一种壳厚可控的疏水外壳凝胶微胶囊的制备方法

1.本发明涉及疏水外壳凝胶微胶囊制备技术领域，具体涉及一种壳厚可控的疏水外壳凝胶微胶囊的制备方法。


背景技术：

2.微胶囊壳厚与其贮藏、稳定及控释等多方面性能密切相关，是决定其功能特性的关键因素。目前，国内外研究人员主要采用壁材的性质对食品功能因子的影响，而较少关注微胶囊壳厚对食品功能因子的影响。事实上，可以通过控制壁材的浓度来控制微胶囊壳厚，从而进一步满足不同药物的缓释需求。
3.海藻酸钠(sodium alginate)是一种天然膳食纤维。可减缓脂肪酸和胆盐的吸收，具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。它在肠道中能抑制有害金属如铬、铅等再体内的积累。正是海藻酸钠这些重要作用，在国内外已日益被人们所重视。
4.小麦醇溶蛋白(gliadin)具有生物可代谢性、生物降解性、生物兼容性等特点，因此被广泛应用于荷载、保护、缓释生物活性分子。由于高水平的脯氨酸和低比例的带电氨基酸残基，小麦醇溶蛋白可溶于高浓度溶液，而不溶于水。基于小麦醇溶蛋白独特的溶解特性可制备壳厚可控的疏水外壳凝胶微胶囊。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于新型反溶剂法的疏水外壳凝胶微粒的制备方法及应用，从而使微胶囊能更好的满足药物的缓释需求，解决了上述背景技术中提到的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种壳厚可控的疏水外壳凝胶微胶囊的制备方法，所述方法包括制备亲水胶体核体步骤、固化亲水胶体核体步骤和制备疏水外壳凝胶微胶囊步骤；具体如下：
7.s1、制备亲水胶体核体：将海藻酸钠溶液与含有2％卵磷脂的中链甘油三酯溶液按照质量比1:4混合，得到海藻酸钠为水相，中链甘油三酯为油相的油包水乳液，通过机械搅拌或高速剪切乳化机使海藻酸钠均匀分散于油相中；
8.s2、固化亲水胶体核体：降低搅拌速度后将含有0.45mol/l乙酸的中链甘油三酯溶液缓慢滴加入步骤s1中的油包水乳液中，乙酸与海藻酸钠中的caco3反应，释放出ca
2
使海藻酸钠凝胶固化；
9.s3、疏水外壳凝胶微胶囊：将步骤s2固化后的凝胶颗粒乳液加入到溶有小麦醇溶蛋白的尿素溶液中均匀搅拌，基于凝胶颗粒与小麦醇溶蛋白溶液间的渗透压，使小麦醇溶蛋白析出，最终形成疏水外壳凝胶微胶囊。
10.优选的，所述的海藻酸钠溶液中含有50mmol/l的caco3。
11.优选的，所述步骤s1中的搅拌速率为500-8000r/min，搅拌时间为30min。
12.优选的，所述海藻酸钠的质量浓度为1-3％。
13.优选的，所述步骤s2中降低搅拌速度是将搅拌速率降低至50-80r/min。
14.优选的，所述步骤s3中的搅拌速率为50-80r/min，搅拌1h后静置1h。
15.优选的，所述的步骤s3中的小麦醇溶蛋白的尿素溶液中，其中尿素的加入量为12.5momol/l，小麦醇溶蛋白的质量浓度为1.0-3.0％。
16.优选的，疏水外壳凝胶微胶囊的壳厚为8-24μm。
17.本发明的有益效果是：本发明通过控制壁材的浓度来控制微胶囊壳厚，从而进一步满足不同药物的缓释需求，根据药物的缓释需求选择制备合适壳厚的疏水外壳凝胶微胶囊。本发明中可以通过控制小麦醇溶蛋白浓度在尿素-水反溶剂法下制备得到从8μm到24μm壳厚不同的适用于不同药物缓释需求的疏水外壳凝胶微胶囊。采用了尿素-水反溶剂法制备了具有不同壳厚小麦醇溶蛋白外壳的不同多糖凝胶微粒，可以通过药物的缓释需求选择合适的壳厚。
