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CN111558048A - 一种可降解包覆蛋白高分子材料及其制备方法 - Google Patents

一种可降解包覆蛋白高分子材料及其制备方法 Download PDF

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CN111558048A
CN111558048A CN202010461747.2A CN202010461747A CN111558048A CN 111558048 A CN111558048 A CN 111558048A CN 202010461747 A CN202010461747 A CN 202010461747A CN 111558048 A CN111558048 A CN 111558048A
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CN
China
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sodium alginate
chitosan
polymer material
preparation
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CN202010461747.2A
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王婷
屈冠雯
蔡成龙
帅哲玮
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Southeast University
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Southeast University
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    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin

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Abstract

一种可降解包覆蛋白高分子材料及其制备方法，先配制海藻酸钠甘油溶液，再配制壳聚糖溶液和氯化钙溶液；将海藻酸钠溶液和甘油溶液配制成混合溶液；在凹槽中依次加入同质异体骨、海藻酸钠和甘油溶液、壳聚糖溶液，搅拌均匀，再加入氯化钙溶液；进行冷冻干燥，冷冻干燥完毕后得到可降解包覆蛋白材料。在制备过程种，操作简单，没有废弃物产生，冷冻干燥可以最大限度保留蛋白活性，安全可靠。在大批量生产时，可以体现出优势所在。

