环氧氯丙烷交联壳聚糖微球的制备方法

摘要

本发明涉及医药及水产品精深加工利用技术领域，其目的在于提供一种以环氧氯丙烷为交联剂制备的交联壳聚糖微球的制备方法。本发明首先反相悬浮法制备壳聚糖微球，再以环氧氯丙烷为交联剂使壳聚糖分子上的部分羟基参与交联反应，使线性的壳聚糖分子转变成网状的高聚物，以碳酸钙为致孔剂，制得具有多空网状结构的交联壳聚糖微球。本发明制备出的交联壳聚糖微球能生物降解，耐酸碱性好，对酸根离子、蛋白质具有较好的吸附效果，对重金属离子的负载能力强，可应用于食品、医药、化工等领域。

说明书

技术领域

本发明涉及医药及水产品精深加工利用技术领域，特别涉及一种环氧氯丙烷交联壳聚糖微球的制备方法。

背景技术

壳聚糖为甲壳素经过脱乙酰化反应的产物，其学名为β-(1, 4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，大量存在与虾、蟹等海洋节肢动物及部分低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜中。壳聚糖是自然界中唯一存在的碱性多糖，它不溶于水和碱溶液，可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、环烷酸和苯甲酸等，其分子中含有的-OH、-NH2、吡喃环、氧桥等功能基，易进行化学修饰、对阴阳离子有交换作用，具有生物相容性。天然壳聚糖为粉末状，易溶于酸性介质而流失，若将壳聚糖做成微球结构可充分发其优势。

现有制备交联壳聚糖树脂的方法：如2007年3月14日公开的公开号为CN1927892A的“赖氨酸-壳聚糖树脂及其制备方法”专利，公开的方法是：对壳聚糖体系进行乳化20-30min后，加入戊二醛溶液，然后加入CaCO₃作为致孔剂，反应60-80min后，用稀氢氧化钠溶液调节体系的pH值为9-10，控温60-70℃，搅拌2.5-3.5h，过滤，弃滤液收集滤渣，对滤渣依次用石油醚、乙醇各洗涤3-5次，在用稀盐酸溶解滤渣中的CaCO₃，最后用蒸馏水洗涤至中性。此方法是利用壳聚糖上的氨基和醛基反应形成席夫碱结构而形成网状交联，该方法的主要缺点是在反应过程中壳聚糖上的氨基被大量消耗，而具有孤对电子氨基是壳聚糖具有吸附性能的一个重要因素，利用此法制备的交联壳聚糖的吸附性较差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足，提供一种以环氧氯丙烷为交联剂制备的交联壳聚糖微球的制备方法，本发明制备的壳聚糖微球吸附性能好，可用做酶、药物载体等的载体，能生物降解。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种环氧氯丙烷交联壳聚糖微球的制备方法，所述的制备方法步骤如下：

（1）将壳聚糖粉末溶于体积浓度为1~4％的盐酸中，室温下充分搅拌溶解，得质量分数为1~4％的壳聚糖溶胶；

（2）将步骤（1）制得的壳聚糖溶胶在搅拌条件下缓慢加入至与步骤（1）所述的体积浓度为1~4％的盐酸体积相等的液体石蜡中，继续搅拌10~20分钟，使壳聚糖溶胶均匀分散在液体石蜡中，制得壳聚糖微球体系；

（3）将步骤（2）制得的壳聚糖微球体系升温至50~55℃，搅拌条件下向壳聚糖微球体系中滴加乳化剂，继续搅拌使得壳聚糖微球体系乳化10~20分钟后依次滴加环氧氯丙烷的乙醇溶液和碳酸钙悬浊液，然后调节壳聚糖微球体系pH值为10~11，继续升温至70~75℃，反应240~360分钟，过滤，收集球状物滤渣，球状物滤渣依次用石油醚和乙醇分别浸泡冲洗4~6次后，再用稀盐酸浸泡20~30分钟，最后用去离子水冲洗至中性，真空冷冻干燥，制得环氧氯丙烷多孔交联壳聚糖微球。稀盐酸的体积分数在3~6%。

