本发明专利技术涉及一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法，包括以下步骤：（1）壳聚糖溶液的配制，（2）阴离子交联剂溶液的配制，（3）抑菌剂溶液的配制，（4）抑菌剂和阴离子交联剂溶液的混合，（5）壳聚糖抑菌纳米微球的射流自激脉冲空化强化制备：将壳聚糖、抑菌剂和阴离子交联剂三者的混合溶液加入射流自激脉冲空化强化装置，所述的射流自激脉冲空化强化装置是能够产生自激振荡，并能产生强烈射流脉冲空化的装置。本发明专利技术将射流自激脉冲产生的空化效应作用于壳聚糖溶液与阴离子交联剂间的静电吸附交联过程，达到强化壳聚糖纳米微球制备过程的目的；该方法操作简便、能耗低、重复性好，且易于过程控制。
【技术实现步骤摘要】
一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法
本专利技术涉及一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法。
技术介绍
壳聚糖作为一种天然高分子聚合物，是甲壳素经脱乙酰化反应后得到的一种带正电荷的链状聚氨基弱碱性多糖。由于其具有优异的生物组织相容性、生物可降解性和生物黏附性，且安全无毒，因而在化工、食品、环保、生物和医药等领域常被加工制作成支架、微球或纳米微球的形式，并作为活性载体用来包埋负载一些有价值的多肽、酶蛋白、维生素、氨基酸、茶多酚、胰岛素和抗癌药物等。因此，壳聚糖微球或其纳米微球的制备一直备受业内关注。目前，壳聚糖微球或其纳米微球的制备方法主要有乳化交联法、离子凝胶法、凝聚-沉淀法、乳滴聚结法、喷雾干燥法和溶剂蒸发法等。其中，乳化交联法、喷雾干燥法和溶剂蒸发法在制备过程中，通常需要将壳聚糖稀酸溶液与油相混合形成W/O型反相乳液，再进行后续的氨醛缩合反应、雾化干燥、真空蒸发操作，制备的微球粒径通常较大（>1.0μm），粒度分布不均，且粒度形貌难以控制，同时由于使用粘度较大的油相，或采取高温操作，易造成微球间相互粘连，或能耗过高的现象。离子凝胶法、凝聚-沉淀法和乳滴聚结法均可用于制备壳聚糖纳米微球，获得的微球粒径通常可小于1.0μm。其中，凝聚-沉淀法制备过程中不使用有机溶剂，避免了有机溶剂可能造成的毒副作用，但是制备的微球对药物的包封率不高，且药物释放速率快；乳滴聚结法制备过程中不使用醛类交联剂，避免了醛类物质造成的毒副作用，但制备过程操作步骤繁琐，乳化耗时过长。离子凝胶法是制备壳聚糖纳米微球最常用的方法，其过程是将壳聚糖溶于稀酸溶液形成聚阳离子，然后采用机械搅拌的方式促使其与带负电荷的阴离子化合物发生静电吸附交联，属于物理交联过程。但该法采用的机械搅拌操作属于从宏观上实现不同液体之间的接触、溶解与混合，混合过程效率低、易出现死角、微观传质效果差，且过程能耗高，从而导致制备的微球存在机械强度低、药物负载率不高，粒度分布不均，且微球形貌、粒度和分散性不易控制等缺陷。因此，如何强化壳聚糖微球/纳米微球制备过程，并解决以上问题，是目前人们关注的重点，也是以高效、节能和绿色的方式生产壳聚糖微球/纳米微球的关键。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法，即将射流自激脉冲产生的空化效应作用于壳聚糖溶液与阴离子交联剂间的静电吸附交联过程，达到强化壳聚糖纳米微球制备过程的目的；该方法操作简便、能耗低、重复性好，且易于过程控制，解决了上述现有技术中存在的问题。解决上述技术问题的技术方案是：一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法，包括以下步骤：（1）壳聚糖溶液的配制：称取壳聚糖倒入酸性介质中，配成质量浓度为0.5～12.0g/L的壳聚糖溶液；所述的酸性介质为有机酸水溶液或呈酸性的缓冲溶液，所述的有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、一氯乙酸、氨基酸或乙二酸，所述的酸性缓冲溶液为乙酸-乙酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠，其中，所述的有机酸水溶液的质量浓度为1～15%，所述的酸性缓冲溶液pH值为1.0～4.6；（2）阴离子交联剂溶液的配制：称取阴离子交联剂溶于去离子水中，配成质量浓度为1.0～10.0g/L的溶液；所述的阴离子交联