CN102070895B - 一种核壳结构微胶囊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核壳结构微胶囊及其制备方法，所述核壳结构微胶囊包括核层和壳层，所述核层和壳层由重均分子量为5～50万的不同种类的生物高分子构成，其中，所述核层的质量百分比为20～95％，所述壳层的质量百分比为5～80％；所述壳层和核层可进一步含有生长因子和/或药物，从而实现微胶囊的不同功能。通过采用同轴系统将核层和壳层生物高分子材料溶液成型，得到核壳结构微胶囊，具有工艺简单、操作简便且成本低的特点，所得微胶囊具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物吸收性，可搭载活性生长因子以及药物并实现独立控制释放，在组织工程支架材料、干细胞研究、药物控制释放等领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及特定结构的微胶囊及其制备方法，更具体地，是一种核壳结构微胶囊及其制备方法。
背景技术
在药物传递、组织工程、甚至干细胞研究中，使用恰当的生物分子传递载体是至关重要的，特别是在干细胞组织再生的研究中，由于干细胞的分化由某种特定的在时间和空间相互关联的生长因子或荷尔蒙所决定，所以生长因子传递系统的性质可以控制干细胞行为。目前，药物、蛋白质或其它可生物降解高分子的微囊化，是一种被广泛认可的有效制备运载和保存靶向生物分子微囊的方法，例如用双乳化剂蒸发法制备的可生物降解高分子微球，可控制性运载细胞因子和蛋白质。人们希望更加完全的理解和认知到干细胞的巨大潜力，可是传统的传递媒介和它们的释放方式有很多局限。在大多数情况下，传递所用载体会包裹住单一生物分子并且屏蔽掉它们的一部分功能，然而，在组织发育、生长和维护中，不同生长因子和细胞因子的复合体是相互作用的，这意味着单一生物活性分子也许受到限制，因此用一个新颖的传递方式转移多个生长因子到干细胞是具有非常重大意义的。
电喷镀是一个可用于制备微米或纳米尺寸高分子聚合物微囊的方式。在这个过程中，高压电场会使得高分子液体在毛细管中充电，从而导致在喷口尖处发生椎体喷射现象，在这种情况下，粘度高的高分子溶液会被拉伸，弯曲成微米或纳米级的纤维，而较稀高分子溶液的则会碎裂成小液滴，且随着电场强度的升高，以喷射方式从滴落到锥形滴落，此方式适合于生产具有均一大小的相容性小液滴，但利用电喷镀技术很难精确控制微囊大小和形状。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构简单、转载效果好的核壳结构微胶囊及其制备方法。
本发明是通过如下技术手段实现的：针对两种粘度很大的高分子咋同轴系统的针尖处合并时能立即形成液滴，并在强电场作用下喷射沉淀为固体胶囊的特点，提供一种结构简单且对生长因子以及药物的转载效果好的核壳结构微胶囊及其制备方法，操作简单、成本低。
本发明的核壳结构微胶囊，包括核层和壳层，所述核层和壳层由重均分子量为5～50万的不同种类的生物高分子构成，其中，所述核层的质量百分比为20～95％，所述壳层的质量百分比为5～80％。
进一步地，本发明的核壳结构微胶囊的核层和/或壳层上负载有生长因子和/或药物。
优选地，本发明的核壳结构微胶囊的直径为100nm～10μm。
选择性地，本发明的核壳结构微胶囊中核层和壳层的生物高分子分别选自聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、海藻酸钠中的一种。
优选地，本发明的核壳结构微胶囊中所含生长因子的质量百分浓度为1～50％。
优选地，本发明的核壳结构微胶囊中所含药物的质量百分浓度为0.1～50％。
本发明的制备上述核壳结构微胶囊的方法，包括如下步骤：
(1)配制生物高分子溶液：将核层和壳层生物高分子材料分别溶于溶剂中，配制成质量百分浓度为2～30％的核层生物高分子溶液和壳层生物高分子溶液；
(2)微胶囊成型：按国际通用标准取10～26G的大小不同的针头分别充当同轴系统的外层针尖和内层针尖，核层生物高分子溶液通过内层针尖流出，壳层生物高分子溶液通过外层针尖流出，利用微量注射泵调节外层针尖和内层针尖中的流体流速，通过同轴电喷镀的方法在接收池中得到成型的核壳结构微胶囊，其中，所述同轴系统的电喷电压为5000～20000V，针尖到接收池的距离为5～20cm。
为了实现本发明制备的核壳结构微胶囊的各种不同功能，在所述生物高分子溶液中进一步加入生长因子和/或药物，其中，所述生长因子的质量百分浓度为1～50％，所述药物的质量百分浓度为0.1～50％。
选择性地，本发明制备核壳结构微胶囊的方法中所用溶剂选自但不限于水、丙酮、乙醇、二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或多种。
