一种自组装淀粉纳米颗粒及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种自组装淀粉纳米颗粒及其制备方法。该方法先将辛烯基琥珀酸淀粉溶解于二甲基亚砜溶液中，得溶液A；辛烯基琥珀酸淀粉的取代度为0.4～1.5；在溶液A中加入蒸馏水，得到辛烯基琥珀酸淀粉/二甲基亚砜/水的混合溶液体系；溶液A与蒸馏水的体积比为0.5:1～2:1；将混合溶液转移至透析袋中，将透析袋置于透析液蒸馏水中透析；透析后的悬浮液经微孔滤膜过滤除去杂质。本发明制备的淀粉纳米颗粒不使用乳化剂，无有机溶剂残留，成球率高，粒径有效的控制在50～200nm之间，可以用作药物、化妆品活性成分的载体。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种淀粉纳米颗粒，特别是涉及一种自组装淀粉纳米颗粒及其制备方 法。 -种自组装淀粉纳米颗粒及其制备方法
【背景技术】
[0002] 多糖纳米载药体系具有良好的生物相容性和生物降解性，在生物学、医学和制药 领域得到广泛的应用，如包埋药物、蛋白质、核酸、疫苗、基因等。淀粉作为一种重要的天 然多糖，不仅来源广泛、价格低廉、安全无毒，而且无免疫源性，生物相容性和生物降解性较 好，是非常有潜力的药物载体材料。
[0003] 目前，淀粉纳米颗粒的制备方法主要有酸解法、纳米沉淀法和细乳液法等。酸解法 是通过HC1、H2S0 4等无机酸通过对淀粉进行酸解制备淀粉纳米晶。虽然酸解法得到的颗粒 粒径小，但是反应时间长，形状多为片状。
[0004] 纳米沉淀法是将淀粉溶解于溶剂中，然后逐滴加入非溶剂（一般为水），利用溶剂 与非溶剂的对淀粉不同的表面张力形成淀粉纳米颗粒。纳米沉淀法的缺点在于溶剂交换速 度过快，颗粒的形态、结构、大小都比较难以控制，粒径范围较大，其溶剂不能完成除掉。
[0005] 细乳液法是将淀粉水溶液加入含有乳化剂、表面活性剂的有机溶剂中，然后经均 质处理形成细乳液，最后加入交联剂将纳米级淀粉液滴固定成纳米颗粒。细乳液法在制备 纳米颗粒的过程中，制备的纳米颗粒粒径可控，但是需使用大量的有机溶剂和表面活性剂。
[0006] 纳米颗粒粒径的大小和形状直接影响药物的靶向位点和释放速度，因此控制纳米 载药体的颗粒大小及形状对纳米载药体系有着重要意义。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的旨在提供一种粒径在50?200nm，且粒径分布窄，可用作药物、化妆 品活性成分载体的淀粉纳米颗粒。本发明的另一目的是提供一种粒径可控、成球性高、分散 性好的淀粉纳米颗粒的制备方法。
[0008] 本发明目的通过如下技术方案实现：
[0009] 一种自组装淀粉纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
[0010] (1)将辛烯基琥珀酸淀粉溶解于二甲基亚砜溶液中，得溶液A ;所述辛烯基琥珀酸 淀粉的取代度为〇. 4?1. 5 ;
[0011] ⑵在溶液A中加入蒸馏水，得到辛烯基琥珀酸淀粉/二甲基亚砜/水的混合溶液 体系；所述溶液A与蒸镏水的体积比为0. 5:1?2:1 ;
[0012] (3)将混合溶液转移至透析袋中，将透析袋置于透析液蒸馏水中透析；隔（2?6) h换透析液，共透析（24?48) h ;
[0013] (4)透析后的悬浮液经微孔滤膜过滤除去杂质，在（〇?4) °C下保存。
[0014]优选地，所述的淀粉为蜡质玉米淀粉、普通玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、红薯 淀粉、稻米淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉或小麦淀粉。
[0015] 所述溶液A中辛烯基琥珀酸淀粉的浓度优选为（1?15) mg/mL。
[0016] 所述辛烯基琥珀酸淀粉的取代度优选为0. 8?1. 5。
[0017] 溶液A与蒸馏水的体积比优选为〇. 5:1?1:1。
[0018] 透析袋的截留分子量优选为8, 000?14, 000。
[0019] 本发明所用的原料为高取代度的辛烯基琥珀酸淀粉，淀粉先经过部分酸解，使淀 粉结构变得疏松，然后在有机溶剂中进行均相反应，具体工艺如下：
