一种具有控释性的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有控释性的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠及其制备方法，属于功能成分控制释放的微胶囊化【技术领域】。本发明以生物可降解的壳聚糖和结冷胶为基质，采用离子移变凝胶技术和聚电解质复合技术相结合制备包埋蛋白多肽类功能成分的凝胶珠。本发明方法是将壳聚糖滴加到结冷胶钙体系中，获得有效降低模拟胃液条件下蛋白突释的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠，经真空干燥后凝胶珠平均粒径1mm左右，其中蛋白的包封率可达80-90％。该凝胶珠利用了溶胀行为对pH的响应性，从而具有控制释放的功能，可用作蛋白多肽类功能成分口服肠道定位释放的载体。
【专利说明】一种具有控释性的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠及其制备方法
【技术领域】
[0001]一种具有控释性的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠及其制备方法，属于功能成分控制释放的微胶囊化【技术领域】。
【背景技术】[0002]蛋白多肽类功能成分口服时往往在吸收前就被胃肠道内众多的蛋白酶水解而失去活性。因此，以提高此类功能成分的胃肠稳定性，实现其缓释、靶向输送和高生物利用度的新型食品功能成分传输释放系统的开发和利用已经成为功能食品研究的热点。研究表明，结肠部位的蛋白水解酶浓度远小于消化道其他区段，而且功能成分在该部位停留时间比较长，结肠壁对大分子穿透的阻力也比小肠壁小，因此结肠定位输送系统(oralcolon-specific delivery system, OCDS)无疑为蛋白多肽类功能成分的口服提供了一个最佳的吸收场所。目前，OCDDS主要分为时间依赖型、pH依赖型、微生物酶降解型和压力依赖型四大释放系统。天然多糖(壳聚糖、海藻酸钠、果胶和菊粉等)具有安全无毒、可生物降解、生相容性好和来源丰富等优点，作为一类新开发的结肠靶向材料，正引起越来越多的关注。然而，多糖基结肠靶向控释载体材料筛选过程中，如何通过采用合适的复配技术并控制工艺参数，达到载体材料性能对人体生理条件响应程度的匹配，控制其中包埋的功能成分释放速率、释放时间以及释放部位仍是有待攻克的瓶颈问题。
[0003]结冷胶是一种阴离子线型微生物多糖，其安全无毒、用量少、凝胶透明度高、可生物降解，在PH2~10的范围内均很稳定。结冷胶有高酰基和低酰基两种，后者对阳离子敏感，尤其是二价阳离子(钙离子和镁离子)，可在其诱导下形成具有致密三维网状结构的凝胶。目前，已有制备结冷胶钙原位凝胶，应用于眼用制剂和鼻用制剂的报道，经研究发现半乳甘露糖苷酶对结冷胶具有特异性降解作用，而显示出结肠定位释放的功能。但是，研究发现携载蛋白多肽类功能成分的结冷胶钙凝胶珠在模拟胃液中存在明显的突释现象，控制释放效果不佳。
[0004]壳聚糖是一种氨基多糖，具有很好的生物相容性，其分子中的糖苷键亦能为结肠酶所降解。作为一种阳离子型天然多糖，壳聚糖与结冷胶之间可通过静电等相互作用，形成聚电解质复合膜，有望增加凝胶珠的强度，进而有效阻止功能成分的快速释放，从而达到保护和控释的效果。然而，目前尚未见将结冷胶和壳聚糖复配用于功能成分控制释放的报道。因此，本发明将离子移变交联技术和聚电解质复合技术相结合，制备壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠，以减少蛋白多肽类功能成分经口服后在胃肠道中活性的降低。
【发明内容】
[0005]针对携载蛋白多肽类功能成分的结冷胶钙体系在模拟胃液中突释明显的问题，本发明所要解决的难点是制备利于蛋白多肽类功能成分控制释放的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠，以降低功能成分在进入结肠部位之前被胃肠道内的酸和酶降解的程度。
[0006]针对上述问题，本发明采取的技术方案是，一种壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠，其主要成分是:低酰基结冷胶、壳聚糖、氯化钙，制备步骤如下:
[0007]配制低酰基结冷胶水溶液(70_90°C )，待其降温至35-45°C后，边搅拌边将蛋白溶于其中。同时，采用3% (v/v)的乙酸溶液配置氯化钙-壳聚糖混合溶液。边搅拌边采用注射器将结冷胶和蛋白的混合溶液滴加到的氯化钙-壳聚糖的乙酸溶液(PH3.5-4.7,40°C,搅拌速度50-150r/min,滴速2mL/min)中，交联时间10_20min。交联完成后,筛网滤出凝胶珠，去离子水洗涤3次，于37°C真空干燥24-48h，即得壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠。
[0008]其中:壳聚糖的浓度为0.25~1.00% (w/v)，壳聚糖相对分子质量为10万，壳聚糖脱乙酰度为93%，氯化钙的浓度为0.10~0.50mol/L，低酰基结冷胶的浓度为0.75~1.50% (w/v)，蛋白/结冷胶质量比为2~4: 4。