附图说明
18.图1为本发明海藻酸钠制备出的不含疏水外壳凝胶微胶囊在光学显微镜(第一列)，以及含有疏水外壳凝胶微胶囊在光学显微镜(第二列)、荧光显微镜(第三列)、激光共聚焦显微镜(第四列)下观察得到的图片(从左依次往右)；
19.图2为不同壳层厚度的疏水外壳凝胶微胶囊的激光共聚焦显微镜图片；
20.图3为不同壳层厚度的疏水外壳凝胶微胶囊的平均壳层厚度统计表；
21.图4为不同壳层厚度的疏水外壳凝胶微胶囊荷载维生素b1在水溶液中的释放速率对比图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种壳厚可控的疏水外壳凝胶微胶囊的制备方法，疏水外壳凝胶微胶囊由包括如下步骤的方法制备得到：将2％(w/w)的卵磷脂与中链甘油三酯(mct)提前混匀作为油相，3％(w/w)的海藻酸钠(alg)为水相，400rpm下乳化30min制备的到油包水乳液，通过ca
2
离子固化水相成为凝胶颗粒，然后将油包水乳液加入到的溶于12.5mol/l的尿素溶液中的小麦醇溶蛋白溶液(质量浓度为0.5-4.0％w/w)中，基于凝胶颗粒与小麦醇溶蛋白溶液间的渗透压差异，使溶于尿素中的小麦醇溶蛋白析出，包裹在凝胶颗粒表面，最终形成疏水外壳凝胶微胶囊，海藻酸钠制备出的不含疏水外壳的凝胶微胶囊以及含有疏水外壳凝胶微胶囊在光学显微镜、荧光显微镜、激光共聚焦下观察得到的图片如图1所示。
24.进一步的，所述海藻酸钠的质量浓度控制在1-3％(w/w)较为适宜。
25.进一步的，所述的海藻酸钠溶液中含有50mmol/l的caco3。
26.进一步的，所述油包水乳液中海藻酸钠与中链甘油酸酯的质量比例为1:4(w/w)。
27.进一步的，所述油包水乳液搅拌速率为大于200r/min，优选500r/min-8000r/min，优选为1000-10000r/min。
28.进一步的，所述海藻酸钠乙酸与碳酸钙反应释放ca
2
固化凝胶微粒，碳酸钙浓度为50mmol/l，加入乙酸的量为0.45mol/l。
29.进一步的，小麦醇溶蛋白的尿素溶液中，其中尿素的加入量为12.5momol/l，小麦醇溶蛋白的质量浓度为1.0-3.0％。
30.进一步的，其制备方法同样适用于淀粉颗粒或蛋白质纳米颗粒等天然材料，通过反溶剂的加入，形成其与小麦醇溶蛋白的核壳结构微胶囊。
31.进一步的，凝胶颗粒加入到小麦醇溶蛋白溶液中后在50-80r/min(优选60r/min)的转速下均匀搅拌1h，之后静置1h。
32.以下实施例为不同壳厚的疏水外壳凝胶微胶囊的制备，不同壳层厚度的疏水外壳凝胶微胶囊的激光共聚焦显微镜图片和平均壳层厚度统计表如图2和图3所示。
33.实施例1
34.一种壳厚为8.5μm疏水外壳凝胶微胶囊的制备。
35.本实施例适合用于能够形成凝胶的各种分子量海藻酸钠样品。
36.1)亲水核体的制备：2％(w/w)的卵磷脂与中链甘油三酯(mct)提前混匀作为油相，3％(w/w)的海藻酸钠(alg)为水相，400rpm下乳化30min制备的到油包水乳液。之后将10g含0.45mol/l冰醋酸的mct滴入乳液中中制备好的油包水乳液中，89rpm下持续搅拌15分钟，此时，乙酸释放出caco3的ca
2
使海藻酸钠凝胶固化。