[0020] (1)酸解：所述辛烯基琥珀酸淀粉通过如下方法制备：将干基淀粉分散于质量浓 度为（50?90) %的乙醇溶液中，配成质量浓度为（1〇 - 30) %的淀粉乳，然后加入浓盐酸， 每25g千基淀粉加入浓盐酸（1?3)mL ;在（40?65) °C反应1?2h，用Na2C03溶液终止反 应，调至中性，然后迅速冷却至室温，洗漆，离心，千燥；得酸解淀粉；
[0021] (2)酯化：将所述酸解淀粉溶于吡啶溶液中，配成质量浓度为（10?20) %的溶液， 在搅拌下，8 (5?95) ?活化（1?3)h，然后加入淀粉质量比1:1?5:1的辛烯基琥珀酸酐， 在（85?95) °C下持续反应（1?3)h，反应完成后，冷却至室温，洗涤，离心，千燥得产物。 [0022] 一种自组装淀粉纳米颗粒，由上述制备方法制得；所述自组装淀粉纳米颗粒的粒 径为50?200nm。
[0023] 如何克服纳米沉淀法溶剂交换速度过快，颗粒的形态、结构、大小等难以控制，粒 径范围较大的难题一直是困扰本领域的技术难题。如果通过纳米沉淀法制备纳米颗粒，然 后再透析处理，此时透析的作用就仅仅是去掉有机溶剂，并不能有效的控制纳米颗粒的形 成速度，从而控制纳米颗粒尺寸大小。本发明采用初始水透析法有效克服该难题。基于双 亲性淀粉衍生物在水溶液中自组装形成淀粉纳米球时，疏水基团通过疏水相互作用聚集并 自组装形成胶束的内核，而亲水链段则在内核的周围形成胶束的外壳。如在透析前加入少 量水（初始水）可使双亲淀粉衍生物预组装，并可降低下一步透析时溶剂与非溶剂（水） 的交换速度。因此该方法有效控制溶剂与非溶剂（水）的交换速度，为双亲分子自组装提 供较充足的时间，使预组装的纳米颗粒结构变得更稳定；同时透析能完全去掉有机溶剂。 [0024]另一方面，本发明实现发明目的还需要配合以高取代度的辛烯基琥珀酸淀粉酯为 原料，发明人发现低取代的酯化淀粉不能形成规则、均一的纳米球，只能形成无规则的碎 片，或者薄膜。
[0025] 相对于现有技术本发明具有如下优点：
[0026] 1)本发明采用自组装的方法制备纳米淀粉颗粒。通过透析的方式，双亲性的辛烯 基琥珀酸淀粉在水溶液中自组装形成具有核壳结构的淀粉纳米球。其中，辛烯基琥珀酸的 长链烃基形成疏水性的内核，而具有亲水性的羟基和羧基形成外壳。
[0027] 2)所制得淀粉纳米颗粒的粒径可通过改变取代度、辛烯基琥珀酸淀粉的浓度以及 溶剂与非溶剂的比例等得到有效的控制，最终粒径可以控制在50?200nm之间，且粒径分 布窄。
[0028] 3)本发明采用的方法无需使用表面活性剂，所制备的淀粉纳米颗粒具有操作简 单、粒径小、成球率高、不含有机溶剂残留等优点，可用作药物、化妆品活性成分的载体。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1、2分别为实施例1制备的小麦淀粉纳米颗粒的粒径分布图与扫描电镜图。在 图1中，横坐标为粒径（nm)，纵坐标为强度（％ );图2中，标尺为200nm。
[0030] 图3、4分别为实施例2制备的蜡质玉米淀粉纳米颗粒的粒径分布图与扫描电镜 图。在图3中，横坐标为粒径（nm)，纵坐标为强度（％ );图4中，标尺为200nm。
[0031] 图5、6分别为实施例3制备的玉米淀粉纳米颗粒的粒径分布图与扫描电镜图。在 图5中，横坐标为粒径（nm)，纵坐标为强度（％);图6中，标尺为 300nm。
[0032] 图7、S分别为实施例4制备的木薯淀粉纳米颗粒的粒径分布图与扫描电镜图。在 图7中，横坐标为粒径（nm)，纵坐标为强度（％ );图8中，标尺为200nm。
【具体实施方式】
[0033]为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明要求 保护的范围并不仅仅局限于实施例表述的范围。
[0034] 实施例1 :
[0035] -、酸解淀粉的制备
[0036]称取25g(千基）小麦淀粉分散于90%的乙醇溶液中，配成浓度为30%的淀粉乳， 然后加入3mL浓盐酸，在55°C反应1· 5h，用Na2C03溶液终止反应，调至中性，然后迅速冷却 至室温，洗涤，离心，千燥。
[0037] 二、酯化淀粉的制备