[0009]本发明中所涉及的低酰基结冷胶为美国CP Kelco公司提供，壳聚糖为青岛金湖甲壳制品有限公司提供。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为实施例1制备的凝胶珠在模拟胃肠液中溶胀前后的光学显微镜照片(X40)。其中，(a)溶胀前，(b)无酶模拟胃液(2h)，(c)无酶模拟小肠液(3h)，(d)无酶模拟结肠液(3h)。
[0011]图2为实施例1制备的凝胶珠在模拟胃肠液中的累积释放率和溶胀度与时间的关系图。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
[0013]配制1.50% (w/v)的低酰基结冷胶水溶液(80°C)，待其降温至40°C后，边搅拌边将结冷胶质量一半的牛血清白蛋白溶于其中。同时，采用3% (v/v)的乙酸溶液配置氯化钙-壳聚糖混合溶液，使得氯化钙浓度为0.25mol/L,壳聚糖浓度为0.50% (w/v)。边缓慢搅拌边采用注射器将4mL结冷胶和牛血清白蛋白的混合溶液滴加到50mL的氯化钙-壳聚糖溶液(40°C，pH3.5)中，交联时间lOmin。交联完成后，用筛网滤出凝胶珠，去离子水洗涤三次，于37 °C真空干燥24h，即得成品。
[0014]实施例2
[0015]配制1.00% (w/v)的低酰基水溶液(90°C)，待其降温至40°C后，边搅拌边将结冷胶质量75%的牛血清白蛋白溶于其中。同时，采用3% (v/v)的乙酸溶液配置氯化钙-壳聚糖混合溶液，使得氯化钙浓度为0.5mol/L,壳聚糖浓度为0.50% (w/v)。边缓慢搅拌边采用注射器将4mL结冷胶和牛血清白蛋白的混合溶液滴加到50mL氯化钙-壳聚糖溶液(40°C，pH4.0)中，交联时间20min。交联完成后，用筛网滤出凝胶珠，去离子水洗涤三次，于37°C真空干燥24h，即得成品。
[0016]实施例3
[0017]配制0.75% (w/v)的结冷胶水溶液(90°C)，待其降温至40°C后，边搅拌边将结冷胶质量一半的牛血清白蛋白溶于其中。同时，采用3% (v/v)的乙酸溶液配置氯化钙-壳聚糖混合溶液，使得氯化钙浓度为0.5mol/L,壳聚糖浓度为0.75% (w/v)。边缓慢搅拌边采用注射器将5mL结冷胶和牛血清白蛋白的混合溶液滴加到50mL的氯化钙-壳聚糖溶液(40°C，pH4.5)中，交联时间15min。交联完成后，用筛网滤出凝胶珠，去离子水洗涤三次，于37 °C真空干燥24h，即得成品。
[0018]实施例4
[0019]本实例为对本发明的特定壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠的应用试验。
[0020]精密称取一定质量的凝胶珠于IOOmL具塞锥形瓶中，加入释放介质50mL，在恒温摇床上于37±0.5°C，50r/min振摇，每隔一段时间取样，通过考马斯亮蓝法测定不同时刻蛋白释放量，同时补充等体积恒温新鲜介质。其中，释放介质添加顺序是:先将凝胶珠浸于pHl.2(HC1,0.lmol/L)无酶模拟胃液中 2h，再转入 pH6.8 (KH2P04/Na0H，0.05mol/L)的无酶模拟小肠液中3h，最后转入pH7.4(KH2P04/Na0H，0.05mol/L)的模拟结肠液中3h。
[0021]实施例1制备的凝胶珠，检测凝胶珠的缓释情况。
[0022]实验结果:在模拟胃液中，凝胶珠轻微溶胀，少量蛋白(33.85% )被释放；在模拟肠液中，凝胶珠溶胀较快，微量蛋白缓慢释放出来(18.39%);在模拟结肠液中，凝胶珠进一步快速溶胀，蛋白释放情况 同在模拟肠液中的情况。由此表明:凝胶珠的溶胀行为具有PH响应性，功能成分主要是通过扩散机制释放的。最终，凝胶珠进入模拟结肠液中之前，60%左右的蛋白仍被保留在凝胶珠中，具有结肠释放效果。因此，本发明的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠具有控制释放的功能，从而可用作蛋白多肽类功能成分口服肠道定位释放的载体。
【权利要求】
1.一种具有控释性的壳聚糖-结冷胶钙凝胶珠及其制备方法，其特征在于:该体系有效包埋蛋白多肽类的功能成分，并能减缓其在模拟胃液环境中的突释现象，达到模拟肠液中缓释的效果。经以下步骤制备而成: 配制低酰基结冷胶水溶液(70-90°C )，待其降温至35-45°C后，边搅拌边将蛋白溶于其中。同时，采用乙酸溶液配制氯化钙-壳聚糖混合溶液。边搅拌边采用注射器将结冷胶和蛋白的混合溶液滴加到氯化钙-壳聚糖乙酸溶液中(PH3.5-4.7，40°C，搅拌速度50_150r/min,滴速l-3mL/min),交联时间10_20min。交联完成后,筛网滤出凝胶珠,去离子水洗漆3次，于37 °C下真空干燥24-48h即得成品。 其中:壳聚糖的浓度为0.25~1.00% (w/v)，壳聚糖相对分子质量为10万，壳聚糖脱乙酰度为93%，氯化钙的浓度为0.10~0.50mol/L,结冷胶的浓度为0.75~1.50% (w/v)，蛋白/结冷胶质量比为2~4: 4。
【文档编号】C08L5/00GK103483604SQ201210203337
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】夏书芹, 杨飞, 谭晨, 张晓鸣, 贾承胜, 钟芳 申请人:江南大学