一种基于乳液体系的磁性可控释载体及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202110155177.9 | 申请日 | 2021-02-04 | 公开(公告)号 | CN113679847B | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 浙江大学; | 发明人 | 刘松柏; 陈倩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于乳液体系的 磁性 可 控释 载体及其制备方法与应用。其中，制备方法包括：在乳液体系中， 熔化 的油脂结合磁性微粒，冷却形成表面嵌有磁性微粒的固体脂质球，即磁性可控释载体；其中，磁性微粒为表面由 没食子酸 月桂酯修饰的四 氧 化三 铁 磁性微粒。本发明的磁性可控释载体，在具有磁靶向潜 力 的 基础 上，可以精准调节光照面积与光照强度，有效控制载运体的熔化状态，释放活性成分，与此同时，乳化剂的作用可以维持释放过程中的磁性可控释载体的稳定态，该磁性可控释载体采用食品级可可脂，对人体安全，操作简便，具有较大的应用潜力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于乳液体系的磁性可控释载体的制备方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种基于乳液体系的磁性可控释载体及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于食品和药物加工技术领域，具体涉及一种基于乳液体系的磁性可控释载体及其制备方法。 背景技术[0002] 纳米乳液可作为具有生物活性的亲脂性化合物的输送系统并被用于食品、医药领域的加工和存储过程中,研究发现纳米乳液的性能相比于普通乳液更加优异，并且可以防止食物中活性成分的降解，从而提高生物利用度。近年来，具备药物负载及超顺磁功能的纳米复合结构在生物医学领域内受到广泛关注。随着各种功能性成分的发现与应用研究，许多活性成分普遍面临：水溶性差、稳定差等特点。因此构建可提高活性成分利用度的载体具有重要意义。 [0003] 磁性氧化铁纳米颗粒因其优异的磁性、生物相容性和潜在的无毒特性而受到广泛关注。它可以被外部磁场操纵和控制，是一种额外的重要材料，已被用于许多领域，包括生物学、制药和诊断。此外，铁是一种营养物质，可以通过细胞调节通过转铁蛋白途径进行代谢。近年来，人们对磁性氧化铁纳米颗粒的近红外光热效应进行了研究，发现它具有良好的光热转换效率。 发明内容[0004] 本发明提供了一种基于乳液体系的磁性可控释载体及其制备方法，利用磁性颗粒的优良光热转换性能，通过控制光照强度与面积可以控制释放效率，且操作简便。 [0005] 一种基于乳液体系的磁性可控释载体的制备方法，包括： [0006] 在乳液体系中，熔化的油脂结合磁性微粒，冷却形成表面嵌有磁性微粒的固体脂质球，即所述磁性可控释载体； [0007] 其中，所述磁性微粒为表面由没食子酸月桂酯修饰的四氧化三铁(Fe3O4)磁性微粒。 [0008] 上述磁性可控释载体中，磁性微粒的功能在于光热转化；在控释过程中，磁性微粒通过光热转化可将其依附的固体油脂球升温至熔点，从固相转化为熔化状态，而此时装载在脂质球内的脂溶性活性成分就会因其所处体系的不稳定而溢出。 [0009] 作为优选，一种基于乳液体系的磁性可控释载体的制备方法，包括： [0010] 将磁性微粒悬液、熔化的油脂以及乳化剂混合，均质，冷却后得所述磁性可控释载体。 [0011] 作为优选，所述磁性微粒悬液在与熔化的油脂和乳化剂混合前先对其进行预热，以保证油脂一直处于熔化状态。 [0013] 制备过程中首先将没食子酸月桂酯水溶液与Fe(OH)3胶体溶液混合，加入高压加热釜中150～250℃，反应时间为1～6小时(比如200℃加热3h)，利用没食子酸月桂酯的羟基还原作用得到表面由没食子酸月桂酯修饰的(Fe3O4)磁性纳米微粒的体系液，后处理得磁性微粒。 [0014] 作为优选，所述氢氧化铁胶体溶液中氢氧化铁的浓度为0.03～0.08mol/L。所述没食子酸月桂酯水溶液的浓度为0.01～0.05mol/L。