本发明首先反相悬浮法制备壳聚糖微球，再以环氧氯丙烷为交联剂使壳聚糖分子上的部分羟基参与交联反应，使线性的壳聚糖分子转变成网状的高聚物，以碳酸钙为致孔剂，制得具有多空网状结构的交联壳聚糖微球。

本发明通过在碱性条件下，环氧氯丙烷中的碳氯键断裂，形成碳正离子与壳聚糖分子中的羟基成醚，同时另一端的环氧开环，与另一个壳聚糖分子中的羟基成醚，实现壳聚糖的交联，使交联反应避免使用了氨基，制备的交联壳聚糖微球的吸附性好。

作为优选，步骤（1）中所述的壳聚糖粉末的脱乙酰度在95%以上。壳聚糖粉末的脱乙酰度越高，制备的交联壳聚糖微球的对金属离子的负载能力越强。

作为优选，步骤（3）中滴加环氧氯丙烷的乙醇溶液和碳酸钙悬浊液的用量标准为：壳聚糖、环氧氯丙烷、碳酸钙三者的质量比为1:0.4~0.56:1.8~2.2。环氧氯丙烷的乙醇溶液和碳酸钙悬浊液的加入过程也都是在搅拌条件下进行的，碳酸钙悬浊液配制为称取碳酸钙，加去离子水，搅拌成悬浊液，本发明采用碳酸钙悬浊液而不采用碳酸钙粉末，这样能使碳酸钙更充分的与壳聚糖溶胶颗粒混合，使壳聚糖交联反应完成后将碳酸钙包裹在内。

作为优选， 步骤（2）和步骤（3）中所述的搅拌的搅拌速度均为800-1200转/分钟。这样的搅拌速度，搅拌温和且均匀，搅拌效果好。

作为优选，步骤（3）中所述的乳化剂为span-80或吐温80。span-80中文名：斯盘-80，山梨糖醇酐油酸酯，S-80乳化剂。吐温80：Tween 80 ，中文同义词：聚山梨醇酯，乳化剂T-80。

作为优选， 步骤（3）中所述的环氧氯丙烷的乙醇溶液，环氧氯丙烷的体积浓度为5~20%。环氧氯丙烷易于挥发，直接使用环氧氯丙烷，不利于较精确控制环氧氯丙烷的加入量，而环氧氯丙烷又不溶于水，因此将环氧氯丙烷溶于乙醇再加入并控制合适的浓度，可避免环氧氯丙烷挥发，从而精确控制环氧氯丙烷的加入量。

作为优选，步骤（3）中乳化剂的用量为乳化剂占壳聚糖微球体系的体积分数为0.1%~0.15%。

本发明的有益效果是： 

1、反应条件温和，制备步骤简单；

2、本发明制备出的交联壳聚糖微球能生物降解，耐酸碱性好，对酸根离子、蛋白质具有较好的吸附效果，对重金属离子的负载能力强，可应用于食品、医药、化工等领域。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

（1）将脱乙酰度为95%的壳聚糖粉末溶于体积浓度为1％的盐酸中，室温下充分搅拌溶解，得质量分数为1％的壳聚糖溶胶；

（2）将步骤（1）制得的壳聚糖溶胶在搅拌条件下缓慢加入至与步骤（1）所述的体积浓度为1％的盐酸体积相等的液体石蜡中，控制搅拌速度为800转/分钟，继续搅拌10分钟，使壳聚糖溶胶均匀分散在液体石蜡中，制得壳聚糖微球体系；