[0038]称取15g(干基）上述酸解淀粉于吡啶溶液中，配成浓度为10%的溶液，在搅拌下， 95°C活化1·证，然后加入45g辛烯基琥珀酸酐，在下持续反应3h，反应完成后，冷却至 室温，洗涤，离心，干燥。
[0039] 三、淀粉纳米颗粒的制备
[0040]发明人发现，只有高取代度的辛烯基玻珀酸淀粉酯才能自组装形成规则、均匀的 淀粉纳米球，而较低取代度的辛烯基琥珀酸淀粉酯则只能形成无规则的碎片，或薄膜，无 法在水溶液中自组装形成淀粉纳米颗粒。称量l〇 mg辛烯基琥珀酸小麦淀粉（取代度为 1· 36)溶于lOmL二甲基亚砜溶液中，在95-C下加热直至其完全溶解后作为A溶液；将i〇mL B溶液（蒸馏水）加入到A溶液中，然后将辛烯基琥珀酸淀粉/二甲基亚砜/水混合溶液转 移至透析袋中（截留分子量为8, 000?14000)，并用1L蒸馏水透析。在开始6h内，隔2h 换一次透析液；此后每隔6h换一次透析液。透析24h后，将透析袋中的悬浮液通过孔径为 0.45 μ m的微孔滤膜（水系）以去除杂质，最后在4-C冰箱中保存。从扫描电镜图（图d 中可看出，淀粉纳米颗粒为规则的球形；激光粒度检测结果（图2)显示，淀粉纳米颗粒的平 均粒径为54. 74nm，多分散系数PDI值为〇. 121。
[0041] 实施例2:
[0042] 一、酸解淀粉的制备
[0043]称取25g(干基）蜡质玉米淀粉分散于9〇%的乙醇溶液中，配成浓度为 25%的淀 粉乳，然后加入lmL浓盐酸，在65 C反应1· 5h，用Na2C03溶液终止反应，调至中性，然后迅速 冷却至室温，洗涤，离心，干燥。 ~
[0044] 二、酯化淀粉的制备
[0045]称取15g(千基）上述酸解淀粉于吡啶溶液中，配成浓度为15%的溶液，在搅拌下， 85°C活化2h，然后加入6〇g辛烯基琥珀酸酐，在85-C下持续反应 2 5h，反应完成后，冷却至 室温，洗涤，离心，干燥。
[0046] 三、淀粉纳米颗粒的制备
[0047] 称量2〇mg辛稀基琥?白酸蜡质玉米淀粉（取代度为1. 02)溶于l〇mL二甲基亚砜溶 液中，在95°C下加热直至其完全溶解后作为A溶液；将10mL B溶液（蒸馏水）加入到A溶 液中，然后将辛烯基琥珀酸淀粉/二甲基亚砜/水混合溶液转移至透析袋中（截留分子量 为8, 000?14000)，并用1L蒸馏水透析。在开始6h内，隔2h换一次透析液；此后每隔册 换一次透析液。透析32h后，将透析袋中的悬浮液通过孔径为〇. 45 μ m的微孔滤膜（水系） 以去除杂质，最后在4°C冰箱中保存。从扫描电镜图（图3)中可看出，淀粉纳米颗粒为规则 的球形；激光粒度检测结果（图4)显示，淀粉纳米颗粒的平均粒径为77. 87nm,多分散系数 PDI 值为 0· 146。
[0048] 实施例3 :
[0049] 一、酸解淀粉的制备
[0050]称取25g (干基）玉米淀粉分散于50%的乙醇溶液中，配成浓度为1〇%的淀粉乳， 然后加入2mL浓盐酸，在40°C反应2h，用Na2C03溶液终止反应，调至中性，然后迅速冷却至 室温，洗涤，离心，干燥。 ~
[0051] 二、酯化淀粉的制备
[0052]称取15g (干基）上述酸解淀粉于吡啶溶液中，配成浓度为2〇 %的溶液，在搅拌下， 95°C活化lh，然后加入60g辛烯基琥珀酸酐，在95°C下持续反应2h，反应完成后，冷却至室 温，洗漆，1?心，干燥。
[0053] 三、淀粉纳米颗粒的制备
[0054]称量20mg羊稀基琥拍酸玉米淀粉（取代度为〇. 84)溶于i〇mL二甲基亚砜溶液 中，在下加热直至其完全溶解后作为A溶液；将20mL B溶液（蒸馏水）加入到a溶液 中，然后将辛烯基玻珀酸淀粉/二甲基亚砜/水混合溶液转移至透析袋中（截留分子量为 8, 000?14000)，并用1L蒸馏水透析。在开始6h内，隔2h换一次透析液；此后每隔汕换 一次透析液。透析4?后，将透析袋中的悬浮液通过孔径为〇. 45 μ m的微孔滤膜（水系） 以去除杂质，最后在4°C冰箱中保存。从扫描电镜图（图5)中可看出，淀粉纳米颗粒为规则 的球形；激光粒度检测结果（图6)显示，淀粉纳米颗粒的平均粒径为84. 62nm，多分散系数 PDI 值为 0.156。 ""
[0055] 实施例4 :
[0056] -、酸解淀粉的制备
[0057]龍25g (干基）木薯淀粉分散于9〇%的乙醇溶液中，配成浓度为25%的淀粉乳， 然后加入lmL浓盐酸，在5〇°C反应lh，用NaA溶液终止反应，调至中性，然后迅速冷却卒 室温，洗涤，离心，千燥。 ~