当选择海藻酸钠作为壳层材料时，本发明制备核壳结构微胶囊的方法中所述接收池中包括有氯化钙或丙酮，所述生物高分子溶液在所述氯化钙或丙酮中固化成型后再置于真空条件下蒸发溶剂。
按照本发明制备核壳结构微胶囊，采用同轴系统将核层和壳层高分子溶液在高压条件下挤出，在同轴针尖处合并形成液滴并在强电场作用下喷射沉淀为固体微胶囊，工艺简单，便于操作且成本低；所得的核壳结构微胶囊结构简单，可进一步通过添加生长因子和药物以实现不同功能，且所述微胶囊可对生长因子以及药物实现独立控制释放，在组织工程支架材料、干细胞研究、药物控制释放等领域有广泛的应用前景。
具体实施方式
以下描述本发明的优选实施方式，但并非用以限定本发明。
实施例1：
按照如下方法制备核壳结构微胶囊：
(1)配制生物高分子溶液：将PLGA溶于二甲基甲酰胺中，配制成质量体积百分浓度为3.8％的PLGA溶液，并在所述PLGA溶液中加入骨形态发生蛋白(BMP-2)，其中，骨形态发生蛋白的质量百分浓度为4％，得到核层生物高分子溶液；将海藻酸钠溶于水中，配制成质量百分浓度为1％的海藻酸钠溶液，并在所述海藻酸钠溶液中加入地塞米松，其中，地塞米松的质量百分浓度为0.5％，得到壳层生物高分子溶液；
(2)微胶囊成型：按国际通用标准取10G的塑料针尖和26G的不锈钢针尖分别充当同轴系统的外层针尖和内层针尖，核层生物高分子溶液通过内层针尖流出，壳层生物高分子溶液通过外层针尖流出，利用微量注射泵调节外层针尖和内层针尖中的流体流速，通过同轴电喷镀法将生物高分子溶液喷入接收池中，在接收池的氯化钙中固化成型后置于真空条件下蒸发溶剂即得到直径为200μm的核壳结构微胶囊，其中，所述同轴系统的电喷电压为7000～12000V，针尖到接收池的距离为10cm。
实践证明，本发明的核壳结构微胶囊具有良好的可生物降解、吸收性能，且能通过在核层和壳层中添加生长因子以及药物并对其实行独立控制释放，从而实现微胶囊的不同功能；本发明的制备方法工艺简单，易于操作，从而有效控制了生产成本。
Claims (8)
1.一种核壳结构微胶囊的制备方法，所述微胶囊包括核层和壳层，所述核层和壳层由重均分子量为5～50万的不同种类的生物高分子构成，其中，所述核层的质量百分比为20～95％，所述壳层的质量百分比为5～80％，海藻酸钠作为壳层材料；其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)配制生物高分子溶液：将核层和壳层生物高分子材料分别溶于溶剂中，配制成质量百分浓度为2～30％的核层生物高分子溶液和壳层生物高分子溶液；
(2)微胶囊成型：按国际通用标准取10～26G的大小不同的针头分别充当同轴系统的外层针尖和内层针尖，核层生物高分子溶液通过内层针尖流出，壳层生物高分子溶液通过外层针尖流出，利用微量注射泵调节外层针尖和内层针尖中的流体流速，通过同轴电喷镀的方法在接收池中得到成型的核壳结构微胶囊，其中，所述同轴系统的电喷电压为5000～20000V，针尖到接收池的距离为5～20cm；
所述接收池中包括有氯化钙或丙酮，所述生物高分子溶液在所述氯化钙或丙酮中固化成型后再置于真空条件下蒸发溶剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述核层和/或壳层上负载有生长因子和/或药物。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述微胶囊的直径为100nm～10μm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述生物高分子选自聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物、聚己内酯、海藻酸钠中的一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生长因子的质量百分浓度为1～50％。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述药物的质量百分浓度为0.1～50％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述生物高分子溶液中进一步加入生长因子和/或药物，其中，所述生长因子的质量百分浓度为1～50％，所述药物的质量百分浓度为0.1～50％。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自水、丙酮、乙醇、二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或多种。
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