喷雾干燥法制备壳聚糖微球研究(附件)
壳聚糖（简称CTS）分子中存在着大量的游离氨基，这些游离氨基增强了反应活性，提高了它的溶解性能，进而大大拓宽其应用范围。因而壳聚糖在化学工业、医药、食品和环境保护等领域中拥有十分广阔的研究前景。本论文主要是利用喷雾干燥法制备壳聚糖微球，研究溶液PH值、进风温度、分散剂使用量等参数对壳聚糖微球形成的影响。产品利用倒置荧光显微镜、动态光散射(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)等进行表征。研究结果表明，1.5g壳聚糖溶于250ml，0.2mol/L的冰乙酸溶液中为最佳试验方案；进风温度对制备壳聚糖微球的产量几乎没有影响；分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的添加量对制备壳聚糖微球的产量几乎无影响，随着分散剂PVP使用量的增加，壳聚糖微球的粒径分布越来越小。关键词 壳聚糖微球，喷雾干燥法，制备
目 录
1 引言 1
1.1 壳聚糖微球概述 1
1.2 壳聚糖微球制备方法 2
1.3 壳聚糖微球表征方法 6
1.4 壳聚糖微球应用 7
1.5 本论文研究目的和意义 8
2 实验部分 8
2.1 原料及药品 8
2.2 仪器及设备 9
2.3 实验步骤 9
2.4 表征方法 13
2.5 三废处理和安全措施 14
3 结果与讨论 14
3.1 溶液PH值的改变对壳聚糖微球的影响 14
3.2 进风温度的改变对壳聚糖微球的影响 19
3.3 分散剂使用量的改变对壳聚糖微球的影响 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 引言
1.1 壳聚糖微球概述
1.1.1 壳聚糖微球的概况
壳聚糖微球属于高分子化合物微球，高分子化合物微球[1]是一种小颗粒，由大分子材料或者大分子复合材料构成的，并且具有大部分在微米级以下的粒径。各种微球众多，它们的用途也相当地广泛。例如，它们通常是球形，空心和实心的、葡萄簇结构微球、多孔结构的微球。微球具有不同的功能是由于微球粒径和微球形态的差异导致的。因此，我们需 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
要制备具有特定粒度的微球和特定结构的微球，用于满足微球的各种要求。
壳聚糖（缩写为CTS）是天然存在的天然碱性多糖。它来源于虾蟹壳中的甲壳素经过脱乙酰化反应得到。壳聚糖在医学免疫、生物工程、化学工业、分析化学具有广泛的应用因为它是一种优秀的功能性高分子化合物材料。许多科学研究人员正在努力开发基于壳聚糖微球的各种材料。
壳聚糖和甲壳素结构如下图所示：
图1.11 甲壳素结构式
图1.12 壳聚糖结构式
从壳聚糖的结构式可以看出，壳聚糖中含有氨基，因此可溶解在稀酸溶液中。壳聚糖是唯一的阳离子多糖物质。壳聚糖最重要的特性是无毒、生物降解性、生物粘附、生物相容性。壳聚糖的独一无二的性质使其能够成为非常有前途的药物载体。
1.1.2 壳聚糖微球的发展
高分子化合物微球体按照其发展历程可以分为两种，包括天然存在的微球体和人造微球体，天然大分子微球体比人造微球体早出现。橡胶树汁是人们首先发现的第一种高分子化合物微球。类似橡胶的物品通常是人们用橡胶树汁来制备，所以它也被称为胶乳。后来，科学家们开始了研究怎么样可以利用高分子化合物材料制备高分子化合物微球，由此进入了人造高分子化合物微球的时代。
近年来人们对普通高分子化合物微球不再满意，昼夜不断尝试创新，最终开发出与普通高分子化合物微球相比，高分子化合物微球携带各种官能团。壳聚糖微球具有符合时代潮流的优点，对于其他先进科学领域更适用。
在医学领域上，壳聚糖微球有着非常重要的地位[2]。比如，当一些特殊的不能直接使用或直接使用药物，达不到预想的结果的时候，我们就可以用壳聚糖微球作为载体，将一些特殊的药物安全有效药物送达。
壳聚糖微球有散射性能，具有增白作用，可以用于各种化妆品中。
1.2 壳聚糖微球制备方法
1.2.2 制备壳聚糖微球实验方法
