[发明专利]一种制备纤维素微球及壳聚糖包覆的纤维素复合微球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备具有吸附和负载功能的纤维素微球及壳聚糖包覆的纤维素复合微球的方法。

背景技术

天然纤维素高分子微球由于其来源广泛，无毒且可降解而成为应用研究的热点对象。纤维素作为一种取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子材料，不仅安全无毒可降解，并且具有良好的吸水性和生物相容性。以天然高分子纤维素组成的微球因其特殊的组成和特殊的结构，作为微存储器、微反应器、微分离器、微结构单元被广泛应用于药物控释、特殊材料模板、微球吸附剂以及塑料添加剂和涂料领域。但是，由于天然高分子微球无法直接用聚合方法来制备，针对这些特殊的微球，科学家们开发了一些特殊的制备方法，比如乳化-固化法、单凝聚法、复凝聚法、喷雾干燥法、自乳化-固化法和层层自组装法，但是这些方法要用到乳化剂或者有机溶剂，会产生大量有机废液，残存的乳化剂和有机溶剂对微球的结构、生物相容性等产生影响，不易大量生产纤维素微球，这些制备方法与纤维素廉价易得且具有较好生物相容性的特点极其不相符，限制了纤维素材料在生物医学等新领域的应用。

发明内容

针对目前纤维素微球制备过程中存在的工艺繁琐，具有污染性以及产量低等问题，本发明提供了一种简便、低污染的制备纤维素微球及壳聚糖包覆的纤维素复合微球的方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种制备纤维素微球的方法，包括以下步骤：

（1）配制纤维素溶胶：将纤维素溶解在溶剂中，经过冷冻、搅拌，离心去除杂质，得到透明的纤维素溶胶；所述溶剂为氢氧化钠和尿素的混合水溶液；

（2）纤维素溶胶雾化：将透明的纤维素溶胶输入到喷头处，使纤维素溶胶在压力作用下雾化；

（3）凝固：纤维素溶胶雾化后直接进入醋酸水溶液或蒸馏水凝固浴，同时向凝固浴中注入醋酸水溶液以保证凝固浴的pH值保持小于7且基本不变，整个喷雾凝固过程凝固浴利用磁子搅拌；

（4）洗涤：将步骤（3）所得到的纤维素凝胶微球的悬浊液用蒸馏水洗涤多次至中性；

（5）喷雾干燥：将洗涤至中性的纤维素凝胶微球重新分散在水中，经喷雾干燥机喷雾干燥，得到干燥的纤维素微球。

步骤（1）中，纤维素溶胶的质量浓度优选为1%～4%；溶剂中氢氧化钠、尿素和水的质量比为6∶13∶81。

步骤（2）中，喷头处的喷雾压力优选为200～400kPa。

步骤（3）中，醋酸水溶液凝固浴的质量浓度优选≥5%。

步骤（5）中，喷雾干燥过程，压力优选为200kPa，热空气流速优选为300～500ml/h,温度优选为140～180℃。

一种制备壳聚糖包覆的纤维素复合微球的方法，包括以下步骤：

（1）配制纤维素溶胶：将纤维素溶解在溶剂中，经过冷冻、搅拌，离心去除杂质，得到透明的纤维素溶胶；所述溶剂为氢氧化钠和尿素的混合水溶液；

（2）纤维素溶胶雾化：将透明的纤维素溶胶输入到喷头处，使纤维素溶胶在压力作用下雾化；

（3）凝固-包覆：纤维素溶胶雾化后喷入置于喷头下方的凝固浴中，凝固浴为壳聚糖溶解在质量浓度为1～2%的醋酸水溶液中形成的稀溶胶，整个喷雾凝固过程凝固浴利用磁子搅拌；

（4）洗涤：将步骤（3）所得到的壳聚糖包覆纤维素的复合结构凝胶微球悬浊液用蒸馏水洗涤至中性；

（5）干燥：将洗涤至中性的壳聚糖包覆纤维素的复合结构凝胶微球重新分散在水中，经喷雾干燥机喷雾干燥，得到干燥的壳聚糖包覆的纤维素复合微球。

步骤（1）中，纤维素溶胶的质量浓度优选为1%～4%；溶剂中氢氧化钠、尿素和水的质量比为6∶13∶81。

步骤（2）中，喷头处的喷雾压力优选为200～400kPa。

步骤（3）中，所述壳聚糖与醋酸水溶液的质量比为0.5∶99.5。

步骤（5）中，喷雾干燥过程，压力优选为200kPa，热空气流速优选为300～500ml/h,温度优选为140～180℃。

本发明的有益技术效果是：

本发明利用喷雾—凝固/喷雾干燥联合的方法，在没有使用乳化剂以及有毒的有机溶剂的条件下，通过对纤维素的浓度、凝固浴的浓度和类型、以及喷雾压力的大小等参数的控制，制备了不同结构和形貌以及拥有不同功能的纤维素微球和壳聚糖包覆的纤维素复合微球，减少了环境污染，简化了生产步骤，降低了生产成本，且利于大量生产。具体体现在以下几个方面：