所述没食子酸月桂酯与氢氧化铁的摩尔比为(0.1～0.8)：1。 [0015] 作为进一步优选，所述磁性微粒悬液的制备方法为： [0016] 将所述磁性微粒溶于水中，超声分散，得所述磁性微粒悬液。 [0017] 其中，超声分散的功率优选为400～800W，分散时间优选为10～30s；超声分散的功率进一步优选为800W，分散时间进一步优选为10s。所述磁性微粒悬液中磁性微粒与水的质量体积比为0.8～1.5mg/mL。 [0018] 作为进一步优选，所述均质过程中，均质速率为12000～16000rpm，均质时间为1～5min。均质速率进一步优选为14000rpm，均质时间进一步优选为3min。 [0019] 作为进一步优选，所述乳化剂为吐温‑80或司盘‑60；更进一步优选为司盘‑60，其熔点范围49～52℃。 [0020] 作为进一步优选，所述乳化剂与水(指磁性微粒悬液中的水)的质量体积比优选为18～50mg/mL；进一步优选为20～50mg/mL；进一步优选为24～48mg/mL。 [0021] 作为优选，所述油脂为甘油三月桂酸酯、三硬脂酸甘油酯、可可脂中的一种；进一步优选为可可脂，其熔点范围为34～38℃。可可脂作为广泛应用的天然食用油脂，安全性和经济性利于其进一步推广。 [0022] 作为优选，所述油脂的熔点低于所述乳化剂的熔点。以所述乳化剂为司盘‑60，所述油脂为可可脂为例，本发明中，所述的乳液体系油相为可可脂，熔点范围为34‑38摄氏度，司盘‑60的熔点范围49～52℃，由于乳化剂司盘‑60的熔点比可可脂稍高，因此在乳液体系构建完成，冷却的过程中，司盘‑60比油脂提前一步进入凝固状态，可稳定室温冷却的乳液体系，有效维持乳液稳定，得到固相的磁性脂质球载体。在光热控释的过程中，也可利用这一熔点差异，达到控制释放的效果。采用乳化剂为司盘‑60，油脂为可可脂的组合，能够进一步保证控释过程的稳定性。 [0023] 然后利用磁性纳米微粒表面包覆的没食子酸月桂酯与熔化状态的油脂在水溶液中的亲合作用形成表面嵌有磁性微粒的脂质球；同时由于加入的乳化剂比油脂稍高的熔点特性，可稳定室温冷却的乳液体系，得到固相的磁性脂质球载体。该方法一步合成修饰磁性微粒，构建稳定乳液体系，合成磁性载运体，可用于进一步活性成分载运研究。 [0024] 本发明在乳液体系构建完成后，冷却过程中，乳化剂比油脂提前一步进入凝固状态，能够有效维持乳液稳定；在光热控释过程中，也可以利用这一熔点差异达到控制释放的效果。 [0025] 作为优选，所述乳液体系中，所述磁性微粒的浓度为0.3～1.6mg/mL；进一步优选为0.3～1.3mg/mL；更进一步优选为0.3～1mg/mL。 [0026] 作为优选，所述乳液体系中，熔化的油脂与水的体积比为1：(4～6)；进一步优选为1：5。 [0027] 本发明主要涉及三方面内容，(1)表面由没食子酸月桂酯修饰的磁性纳米颗粒溶液的配制；(2)筛选乳液体系的油脂与表面活性剂(或者乳化剂)；(3)乳液体系的油水比例与磁性颗粒的添加量筛选。 [0028] 作为具体优选，一种基于乳液体系的磁性可控释载体的制备方法，包括如下步骤： [0029] (1)将磁性微粒溶于水中，400～800W功率下超声分散10～30s，制得均一的磁性微粒悬液； [0030] (2)将磁性微粒悬液预热后与熔化的油脂、以及乳化剂混合，12000～16000rpm下均质1～5min，冰浴冷却，得所述磁性可控释载体。 [0031] 载体里的固态脂质本身具有营养功能，本发明得到的磁性可控释载体本身可以作为油脂的控释原材料使用；而且，由于本发明的磁性可控释载体具有光控性能，可以在一些医疗场合，实现无创的油脂释放控制。 [0032] 作为优选，可选择的在上述制备过程中加入待负载的活性成分，具体如下： [0033] (1)将磁性微粒溶于水中，400～800W功率下超声分散10～30s，制得均一的磁性微粒悬液； [0034] (2)将磁性微粒悬液预热后与熔化的油脂、待负载的活性成分以及乳化剂混合，12000～16000rpm下均质1～5min，冰浴冷却，得负载有活性成分的磁性可控释载体。 [0035] 当然，也可以利用制备好的载体进行活性成分的包埋。