)液管6以10 60 滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管6流出的明膠-殼聚糖醋酸溶液在管口處長(zhǎng)大到())0.8 4mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中，由于表面張力的作用形成球 狀，而后滴入保溫容器8內(nèi)的溫度為-(10 20)'C的冷凝液7中冷凝，冷凝液為二 甲基硅油，形成球形度好、粒徑均一的明膠-殼聚糖球形多孔顆粒材料。
(4)將冷凝后的球形顆粒材料分離，并在-(5 10)'C的溫度冷凍干燥處理8 24h;冷凍干燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的戊二醛溶液交聯(lián)處 理3 24h，再用無(wú)水乙醇清洗，得到明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料，如圖2 所示所得的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的球形度好、粒徑均一，如圖3所示， 內(nèi)部孔隙率高，形成三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2:
(1) 按質(zhì)量比明膠殼聚糖為9: l稱(chēng)取明膠和殼聚糖；
(2) 將第一步稱(chēng)取的明膠和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為1%，溫度為60'C的醋酸 溶液中，配制為明膠-殼聚糖的總質(zhì)量占明膠-殼聚糖醋酸溶液總質(zhì)量的3%的明 膠-殼聚糖醋酸溶液，攪拌，溶解；
(3) 將制備好的明膠一殼聚糖醋酸溶液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制 儲(chǔ)料罐4中的壓力為0.08 0.5MPa，以保證明膠-殼聚糖醋酸溶液從管徑為())0.5 3mm的導(dǎo)液管以10 60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管流出的明膠-殼聚糖 醋酸溶液在管口處長(zhǎng)大到(l)0.8 4mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中，由于 表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi)的溫度為-(10 20)t:的冷凝液中 冷凝，冷凝液為植物油，形成球形度好、粒徑均一的明膠-殼聚糖球形多孔顆粒 材料。
(4) 將冷凝后的球形顆粒材料分離，并在-(5 10)'C的溫度冷凍干燥處理8 24h;冷凍干燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的乙二醛溶液交聯(lián)處 理3 24h，再用無(wú)水乙醇清洗，得到明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料。
實(shí)施例3:
(1) 按質(zhì)量比明膠殼聚糖為5: 4稱(chēng)取明膠和殼聚糖；
(2) 將第一步稱(chēng)取的明膠和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為3%，溫度為6(TC的醋酸 溶液中，配制為明膠-殼聚糖的總質(zhì)量占明膠-殼聚糖醋酸溶液總質(zhì)量的15%的明 膠-殼聚糖醋酸溶液，攪拌，溶解；
(3) 將制備好的明膠一殼聚糖醋酸溶液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制 儲(chǔ)料罐4中的壓力為0.08 0.5MPa，以保證明膠-殼聚糖醋酸溶液從管徑為(()0.5 3mm的導(dǎo)液管以10~60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管流出的明膠-殼聚糖 醋酸溶液在管口處長(zhǎng)大到(l)0.8 4mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中，由于 表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi)的溫度為-(10 20)'C的冷凝液中 冷凝，形成球形度好、粒徑均一的明膠-殼聚糖球形多孔顆粒材料。
(4)將冷凝后的球形顆粒材料分離，并在-(5 10)匸的溫度冷凍干燥處理8 24h;冷凍干燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的甲醛溶液交聯(lián)處理 3 24h，再用無(wú)水乙醇清洗，得到明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料。
權(quán)利要求
1. 一種明膠—?dú)ぞ厶乔蛐味嗫最w粒材料，其特征在于所述的明膠—?dú)ぞ厶乔蛐味嗫最w粒材料的球形顆粒，粒徑為φ0.8～4mm，顆粒本體內(nèi)部為孔徑小于150μm的微孔，微孔之間互通，明膠—?dú)ぞ厶乔蛐味嗫最w粒材料的孔隙率為80～95％，質(zhì)量比明膠∶殼聚糖＝(1～9)∶(9～1)。
2. —種制備如權(quán)利要求1所述的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的制備方法，其 特征在于，制備步驟為第一步，按質(zhì)量比明膠殼聚糖=(1 9) : (9 1)的比例稱(chēng)取明膠和殼聚糖；第二步，將第一步稱(chēng)取的膠原和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為1 5%的醋酸溶液 中，配制為明膠一殼聚糖的總質(zhì)量占明膠一殼聚糖醋酸溶液總質(zhì)量的3 22%的 溶液，攪拌，溶解；第三步，將第二步制備好的明膠一殼聚糖醋酸溶液從管徑為小0.5 3mm的管 子，以10 60滴/min的速度均勻流出，滴入溫度為-(10 20)°。的冷凝液中冷凝， 形成球形顆粒；第四步，將第三步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后的球形 顆粒放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的交聯(lián)劑交聯(lián)處理，然后用無(wú)水乙醇清洗，得到 明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的制備方法，其特征在于， 所述的冷凝液為二甲基硅油或植物油。
4. 如權(quán)利要求2所述的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的制備方法，其特征在于， 所述的交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。
5. 制備如權(quán)利要求1所述的明膠一殼聚糖球形多孔顆粒材料的裝置，其特征在于， 所述的裝置由儲(chǔ)料罐(4)和保溫容器(8)組成，在儲(chǔ)料罐(4)頂部設(shè)有加料 口 (1)，在儲(chǔ)料罐(4)上還設(shè)有壓力表(2)，壓力表(2)與壓力控制閥(3) 連接，在儲(chǔ)料罐(4)的底部設(shè)有導(dǎo)液管(6)，在導(dǎo)液管(6)上設(shè)有流量控制 閥(5)，在導(dǎo)液管下方設(shè)有保溫容器(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種明膠—?dú)ぞ厶乔蛐味嗫最w粒材料及其制備方法和裝置。步驟為第一步，稱(chēng)取明膠和殼聚糖；第二步，配制為明膠—?dú)ぞ厶谴姿崛芤?；第三步，將溶液從加料口加入?chǔ)料罐，通過(guò)壓力表和壓力控制閥控制儲(chǔ)料罐中的壓力為0.08～0.5MPa，以10～60滴/min的速度均勻流出。而后滴入保溫容器內(nèi)的溫度為-(10～20)℃的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒徑均一的明膠-殼聚糖球形多孔顆粒材料。第四步，分離、冷凍干燥；將冷凍干燥交聯(lián)處理，清洗，得到明膠—?dú)ぞ厶乔蛐味嗫最w粒材料。這種球形顆粒材料具有均一的粒徑分布，內(nèi)部含有大量的互通微孔，具有較高的比表面積，可在組織修復(fù)和藥物緩釋中得到應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61K6/02GK101439202SQ200810235070
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者儲(chǔ)成林, 林萍華, 浦躍樸, 盛曉波, 董寅生, 超 郭 申請(qǐng)人:東南大學(xué)