Description

一种可降解包覆蛋白高分子材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物支架技术领域，具体涉及一种可降解包覆蛋白高分子材料及其制备方法，特别适用于长时间包埋、释放特定的蛋白因子。
背景技术
随着社会的发展，人类对药物释放技术不断改革，希望突破释放体系的缺点和弊端，例如：释放时间不够理想、释放时间不够理想、可能对生物体产生毒副作用等。近年来，对于药物释放技术研究不断深入，药物控释高分子材料和高分子药物研究越来越受到研究人员的关注。与此同时，用于医疗的药物控释高分子材料也得到了客观的发展。
目前采用的药物控释高分子材料主要分为两大类非生物降解高分子材料和可生物降解高分子材料。典型的非生物降解型体系采用的高分子材料主要有硅橡胶、乙烯与醋酸乙烯酯共聚物、聚氨酯弹性体等。对于典型的药物控释体系来说，生物降解高分子较非生物降解材料具有更大的优点，例如无毒无害、良好的生物相容性等，主要的材料有琼脂、海藻酸钠和壳聚糖等。依据多位研究学者的实验成果，壳聚糖和海藻酸钠的复合材料在众多用于制备材料优势更为明显，其原因除了壳聚糖和海藻酸钠本身均为可降解包覆蛋白高分子材料之外，还具有价格低廉易获取、无毒安全、具有良好的生物相容性等众多优点。因其优势的存在，人们对其进行很多的研究，Chandy等【Chandy T,Mooradian D L,Rao G HR.Evaluation of Modified Alginate〤hitosan㏄olyethylene Glycol Microcapsulesfor Cell Encapsulation[J].Artificial Organs,1999,23(10):894-903.】制备海藻酸钠-壳聚糖-聚乙二醇微胶囊，应用扫描电镜检测发现它的机械稳定性和蛋白扩散性能良好，用此胶囊包埋血红蛋白并观察血红蛋白的释放，没有溶血现象且稳定性和生物相容性很好。Zhang等【Zhang Y,Wei W,Lv P,et al.Preparation and evaluation of alginate–chitosan microspheres for oral delivery of insulin[J].European Journal ofPharmaceutics&Biopharmaceutics,77(1):0-19.】制备了壳聚糖-海藻酸钠载胰岛素微囊，研究了其制备过程、物理性能及胰岛素在模拟胃肠道条件下的释放行为。口服给药系统克服了胰岛素常规给药途径注射法需要多次给药及产生多种不良后果的缺陷，制成微囊的工艺避免了胰岛素通过胃肠道时胃酸的破坏及胃肠道酶的降解作用，发展了一种口服胰岛素制剂。在上述研究中，可以看到壳聚糖-海藻酸钠高分子材料不仅仅涵盖了自己的优点，合成后的复合材料兼备了保护蛋白和缓释蛋白的特点。然而上述采用的合成材料优点突出但是作为应用仍然面对操作复杂、过程繁多的缺点，因此仍需要不断改进和优化。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种可降解包覆蛋白高分子材料及其制备方法，使之相比目前的海藻酸钠-壳聚糖复合材料制备方法变得更加简单，其材料得到更加充分的利用，实现简单、实用、环保而又具有与之前材料相差不大的技术效果。相比于其他制备方法，适量的甘油充当了保护蛋白的作用，防止蛋白流失严重。其次，壳聚糖的降解采用紫外灯照射的方法，相比于采用稀酸的方式降解壳聚糖，这样的方法可以防止蛋白失活。
技术方案：一种可降解包覆蛋白高分子材料的制备方法，制备步骤为：a.以去离子水为溶剂，制备0.005g/mL～0.05g/mL的海藻酸钠溶液；以去离子水为溶剂，紫外灯加以照射，溶解壳聚糖形成0.01g/mL的壳聚糖溶液；以去离子水为溶剂，制备0.05g/mL的CaCl2溶液；另配制10wt.％～40wt.％的甘油溶液；b.将甘油溶液和海藻酸钠溶液按1:1～1:2的体积比制备混合溶液；c.在容器中加入b步骤所得的混合溶液0.1mL～1mL，待溶液稳定后加入0.25g～0.5g的同质异体骨；d在步骤c所得的溶液中加入壳聚糖溶液0.1mL～1mL，使海藻酸铵溶液和壳聚糖溶液体积比例不小于1:1；e.室温反应不少于3min，放入冷冻干燥箱内，保持冷冻干燥箱温度不高于-80℃，反应时间不少于24h，真空度大于5MPa，得到可降解包覆蛋白高分子材料。
优选的，上述海藻酸钠溶液的浓度优选0.01g/mL。
优选的，上述甘油溶液的浓度优选10wt.％。
优选的，上述甘油溶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:2。
优选的，上述步骤c中0.1mL混合溶液中加入同质异体骨0.25g。
上述制备方法获得的可降解包覆蛋白高分子材料。
有益效果：其制备过程简单，只需要将配置好的溶液依次加入即可，其中海藻酸钠和壳聚糖构建了降解膜结构保护蛋白不受外界条件影响，另外此过程不产生废弃物，加入原料都可以100％利用。通过冷冻干燥后，可以最大限度保留蛋白的活性，安全可靠。在大批量生产的时候，可以体现出优势所在。在制备过程种，操作简单，没有废弃物产生，冷冻干燥可以最大限度保留蛋白活性，安全可靠。在大批量生产时，可以体现出优势所在。
附图说明
图1：实施例3中未冷冻干燥的同质异体骨被海藻酸钠壳聚糖包裹图，从图中可以看到海藻酸钠壳聚糖把同质异体骨包裹其中，并且具有良好的力学性能。
图2：实施例3海藻酸钠壳聚糖包裹同质异体骨冷冻干燥后的成品图。包裹后，整体呈现乳白色，完全把同质异体骨包裹进去，实现了包覆的目标。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应注意的是，下面的各实施例是示例性的，并且不期望限制本发明的范围。在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所付权利要求书所限定的范围。