由于壳聚糖微球和微胶囊在医学工程和生物技术领域有着非常重要的应用。制备微球和微胶囊是以聚合物作为原料，制备O / W，W / O，W / O / W，O / W / O型乳液是其首先选择的方法，然后用适当的方法制定解决方案。液滴凝固成微球和微胶囊。具体的固化方法也必须根据具体应用来选择。还有为聚合物的特殊性质开发的方法，如复合凝聚法，胶束形成和层组装技术。没有定义微球和微胶囊的名称。一般来说，存在被称为微胶囊的空腔，并且没有被称为微球体的空腔。因此，通常称为通过O / W或W / O乳液法制备的微球的微球通常称为微胶囊，但它们有时统称为微球。
(1) 乳化固化法
制备生物可降解聚合物和制备天然大分子微球的比较常用方法就是乳化固化，这些已经非常广泛地应用于生物分离和药物控释领域。制备选择的方法如下：首先，用乳化法去制备出W / O型，O / W型，W / O / W型和O / W / O型乳液，为了获取微球，需要将分散液通过除去溶剂来固化相。
由于壳聚糖可溶解于稀酸溶液中，故分别使用W / O型和O / W / O型乳液固化方法来嵌入水溶性药物和油溶性药物。乳液的固化方法可用于通过蒸发壳聚甲基丙烯酸溶液中的水分来固化微球或微胶囊。它也可以通过化学交联固化。为了缓慢释放药物，通常在通过蒸发除去水之后，微球体可以进一步进行化学交联。
(2) 单凝聚法
为了避免使用交联剂如戊二醛，可以使用其他方法如单凝固或复合凝固来固化壳聚糖微球。这些方法的优点是不需要预先制备乳液、可以避免使用有机溶剂，缺点是微球的粒径很大。
沉淀法是单一的聚集方法，溶液中存在的其他阴离子与壳聚糖的溶解度有一定的相关性。并且当磷酸盐，多磷酸盐或者硫酸盐存在溶液中时，壳聚糖由溶解将会变成沉淀，单凝聚法使用这个原理。其基本工艺为：将壳聚糖溶解于酸溶液中，酸性溶液中含有乳化剂，然后滴加沉淀剂。一段时间之后，将所得到的微球进行离心，洗涤，冷冻，干燥，最终获得微球体。
使用单一凝固方法制备壳聚糖微球的优点在于，有利于维持用于包埋活性药物的药物的活性，有机溶剂可以不用于制备过程。当微球体沉淀时，药物可以很容易地扩散到微球体外的水相中。使用交联剂，可以使药物的释放变慢。为提升嵌入率，Hejazi R[3]等用硫酸钠作为沉淀剂来得到壳聚糖微球体，为了使微球体可以吸附胃靶向药物，我们通常将微球体充分分散于溶液中。
可以通过在获得微球后将微球交联的方法来降低单凝方法制备的载药微球的释放速率。但包合材料仍然是会交联到微球上，因此必须严格控制交联条件。
中和壳聚糖溶液中的乙酸通过将有机碱加入到油相中，将壳聚糖乙酸水溶液分散在油相中，以使壳聚糖不再溶解在水中，然后使壳聚糖固化成微球，这是和单一凝固方法类似的方法。为了在滴落时壳聚糖液滴迅速中，壳聚糖液固化成微球体，也可以把壳聚糖水溶液滴加到含有氢氧化钠的水溶液中。但是滴落管的直径会对粒径造成很大的影响，粒径通常较大，从几百微米到几毫米。
目 录
1 引言 1
1.1 壳聚糖微球概述 1
1.2 壳聚糖微球制备方法 2
1.3 壳聚糖微球表征方法 6
1.4 壳聚糖微球应用 7
1.5 本论文研究目的和意义 8
2 实验部分 8
2.1 原料及药品 8
2.2 仪器及设备 9
2.3 实验步骤 9
2.4 表征方法 13
2.5 三废处理和安全措施 14
3 结果与讨论 14
3.1 溶液PH值的改变对壳聚糖微球的影响 14
3.2 进风温度的改变对壳聚糖微球的影响 19
3.3 分散剂使用量的改变对壳聚糖微球的影响 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 引言
1.1 壳聚糖微球概述
1.1.1 壳聚糖微球的概况
壳聚糖微球属于高分子化合物微球，高分子化合物微球[1]是一种小颗粒，由大分子材料或者大分子复合材料构成的，并且具有大部分在微米级以下的粒径。各种微球众多，它们的用途也相当地广泛。例如，它们通常是球形，空心和实心的、葡萄簇结构微球、多孔结构的微球。微球具有不同的功能是由于微球粒径和微球形态的差异导致的。因此，我们需 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
要制备具有特定粒度的微球和特定结构的微球，用于满足微球的各种要求。
壳聚糖（缩写为CTS）是天然存在的天然碱性多糖。它来源于虾蟹壳中的甲壳素经过脱乙酰化反应得到。壳聚糖在医学免疫、生物工程、化学工业、分析化学具有广泛的应用因为它是一种优秀的功能性高分子化合物材料。许多科学研究人员正在努力开发基于壳聚糖微球的各种材料。
壳聚糖和甲壳素结构如下图所示：
图1.11 甲壳素结构式