37.2)亲水-疏水核壳结构微胶囊的制备：将油包水乳液加入到的溶于12.5mol/l的尿素溶液中的小麦醇溶蛋白溶液(质量浓度为1％w/w)中，基于凝胶颗粒与小麦醇溶蛋白溶液间的渗透压差异，使溶于乙酸中的小麦醇溶蛋白析出，包裹在凝胶颗粒表面，最终形成疏水外壳凝胶微胶囊。
38.向上述混合溶液中加入大量的水使形成的核壳结构微胶囊从混合溶液中洗脱出来，通过离心、过滤等手段收集得到壳厚为8.5μm疏水外壳凝胶微胶囊。
39.实施例2
40.一种壳厚为15.3μm疏水外壳凝胶微胶囊的制备。
41.本实施例适合用于能够形成凝胶的各种分子量海藻酸钠样品。
42.1)亲水核体的制备：2％(w/w)的卵磷脂与中链甘油三酯(mct)提前混匀作为油相，3％(w/w)的海藻酸钠(alg)为水相，400rpm下乳化30min制备的到油包水乳液。之后将10g含0.45mol/l冰醋酸的mct滴入乳液中中制备好的油包水乳液中，89rpm下持续搅拌15分钟，此时，乙酸释放出caco3的ca
2
使海藻酸钠凝胶固化。
43.2)亲水-疏水核壳结构微胶囊的制备：将油包水乳液加入到的溶于12.5mol/l的尿素溶液中的小麦醇溶蛋白溶液(质量浓度为2％w/w)中，基于凝胶颗粒与小麦醇溶蛋白溶液间的渗透压差异，使溶于乙酸中的小麦醇溶蛋白析出，包裹在凝胶颗粒表面，最终形成疏水外壳凝胶微胶囊。
44.向上述混合溶液中加入大量的水使形成的疏水外壳凝胶微胶囊从混合溶液中洗脱出来，通过离心、过滤等手段收集得到壳厚为15.3μm疏水外壳凝胶微胶囊。
45.实施例3
46.一种壳厚为21.6μm疏水外壳凝胶微胶囊的制备。
47.本实施例适合用于能够形成凝胶的各种分子量海藻酸钠样品。
48.1)亲水核体的制备：2％(w/w)的卵磷脂与中链甘油三酯(mct)提前混匀作为油相，3％(w/w)的海藻酸钠(alg)为水相，400rpm下乳化30min制备的到油包水乳液。之后将10g含0.45mol/l冰醋酸的mct滴入乳液中中制备好的油包水乳液中，89rpm下持续搅拌15分钟，此时，乙酸释放出caco3的ca
2
使海藻酸钠凝胶固化。
49.2)亲水-疏水核壳结构微胶囊的制备：将油包水乳液加入到的溶于12.5mol/l的尿素溶液中的小麦醇溶蛋白溶液(质量浓度为3％w/w)中，基于凝胶颗粒与小麦醇溶蛋白溶液间的渗透压差异，使溶于乙酸中的小麦醇溶蛋白析出，包裹在凝胶颗粒表面，最终形成疏水外壳凝胶微胶囊。
50.向上述混合溶液中加入大量的水使形成的核壳结构微胶囊从混合溶液中洗脱出来，通过离心、过滤等手段收集得到壳厚为21.6μm疏水外壳凝胶微胶囊。
51.不同壳层厚度的疏水外壳凝胶微胶囊在水溶液中的释放速率对比图如图4所示，由图4可知，通过本种壳厚可控疏水外壳核壳结构微胶囊荷载维生素b1能够更有效地控制维生素释放的速度和程度，并且不同壳厚的疏水外壳凝胶微胶囊对于维生素释放的速度与程度不同，在食品和医药领域有很大的应用潜力。
52.本发明通过控制小麦醇溶蛋白浓度，基于凝胶颗粒与小麦醇溶蛋白溶液间的渗透压差异，凝胶颗粒中的水作为反溶剂渗出，降低小麦醇溶蛋白溶液的尿素浓度，从而使溶于尿素-水溶液中的小麦醇溶蛋白析出，包裹在凝胶颗粒表面，最终形成以不同壳厚的疏水外壳凝胶微胶囊。本发明所使用的材料有这良好的生物相容性及无毒性，制备方法安全便捷，可以根据药物的缓释需求选择制备合适壳厚的疏水外壳凝胶微胶囊。
53.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。