实施例1：
称取2.5g海藻酸钠溶于50mL去离子水中，转速调到400r/min，温度设定在60℃。反应1h。等待反应结束，发现仍有大量海藻酸钠没有溶解，海藻酸钠溶液呈现块状态，所以实验未成功。
实施例2：
称取0.25g海藻酸钠溶于50mL去离子水中，转速调到400r/min，温度设定在60℃。反应1h。等待反应结束，海藻酸钠完全溶解在去离子水中，制备成0.0005g/mL海藻酸钠溶液。称取1g壳聚糖，加入100mL去离子水，温度控制在60℃，反应2h，并以紫外灯照射，制备0.01g/mL的壳聚糖溶液。以纯水配制0.05g/mL的CaCl2溶液和10wt.％的甘油溶液，将甘油溶液与海藻酸钠溶液以1:2的体积比混合得海藻酸钠甘油溶液，先滴加0.1mL海藻酸钠甘油溶液，然后加入0.25g同质异体骨，再加入0.0005g/mL的壳聚糖溶液0.1mL，搅拌均匀，再滴加0.3mL的CaCl2溶液，静置3min，发现交联不成功，受外力挤压很容易破碎，所以实验未成功。
实施例3：
称取0.5g海藻酸钠溶于50mL去离子水中，转速调到400r/min，温度设定在60℃。反应1h。等待反应结束，制备成0.01g/mL海藻酸钠溶液。称取1g壳聚糖，加入100mL去离子水，温度控制在60℃，反应2h，并以紫外灯照射，制备0.01g/mL的壳聚糖溶液。以纯水配制0.05g/mL的CaCl2溶液和10wt.％的甘油溶液，将甘油溶液与海藻酸钠溶液以1:2的体积比混合得海藻酸钠甘油溶液，先滴加0.1mL海藻酸钠甘油溶液，然后加入0.25g同质异体骨，再加入0.01g/mL的壳聚糖溶液0.1mL，搅拌均匀，再滴加0.3mL的CaCl2溶液，静置3min，受外力挤压不容易破裂，经过冷冻干燥后，材料呈现良好的柔韧性，虽然有收缩但并没有破损，所以实验成功。
在实施例1～3中，我们以海藻酸钠溶液的浓度为变量来制备材料以获取用于制备可降解包覆蛋白高分子材料最好的海藻酸钠浓度。以浓度为0.005g/mL、0.01g/mL、0.05g/mL的海藻酸钠溶液与0.01g/mL的壳聚糖溶液、0.05g/mL的CaCl2溶液和10％的甘油溶液根据上述制备方法制备可降解包覆蛋白高分子材料。
各实验结果总结如下：
Figure BDA0002511188110000041
实施例4：
称取0.5g海藻酸钠溶于50mL去离子水中，转速调到400r/min，温度设定在60℃。反应1h。等待反应结束，制备成0.01g/mL海藻酸钠溶液。称取1g壳聚糖，加入100mL去离子水，温度控制在60℃，反应2h，并以紫外灯照射，制备0.01g/mL的壳聚糖溶液。以纯水配制0.05g/mL的CaCl2溶液，不制备甘油溶液，先滴加0.1mL海藻酸钠溶液，然后加入0.25g同质异体骨，再加入0.01g/mL的壳聚糖溶液0.1mL，搅拌均匀，再滴加0.3mL的CaCl2溶液，静置3min，冷冻干燥后发现壳体产生裂纹，实验不成功。
实施例5：
称取0.5g海藻酸钠溶于50mL去离子水中，转速调到400r/min，温度设定在60℃。反应1h。等待反应结束，制备成0.01g/mL海藻酸钠溶液。称取1g壳聚糖，加入100mL去离子水，温度控制在60℃，反应2h，并以紫外灯照射，制备0.01g/mL的壳聚糖溶液。以纯水配制0.05g/mL的CaCl2溶液和40wt.％的甘油溶液，将甘油溶液与海藻酸钠溶液以1:2的体积比混合得海藻酸钠甘油溶液，先滴加0.1mL海藻酸钠甘油溶液，然后加入0.25g同质异体骨，再加入0.01g/mL的壳聚糖溶液0.1mL，搅拌均匀，再滴加0.3mL的CaCl2溶液，静置3min，冷冻干燥以后发现材料渗出大量甘油，实验失败。
在实施例3～5中，我们以甘油的质量分数为变量来制备材料以获取用于制备可降解包覆蛋白高分子材料最好的海藻酸钠浓度。以浓度为0、10wt％、40wt％的甘油溶液与0.01g/mL的壳聚糖溶液、0.05g/mL的CaCl2溶液和0.01g/mL的海藻酸钠溶液根据上述制备方法制备可降解包覆蛋白高分子材料。
各实验结果总结如下：
Figure BDA0002511188110000051
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可降解包覆蛋白高分子材料的制备方法，其特征在于制备步骤为：a. 以去离子水为溶剂，制备0.005g/mL~0.05g/mL的海藻酸钠溶液；以去离子水为溶剂，紫外灯加以照射，溶解壳聚糖形成0.01g/mL的壳聚糖溶液；以去离子水为溶剂，制备0.05g/mL的CaCl2溶液；另配制10wt.%~40wt.%的甘油溶液；b. 将甘油溶液和海藻酸钠溶液按1:1~1:2的体积比制备混合溶液；c. 在容器中加入b 步骤所得的混合溶液0.1mL~1mL，待溶液稳定后加入0.25 g~0.5 g的同质异体骨；d 在步骤c所得的溶液中加入壳聚糖溶液0.1mL~1mL，使海藻酸铵溶液和壳聚糖溶液体积比例不小于1:1；e. 室温反应不少于3min，放入冷冻干燥箱内，保持冷冻干燥箱温度不高于-80℃，反应时间不少于24h，真空度大于5MPa，得到可降解包覆蛋白高分子材料。
2.根据权利要求1所述可降解包覆蛋白高分子材料的制备方法，其特征在于所述海藻酸钠溶液的浓度优选0.01g/mL。
3.根据权利要求1所述可降解包覆蛋白高分子材料的制备方法，其特征在于所述甘油溶液的浓度优选10wt.%。
4.根据权利要求1所述可降解包覆蛋白高分子材料的制备方法，其特征在于所述甘油溶液与海藻酸钠溶液的体积比为1:2。
5.根据权利要求1所述可降解包覆蛋白高分子材料的制备方法，其特征在于所述步骤c中0.1mL混合溶液中加入同质异体骨0.25g。
6.权利要求1~5任一所述制备方法获得的可降解包覆蛋白高分子材料。
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