毫米级海藻酸钙基大胶囊的可控制备、囊壁改性及其性能.docx

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1、毫米级海藻酸钙基大胶囊的可控制备、囊壁改性及其性能胶囊化技术具有控制芯材释放、保护芯材免受环境影响及适当屏蔽芯材气味等优点,已被广泛应用于生物医药,食品农业,建筑化工等工业领域。胶囊壁材对胶囊的力学性能、降解性和渗透性有较大影响,因此壁材的选择对胶囊产品的性能具有关键意义。海藻酸钠是从藻类中提取的一种来源广泛的天然高分子材料,具有优良的生物相容性和可降解性,是胶囊壁材的首选材料之一。目前,海藻酸钙（Ca-SA）微纳米胶囊作为控制释放的载体在生物医药领域的研究显得尤为突出。然而,微纳米胶囊难以满足给药量较大,长效缓释要求较高的情况。因此,合成毫米级大粒径胶囊具有重要的现实意义。本论

2、文以Ca-SA为主要壁材,对毫米级Ca-SA基胶囊的制备原料及工艺,囊壁结构及改性,和胶囊形貌与性能的定量关系进行了系统性实验及理论研究。首先采用正滴法,以芯层溶液为羧甲基纤维素钠（CMC）溶液,壁层溶液为海藻酸钠（SA）溶液,通过同轴挤出工艺,滴加到Ca²⁺溶液中,制备了毫米级Ca-SA胶囊,考察了CaCl₂浓度,SA浓度,芯壁溶液流速比及凝胶时间对胶囊形貌,尺寸,力学性能及缓释性能的影响。结果表明,通过对工艺参数的调整,可制备具有较好球形度和薄壁结构的毫米级Ca-SA胶囊,胶囊粒径随着SA浓度的增大而逐渐减小,随着CaCl

3、2浓度和芯壁流速比的升高而逐渐增大,其中芯壁流速比的影响最显著,胶囊粒径在3-4mm之间可调;压碎强度随着囊膜厚度及交联程度的增加而提高;同时,胶囊内的活性红B4BD在水溶液中的释放过程遵循一级释放动力学方程。由于正滴法制备的胶囊强度较低,无法满足实际应用需要,为了提高胶囊的压碎强度,本研究探讨了反滴法的制备工艺条件,将CaCl₂/CMC混合溶液滴加到SA溶液中,制得具有较高压碎强度的毫米级Ca-SA胶囊,考察了SA溶液粘度和CaCl₂/CMC溶液粘度对胶囊形貌,粒径及球形度的影响,确定了制备球形胶囊的最佳工艺条件为:SA溶

4、液粘度范围为16.2-72.0mPa·s,CaCl₂/CMC溶液粘度范围为168.5mPa·s-917.5mPa·s,CaCl₂浓度为10g/L,滴加高度为10cm及CaCl₂/CMC溶液的推进速度为0.5mL/min。毫米级Ca-SA胶囊在非水环境下储存时,亲水性Ca-SA囊壁扩散性良好,胶囊内水分极易散失,造成胶囊结构塌陷,导致产品储存期短。为了解决上述问题,本论文设计了两种囊壁改性方法。一种是通过在芯层溶液中加入第二种交联剂,提高囊膜的交联密度,从而降低胶囊的失重率。本研究以壳聚糖（CS）替代原有的惰性增稠剂

5、CMC,将CaCl₂/CS混合溶液滴加到SA溶液中,制备出毫米级CS/Ca-SA胶囊,通过红外分析了胶囊囊膜结构,并考察了SA浓度及CS浓度对胶囊形貌,粒径,球形度及失重率的影响。结果表明,SA与Ca²⁺发生络合反应的同时还与CS产生静电吸引形成聚电解质,双重交联反应增加了囊膜的交联密度,与Ca-SA胶囊相比,CS/Ca-SA胶囊的失重率明显降低,24h失重率由96.17%降低至39.34%;CS/Ca-SA胶囊粒径在4.2-5.2mm之间可调;当SA浓度小于0.75wt.%且CS浓度大于1.25wt.%时,可制备出球形度较好的胶囊。另

6、一种方法在原有的Ca-SA胶囊表面包覆一层阻隔材料。本研究将Ca-SA胶囊在盐酸多巴胺溶液中进行原位聚合,形成聚多巴胺（PDA）膜层包覆在Ca-SA胶囊表面,制备出PDA@Ca-SA胶囊,考察了盐酸多巴胺浓度及反应体系pH值对胶囊形貌,粒径,球形度和失重率的影响。结果表明,在反应过程中,盐酸多巴胺原位聚合生成了PDA纳米粒子聚集在胶囊表面成膜;随着反应时间的延长,胶囊保持了原有的球形度,囊壁的颜色由无色透明变为棕色,粒径先增大后减小;提高盐酸多巴胺浓度,PDA的包覆厚度增加;与Ca-SA胶囊相比,PDA@Ca-SA胶囊的失重率明显降低,24h失重率由93.02%降低至29.57%

7、。结果表明,通过优化制备工艺条件,可制备具有良好球形度,粒径可控的Ca-SA胶囊,通过对Ca-SA囊膜改性,能显著改善胶囊在非水环境的失水情况,延长胶囊的使用寿命。毫米级Ca-SA基胶囊作为一种优良的载体在食品、医药、卫生及纺织等领域具有良好的应用前景。