[0058] 二、酯化淀粉的制备
[0059]称取15§(千基）上述酸解彳疋粉于卩比陡溶液中，配成浓度为15%的溶液，在搅拌下 85:c活化lh上然后加入3〇g辛稀基號_酐，在85。。下持续反应i·油，反应完成后，冷却至 室温，洗漆，肖心，干燥。
[0060] 三、淀粉纳米颗粒的制备 _1]称量5〇mg辛腿瑭拍酸木薯淀粉（取代度为Ο』2)溶于侃 二甲基亚讽溶液 中，在95°C下加热直至其完全溶解后作为A溶液；将5mL B溶液（蒸饱水）加入到A溶液 中，然后将辛烯基琥珀酸淀粉/二甲基亚砜/水混合溶液转移至透析袋中（截留分子量为 8, 000?14000)，并用1L蒸馏水透析。在开始6h内，隔2h换一次透析液；此后每隔6h换 一次透析液。透析4?后，将透析袋中的悬浮液通过孔径为0.45 μ m的微孔滤膜（水系） 以去除杂质，最后在4°C冰箱中保存。从扫描电镜图（图7)中可看出，淀粉纳米颗粒为规则 的球形；激光粒度检测结果（图8)显示，淀粉纳米颗粒的平均粒径为105. 9nm，多分散系数 PDI 值为 0. 031。
【权利要求】
1. 一种自组装淀粉纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 将辛烯基琥珀酸淀粉溶解于二甲基亚砜溶液中，得溶液A ;所述辛烯基琥珀酸淀粉 的取代度为0. 4?1. 5 ; (2) 在溶液A中加入蒸馏水，得到辛烯基琥珀酸淀粉/二甲基亚砜/水的混合溶液体 系；所述溶液A与蒸馏水的体积比为〇. 5:1?2:1 ; (3) 将混合溶液转移至透析袋中，将透析袋置于透析液蒸馏水中透析；隔（2?6)h换 透析液，共透析（24?48) h ; (4) 透析后的悬浮液经微孔滤膜过滤除去杂质，在（〇?4) ?下保存。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的淀粉为蜡质玉米淀粉、普通玉 米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、稻米淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉或小麦淀粉。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶液A中辛烯基琥珀酸淀粉的 浓度为（1?15)mg/mL。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述辛烯基琥珀酸淀粉的取代度为 0· 8 ?1· 5〇
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：溶液A与蒸馏水的体积比为0. 5:1? 1:1。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：透析袋的截留分子量为8, 000? 14,000。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述辛烯基琥珀酸淀粉通过如下 方法制备：将干基淀粉分散于质量浓度为（5〇? 9〇) %的乙醇溶液中，配成质量浓度为 (10 - 30) %的淀粉乳，然后加入浓盐酸，每25g干基淀粉加入浓盐酸（1?3)mL ;在（40? 65) -C反应1?2h，用Na2C03溶液终止反应，调至中性，然后迅速冷却至室温，洗涤，离心，干 燥;得酸解淀粉； 将所述酸解淀粉溶于吡啶溶液中，配成质量浓度为（10?20) %的溶液，在搅拌下， 8(5?95) °C活化（1?3)h，然后加入淀粉质量比1:1?5:1的辛烯基墟珀酸酐，在（85? 95)。(：下持续反应（1?3)h，反应完成后，冷却至室温，洗涤，离心，千燥得产物。
8. -种自组装淀粉纳米颗粒，其特征在于其由权利要求1 - 6任一项所述制备方法制 得；所述自组装淀粉纳米颗粒的粒径为50?200nm。
【文档编号】A61K9/14GK104189914SQ201410328649
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】高群玉, 谷峰, 李秉正 申请人:华南理工大学