图1.12 壳聚糖结构式
从壳聚糖的结构式可以看出，壳聚糖中含有氨基，因此可溶解在稀酸溶液中。壳聚糖是唯一的阳离子多糖物质。壳聚糖最重要的特性是无毒、生物降解性、生物粘附、生物相容性。壳聚糖的独一无二的性质使其能够成为非常有前途的药物载体。
1.1.2 壳聚糖微球的发展
高分子化合物微球体按照其发展历程可以分为两种，包括天然存在的微球体和人造微球体，天然大分子微球体比人造微球体早出现。橡胶树汁是人们首先发现的第一种高分子化合物微球。类似橡胶的物品通常是人们用橡胶树汁来制备，所以它也被称为胶乳。后来，科学家们开始了研究怎么样可以利用高分子化合物材料制备高分子化合物微球，由此进入了人造高分子化合物微球的时代。
近年来人们对普通高分子化合物微球不再满意，昼夜不断尝试创新，最终开发出与普通高分子化合物微球相比，高分子化合物微球携带各种官能团。壳聚糖微球具有符合时代潮流的优点，对于其他先进科学领域更适用。
在医学领域上，壳聚糖微球有着非常重要的地位[2]。比如，当一些特殊的不能直接使用或直接使用药物，达不到预想的结果的时候，我们就可以用壳聚糖微球作为载体，将一些特殊的药物安全有效药物送达。
壳聚糖微球有散射性能，具有增白作用，可以用于各种化妆品中。
1.2 壳聚糖微球制备方法
1.2.2 制备壳聚糖微球实验方法
由于壳聚糖微球和微胶囊在医学工程和生物技术领域有着非常重要的应用。制备微球和微胶囊是以聚合物作为原料，制备O / W，W / O，W / O / W，O / W / O型乳液是其首先选择的方法，然后用适当的方法制定解决方案。液滴凝固成微球和微胶囊。具体的固化方法也必须根据具体应用来选择。还有为聚合物的特殊性质开发的方法，如复合凝聚法，胶束形成和层组装技术。没有定义微球和微胶囊的名称。一般来说，存在被称为微胶囊的空腔，并且没有被称为微球体的空腔。因此，通常称为通过O / W或W / O乳液法制备的微球的微球通常称为微胶囊，但它们有时统称为微球。
(1) 乳化固化法
制备生物可降解聚合物和制备天然大分子微球的比较常用方法就是乳化固化，这些已经非常广泛地应用于生物分离和药物控释领域。制备选择的方法如下：首先，用乳化法去制备出W / O型，O / W型，W / O / W型和O / W / O型乳液，为了获取微球，需要将分散液通过除去溶剂来固化相。
由于壳聚糖可溶解于稀酸溶液中，故分别使用W / O型和O / W / O型乳液固化方法来嵌入水溶性药物和油溶性药物。乳液的固化方法可用于通过蒸发壳聚甲基丙烯酸溶液中的水分来固化微球或微胶囊。它也可以通过化学交联固化。为了缓慢释放药物，通常在通过蒸发除去水之后，微球体可以进一步进行化学交联。
(2) 单凝聚法
为了避免使用交联剂如戊二醛，可以使用其他方法如单凝固或复合凝固来固化壳聚糖微球。这些方法的优点是不需要预先制备乳液、可以避免使用有机溶剂，缺点是微球的粒径很大。
沉淀法是单一的聚集方法，溶液中存在的其他阴离子与壳聚糖的溶解度有一定的相关性。并且当磷酸盐，多磷酸盐或者硫酸盐存在溶液中时，壳聚糖由溶解将会变成沉淀，单凝聚法使用这个原理。其基本工艺为：将壳聚糖溶解于酸溶液中，酸性溶液中含有乳化剂，然后滴加沉淀剂。一段时间之后，将所得到的微球进行离心，洗涤，冷冻，干燥，最终获得微球体。
使用单一凝固方法制备壳聚糖微球的优点在于，有利于维持用于包埋活性药物的药物的活性，有机溶剂可以不用于制备过程。当微球体沉淀时，药物可以很容易地扩散到微球体外的水相中。使用交联剂，可以使药物的释放变慢。为提升嵌入率，Hejazi R[3]等用硫酸钠作为沉淀剂来得到壳聚糖微球体，为了使微球体可以吸附胃靶向药物，我们通常将微球体充分分散于溶液中。
可以通过在获得微球后将微球交联的方法来降低单凝方法制备的载药微球的释放速率。但包合材料仍然是会交联到微球上，因此必须严格控制交联条件。
中和壳聚糖溶液中的乙酸通过将有机碱加入到油相中，将壳聚糖乙酸水溶液分散在油相中，以使壳聚糖不再溶解在水中，然后使壳聚糖固化成微球，这是和单一凝固方法类似的方法。为了在滴落时壳聚糖液滴迅速中，壳聚糖液固化成微球体，也可以把壳聚糖水溶液滴加到含有氢氧化钠的水溶液中。但是滴落管的直径会对粒径造成很大的影响，粒径通常较大，从几百微米到几毫米。
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