剂为三聚磷酸钠、聚谷氨酸和十二烷基硫酸钠；（3）抑菌剂溶液的配制：称取抑菌剂溶于去离子水中，配成摩尔浓度为0.1～1.5mmol/L的溶液；所述的抑菌剂为甲基异噻唑啉酮；（4）抑菌剂和阴离子交联剂溶液的混合：将步骤（3）的抑菌剂溶液加入到步骤（2）的阴离子交换剂溶液中，充分混匀得到含抑菌剂的阴离子交联剂混合溶液；所述的阴离子交换剂溶液和抑菌剂溶液的体积比为4:4.8～5.2；（5）壳聚糖抑菌纳米微球的射流自激脉冲空化强化制备：本步骤使用的装置为射流自激脉冲空化强化装置，所述射流自激脉冲空化强化装置包括料液贮槽、恒温循环水槽、驱动泵、管道流量计、射流自激脉冲空化强化元件、料液输送管道、调控料液输送流量的阀门，以及监测射流自激脉冲空化强化元件入口压力和出口压力的压力表Ⅰ、压力表Ⅱ，所述的驱动泵通过料液输送管道分别与料液贮槽、射流自激脉冲空化强化元件入口相连通，射流自激脉冲空化强化元件出口通过料液输送管道与管道流量计的入口连通，管道流量计的出口通过料液输送管道与料液贮槽连通；本步骤的具体工艺流程是：将步骤（1）的壳聚糖溶液倒入射流自激脉冲空化强化装置的料液贮槽中，启动驱动泵，通过阀门调节控制射流自激脉冲空化强化元件内的入口压力和出口压力，并通过压力表分别监测射流自激脉冲空化强化元件的入口压力和出口压力，同时开启恒温循环水槽控制交联温度，待装置达到所需的入口压力、出口压力和交联温度时，将步骤（4）含抑菌剂的阴离子交联剂混合溶液加入到料液贮槽中，所述阴离子交联剂和壳聚糖的质量比控制为0.10～0.40，经射流自激脉冲空化强化处理后的料液回流到料液贮槽中，连续循环交联10～30min后，经后处理得到壳聚糖抑菌纳米微球；所述的射流自激脉冲空化强化元件的入口压力控制为0.15～1.2MPa，出口压力为环境压力，交联温度控制为25～60℃。本专利技术的进一步技术方案是：所述射流自激脉冲空化强化元件是中间具有谐振腔室的节流装置，沿着料液流动的方向，射流自激脉冲空化强化元件依次为入口段、收缩段、上喷嘴射流段、谐振腔室段、下喷嘴射流段、扩张段和出口段；所述的射流自激脉冲空化强化元件入口段的入口锥角α为30～45°，出口段的出口锥角β为25～90°，上喷嘴直径d1与下喷嘴直径d2的比值为0.20～0.86，谐振腔室长度l与上喷嘴直径d1的比值为4.5～30.0。所述的射流自激脉冲空化强化元件的谐振腔室中具有出口撞击断面，出口撞击断面锥角γ为90～180°。所述壳聚糖分子量为10～100kDa，脱乙酰度为60～98%。所述后处理包括离心、洗涤和真空干燥。本专利技术的原理：射流自激脉冲空化是当稳定流体在通过节流喷嘴时由于压力的骤然降低产生空化泡，并在通过谐振腔室内的出口撞击断面时发生碰撞引发空化射流束形成自激压力振荡，并将这种压力振荡反馈回谐振腔室形成反馈压力振荡；当自激振荡反馈的压力振荡频率与谐振腔的固有频率相等时，将在谐振腔室内产生声谐共振，促使流体在谐振腔中形成大结构环状涡环，涡环结构中心进一步形成低压区，空化泡可在低压区中充分生长，从而形成瞬时射流能量高于连续射流能量的高速脉冲射流；当充分长大的空化泡在遇到周围环境压力增大发生溃灭时释放出来的能量更高，从而产生比普通水力空化（文丘里管）更强的空化效应。本专利技术将射流自激脉冲空化技术用于强化离子交联法制备抑菌纳米微球，主要技术原理包括：（1）降解效应。在射流自激脉冲空化强化装置中，当壳聚糖、抑菌剂和阴离子交联剂三者的混合溶液通过射流自激脉冲空化强化元件时，壳聚糖分子在谐振腔室内受到自激振荡脉冲产生的强烈空化作用下，降解生成分子量更低的壳寡糖分子，这一方面增大了壳聚糖/壳寡糖分子与阴离子交联剂接触的机会，从而加速了壳聚糖/壳寡糖分子与阴离子交联剂的静电吸附交联速率；另一方面降解生成的壳寡糖分子在极大程度上更有助于制备粒度更小、颗粒更细的壳聚糖纳米微球。（2）微观混合效应。