（3）将步骤（2）制得的壳聚糖微球体系升温至50℃，搅拌条件下向壳聚糖微球体系中滴加span80，使其（span80）在体系中的体积分数占0.1%，继续搅拌使得壳聚糖微球体系乳化10分钟后依次滴加体积浓度为5%的环氧氯丙烷的乙醇溶液和碳酸钙悬浊液，壳聚糖、环氧氯丙烷、碳酸钙三者的质量比为1:0.4:1.8，然后用质量浓度为2%左右的稀氢氧化钠调节壳聚糖微球体系pH值为10，继续升温至70℃，反应360分钟，过滤，收集球状物滤渣，球状物滤渣依次用石油醚和乙醇分别浸泡冲洗4次后，再用体积分数为6%的稀盐酸浸泡20分钟使交联壳聚糖包裹的的碳酸钙溶解，最后用去离子水冲洗至中性，真空冷冻干燥，制得环氧氯丙烷多孔交联壳聚糖微球。

实施例2

（1）将脱乙酰度为96%的壳聚糖粉末溶于体积浓度为2.5％的盐酸中，室温下充分搅拌溶解，得质量分数为2％的壳聚糖溶胶；

（2）将步骤（1）制得的壳聚糖溶胶在搅拌条件下缓慢加入至与步骤（1）所述的体积浓度为2.5％的盐酸体积相等的液体石蜡中，控制搅拌速度为1000转/分钟，继续搅拌15分钟，使壳聚糖溶胶均匀分散在液体石蜡中，制得壳聚糖微球体系；

（3）将步骤（2）制得的壳聚糖微球体系升温至53℃，搅拌条件下向壳聚糖微球体系中滴加span80，使其（span80）在体系中的体积分数占0.13%，继续搅拌使得壳聚糖微球体系乳化15分钟后依次滴加体积浓度为10%的环氧氯丙烷的乙醇溶液和碳酸钙悬浊液，壳聚糖、环氧氯丙烷、碳酸钙三者的质量比为1:0.5:2，然后用质量浓度为2%左右的稀氢氧化钠调节壳聚糖微球体系pH值为10，继续升温至73℃，反应300分钟，过滤，收集球状物滤渣，球状物滤渣依次用石油醚和乙醇分别浸泡冲洗5次后，再用体积分数为5%的稀盐酸浸泡25分钟使交联壳聚糖包裹的的碳酸钙溶解，最后用去离子水冲洗至中性，真空冷冻干燥，制得环氧氯丙烷多孔交联壳聚糖微球。

 

实施例3

（1）将脱乙酰度为98%的壳聚糖粉末溶于体积浓度为4％的盐酸中，室温下充分搅拌溶解，得质量分数为4％的壳聚糖溶胶；

（2）将步骤（1）制得的壳聚糖溶胶在搅拌条件下缓慢加入至与步骤（1）所述的体积浓度为4％的盐酸体积相等的液体石蜡中，控制搅拌速度为1200转/分钟，继续搅拌10分钟，使壳聚糖溶胶均匀分散在液体石蜡中，制得壳聚糖微球体系；

（3）将步骤（2）制得的壳聚糖微球体系升温至55℃，搅拌条件下向壳聚糖微球体系中滴加吐温80，使其（吐温80）在体系中的体积分数占0.15%，继续搅拌使得壳聚糖微球体系乳化20分钟后依次滴加体积浓度为20%的环氧氯丙烷的乙醇溶液和碳酸钙悬浊液，壳聚糖、环氧氯丙烷、碳酸钙三者的质量比为1:0.56:2.2，然后用质量浓度为2%左右的稀氢氧化钠调节壳聚糖微球体系pH值为11，继续升温至75℃，反应240分钟，过滤，收集球状物滤渣，球状物滤渣依次用石油醚和乙醇分别浸泡冲洗6次后，再用体积分数为3%的稀盐酸浸泡30分钟使交联壳聚糖包裹的的碳酸钙溶解，最后用去离子水冲洗至中性，真空冷冻干燥，制得环氧氯丙烷多孔交联壳聚糖微球。

 

本发明的环氧氯丙烷交联壳聚糖微球与戊二醛交联壳聚糖微球得理化指标对比见表1，本发明的环氧氯丙烷交联壳聚糖微球的吸附能力见表2。                  本发明制备的交联壳聚糖微球能生物降解，具有耐酸碱性好，对酸根离子、蛋白质具有较好的吸附效果，对重金属离子的负载能力强等特点。

 

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。