一般包括：将融化后的磁性可控释载体与活性组分在12000～16000rpm下均质1～5min，冰浴冷却，得负载有活性成分的磁性可控释载体。 [0036] 本发明利用磁性微粒表面包覆的没食子酸月桂酯与熔化的油脂在水溶液中的亲和作用，形成表面嵌有磁性微粒的脂质球；乳化剂可稳定冷却过程中的乳液体系，使油脂球可以独立呈微球状存在，得到固相的磁性脂质球载体。 [0037] 本发明的载运体系是含有Fe3O4磁性微粒的脂质球，Fe3O4磁性微粒表面由没食子酸月桂酯修饰，在乳液体系中，通过乳化剂稳定乳液体系，合成可载运活性成分的载体。 [0038] 以司盘‑60作为乳化剂，合成可载运活性成分的新型载体，具体为： [0039] (1)利用磁性纳米颗粒表面包覆的没食子酸月桂酯与熔化状态可可脂在水溶液中的亲合作用形成包埋磁性颗粒脂质球； [0040] (2)司盘‑60的可稳定冷却过程中的乳液体系，得到磁性脂质球载体。 [0041] 一种基于乳液体系的磁性可控释载体，由上述任一项技术方案所述的制备方法制备得到。 [0042] 本发明中，乳化剂主要起到稳定和控释的作用，在形成油脂球过程中，在均质操作后，乳化剂固化，对油脂球提供稳定的冷却环境，保证油脂球以单个固体球的形式存在，避免油相聚集固化。最终形成的表面嵌有磁性微粒的脂质球作为一个整体被乳化剂所稳定。其中，磁性微粒的功能在于实现光热转化，从而使它所镶嵌的脂质(即可可脂)升温至其熔点，从固相转化为熔化状，而此时装载在油脂中的活性成分(比如姜黄素)就会因其所处体系的不稳定而溢出，实现了活性成分的可控释放。 [0043] 理论上来说，溶液在充分均质的过程中，内部的粒子相互碰撞，而磁性纳米颗粒的表面是连接了没食子酸月桂酯的疏水链的，那么在水溶液中粒子的倾向有两种，一种是找和它一样有疏水链的，一种就是和油脂结合。从结果上看，最终形成的嵌有磁性纳米颗粒的油脂球的表面不单有单分散的磁性颗粒，也有几个磁性颗粒一起嵌在表面的，那后者就是可能在乳化剂的作用下先聚集，再由于均质波的冲击，与油脂撞在一起后形成的。而乳化剂与颗粒和油脂分别结合的可能性，在有均质这一步的影响下，会降低很多。在筛选的过程中，考虑到是否有单独的磁性纳米颗粒的存在，选择均质速率也比较关键。 [0044] 本发明的磁性可控释载体，在具有磁靶向潜力的基础上，可以精准调节光照面积与光照强度，有效控制载运体的熔化状态，释放活性成分，与此同时，乳化剂的作用可以维持释放过程中的磁性可控释载体的稳定态，该磁性可控释载体采用食品级可可脂，对人体安全，操作简便，具有较大的应用潜力。 [0045] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： [0046] (1)本发明的磁性可控释载体具有较好的磁响应性和光热性能，可控性高，通过调节光照强度与光照面积可以控制释放效率，且操作简便。 [0048] 图1为本发明实施例1中制得的乳液体系稀释后的显微图； [0049] 图2为本发明实施例1中制得的乳液体系稀释后的扫描电镜图； [0050] 图3为本发明实施例1中制得的磁性可控释载体的线扫描能谱分析图； [0051] 图4为本发明实施例1中制得的磁性可控释载体包埋姜黄素的荧光显微图； [0052] 图5为本发明实施例1中制得的磁性可控释载体包埋姜黄素后经光照2min后的荧光显微图。 具体实施方式[0053] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0054] 磁性微粒的制备： [0055] 称取FeCl3·6H2O(270.3g/mol)0.2703克，溶解于20mL水中，称取0.159克Na2CO3，溶解于5mL水中。将Na2CO3溶液缓慢加入FeCl3溶液中，磁力搅拌30min，得Fe(OH)3胶体溶液。 [0056] 称取没食子酸月桂酯(338.44g/mol)0.1692克，加10mL水后置于热振荡反应器上加热至65摄氏度振荡溶解40分钟，使之从悬浊液到乳白色液体再澄清，得没食子酸月桂酯水溶液。 [0057] Fe(OH)3胶体溶液制备好后，加入溶解好的没食子酸月桂酯(没食子酸月桂酯水溶液)，磁力搅拌10min。后转入高压加热釜，200℃下反应3小时，反应完成后，将反应液离心除去上清液，用乙醇洗涤1次，再用水洗涤1次，最后冷冻干燥得到磁性微粒。 [0058] 实施例1 [0059] 将6毫克磁性微粒溶于5mL水中，利用超声仪以800W超声10s，得到分散的磁性微粒悬液。 [0060] 将可可脂于60℃熔化，取熔化状态下的可可脂1mL，加入0.12g司盘‑60，在加热振荡器中1500rpm，70℃下振荡，混合均匀。 [0061] 将磁性微粒悬液预热后与熔化的可可脂(含司盘‑60)混合，之后均质机14000rpm下均质3min，得到均一的乳液；反应完成后，迅速将乳液转移至冰浴中冷却，得糊状的磁性可控释载体，该磁性可控释载体在室温下保持较长时间的稳定。 [0062] 将上述磁性可控释载体在光学显微镜下观察，结果如图1所示；由图1可以看出可可脂颗粒呈球状，且磁性微粒嵌在油脂球的表面。 [0063] 将磁性可控释载体在扫描电镜下观察，结果如图2所示；由图2可以看出磁性微粒分布于可可脂球的表面。 [0064] 通过线扫描能谱分析磁性可控释载体，结果如图3所示；由图3可证明可可脂球上的小颗粒分布为磁性微粒。 [0065] 按照如下操作，包埋姜黄素： [0066] 上述制备磁性可控释载体过程中，配制好磁性微粒悬液后，将12mg(在水中的浓度为2.4mg/mL，)姜黄素与磁性微粒悬液、一起在均质过程中加入到混合均匀的熔化的可可脂与乳化剂(司盘‑60)的混合物中，均质结束后，即得包埋姜黄素的磁性可控释载体，记为1#。 [0067] 实施例2 [0068] 将4毫克磁性微粒溶于5mL水中，利用超声仪以800W超声10s，得到分散的磁性微粒悬液。将可可脂于60℃熔化，取熔化状态下的可可脂1mL，加入0.16g司盘‑60，在加热振荡器中1500rpm，70℃下振荡，混合均匀。 [0069] 将磁性微粒悬液预热后与熔化的可可脂(含司盘‑60)混合，之后均质机14000rpm下均质3min，得到均一的乳液；反应完成后，迅速将乳液转移至冰浴中冷却，得糊状的磁性可控释载体，该磁性可控释载体在室温下保持较长时间的稳定。 [0070] 按照如下操作，包埋姜黄素： [0071] 上述制备磁性可控释载体过程中，配制好磁性微粒悬液后，将8mg(在水中的浓度为1.6mg/mL)姜黄素与磁性微粒悬液一起在均质过程中加入到熔化的可可脂与乳化剂的混合物中，均质结束后，即得包埋姜黄素的磁性可控释载体，记为2#。 [0072] 实施例3 [0073] 将2毫克磁性微粒溶于5mL水中，利用超声仪以800W超声10s，得到分散的磁性微粒悬液。将可可脂于60℃熔化，取熔化状态下的可可脂1mL，加入0.24g司盘‑60，在加热振荡器中1500rpm，70℃下振荡，混合均匀。 [0074] 将磁性微粒悬液预热后与熔化的可可脂(含司盘‑60)混合，之后均质机14000rpm均质3min，得到均一的乳液；反应完成，迅速将乳液转移至冰浴中冷却，得糊状的磁性可控释载体，该磁性可控释载体在室温下保持较长时间的稳定。 [0075] 按照如下操作，包埋姜黄素： [0076] 上述制备磁性可控释载体过程中，配制好磁性微粒悬液后，将16mg(在水中的浓度为3.2mg/mL)姜黄素与磁性微粒悬液一起在均质过程中加入到熔化的可可脂与乳化剂的混合物中，均质结束后，即得包埋姜黄素的磁性可控释载体，记为3#。 [0077] 以1.43A，100mW的光照强度对1#磁性可控释载体进行照射，分别在照射时间为0分钟、2分钟后进行取样，得到照射时间不同的载体样品；后通过激发波长405nm的共聚焦荧光显微镜，分别观察载体样品的释放情况，结果如图4和图5所示。 [0078] 实施例1～3制备的包埋姜黄素的磁性可控释载体，由于姜黄素的荧光吸收作用，在荧光共聚焦显微镜下可明显观察到包埋状态。图4为包埋浓度为2.4mg/mL姜黄素的1#磁性可控释载体的荧光显微图，由图4可以看出油脂球呈现荧光，说明油脂成功包埋姜黄素。而在光照暴露一定时间之后，如以1.43A，100mW的光照强度照射2分钟后，包埋浓度为 2.4mg/mL姜黄素的1#磁性可控释载体的荧光显微图如图5所示，由图5可以看出油脂球会呈现破损和活性成分露出的状态。图4和图5对比结果在一定程度上，说明了载体搭建完成，且可以利用光热达到控释效果。 |
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