在谐振腔室的作用下，由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）壳聚糖溶液的配制：称取壳聚糖倒入酸性介质中，配成质量浓度为0.5～12.0 g/L的壳聚糖溶液；所述的酸性介质为有机酸水溶液或呈酸性的缓冲溶液，所述的有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、一氯乙酸、氨基酸或乙二酸，所述的酸性缓冲溶液为乙酸‑乙酸钠、柠檬酸‑柠檬酸钠，其中，所述的有机酸水溶液的质量浓度为1～15%，所述的酸性缓冲溶液pH值为1.0～4.6；（2）阴离子交联剂溶液的配制：称取阴离子交联剂溶于去离子水中，配成质量浓度为1.0～10.0 g/L的溶液；所述的阴离子交联剂为三聚磷酸钠、聚谷氨酸和十二烷基硫酸钠；（3）抑菌剂溶液的配制：称取抑菌剂溶于去离子水中，配成摩尔浓度为0.1～1.5 mmol/L的溶液；所述的抑菌剂为甲基异噻唑啉酮；（4）抑菌剂和阴离子交联剂溶液的混合：将步骤（3）的抑菌剂溶液加入到步骤（2）的阴离子交换剂溶液中，充分混匀得到含抑菌剂的阴离子交联剂混合溶液；所述的阴离子交换剂溶液和抑菌剂溶液的体积比为4: 4.8～5.2；（5）壳聚糖抑菌纳米微球的射流自激脉冲空化强化制备：本步骤使用的装置为射流自激脉冲空化强化装置，所述射流自激脉冲空化强化装置包括料液贮槽、恒温循环水槽、驱动泵、管道流量计、射流自激脉冲空化强化元件、料液输送管道、调控料液输送流量的阀门，以及监测射流自激脉冲空化强化元件入口压力和出口压力的压力表Ⅰ、压力表Ⅱ，所述的驱动泵通过料液输送管道分别与料液贮槽、射流自激脉冲空化强化元件入口相连通，射流自激脉冲空化强化元件出口通过料液输送管道与管道流量计的入口连通，管道流量计的出口通过料液输送管道与料液贮槽连通；本步骤的具体工艺流程是：将步骤（1）的壳聚糖溶液倒入射流自激脉冲空化强化装置的料液贮槽中，启动驱动泵，通过阀门调节控制射流自激脉冲空化强化元件内的入口压力和出口压力，并通过压力表分别监测射流自激脉冲空化强化元件的入口压力和出口压力，同时开启恒温循环水槽控制交联温度，待装置达到所需的入口压力、出口压力和交联温度时，将步骤（4）含抑菌剂的阴离子交联剂混合溶液加入到料液贮槽中，所述阴离子交联剂和壳聚糖的质量比控制为0.10～0.40，经射流自激脉冲空化强化处理后的料液回流到料液贮槽中，连续循环交联10～30min后，经后处理得到壳聚糖抑菌纳米微球；所述的射流自激脉冲空化强化元件的入口压力控制为0.15～1.2 MPa，出口压力为环境压力，交联温度控制为25～60℃。...
【技术特征摘要】
1.一种射流自激脉冲空化强化制备壳聚糖抑菌纳米微球的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）壳聚糖溶液的配制：称取壳聚糖倒入酸性介质中，配成质量浓度为0.5～12.0g/L的壳聚糖溶液；所述的酸性介质为有机酸水溶液或呈酸性的缓冲溶液，所述的有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、一氯乙酸、氨基酸或乙二酸，所述的酸性缓冲溶液为乙酸-乙酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠，其中，所述的有机酸水溶液的质量浓度为1～15%，所述的酸性缓冲溶液pH值为1.0～4.6；（2）阴离子交联剂溶液的配制：称取阴离子交联剂溶于去离子水中，配成质量浓度为1.0～10.0g/L的溶液；所述的阴离子交联剂为三聚磷酸钠、聚谷氨酸和十二烷基硫酸钠；（3）抑菌剂溶液的配制：称取抑菌剂溶于去离子水中，配成摩尔浓度为0.1～1.5mmol/L的溶液；所述的抑菌剂为甲基异噻唑啉酮；（4）抑菌剂和阴离子交联剂溶液的混合：将步骤（3）的抑菌剂溶液加入到步骤（2）的阴离子交换剂溶液中，充分混匀得到含抑菌剂的阴离子交联剂混合溶液；所述的阴离子交换剂溶液和抑菌剂溶液的体积比为4:4.8～5.2；（5）壳聚糖抑菌纳米微球的射流自激脉冲空化强化制备：本步骤使用的装置为射流自激脉冲空化强化装置，所述射流自激脉冲空化强化装置包括料液贮槽、恒温循环水槽、驱动泵、管道流量计、射流自激脉冲空化强化元件、料液输送管道、调控料液输送流量的阀门，以及监测射流自激脉冲空化强化元件入口压力和出口压力的压力表Ⅰ、压力表Ⅱ，所述的驱动泵通过料液输送管道分别与料液贮槽、射流自激脉冲空化强化元件入口相连通，射流自激脉冲空化强化元件出口通过料液输送管道与管道流量计的入口连通，管道流量计的出口通过料液输送管道与料液贮槽连通；本步骤的具体工艺流程是：将步骤（1）的壳聚糖溶液倒入射流自激脉冲空化强化装置的料液贮槽中，启...
【专利技术属性】
技术研发人员：张昆明，黄永春，徐云，黄承都，杨锋，陆小菊，任仙娥，刘纯友，艾硕，左华江，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。