（食品科学专业论文）维生素A和维生素E纳米球微球双包埋体系的研究.pdf

摘要 摘要 维生素a 是人体正常生长发育、骨骼形成、维持正常视觉及免疫系统的必需营养元 素，具有抗脂质过氧化，增强免疫，增强抗感染，改善缺铁性贫血等功能。维生素e 是 脂溶性天然抗氧化剂，还能提高免疫力、抗癌、预防心血管疾病。但是维生素a 和维生 素e 均不溶于水，生物利用度低，极大的限制了其应用。以纳米球微球双包埋体系作 为输送系统是改善脂溶性维生素的水溶性，提高生物利用度并提供可控分步释放的有效 途径。 本论文研究了维生素a 、维生素e 纳米球微球双包埋体系的制备工艺和配方，在模 拟胃肠液中的释放规律以及贮存稳定性，进一步研究了维生素a 、维生素e 纳米球微 球双包埋体系以及壁材的性质，为贮藏稳定性和释放提供理论依据。 首先采用热均质法制备了维生素a 纳米球悬浮液，以单甘酯为壁材的纳米球悬浮液 的最佳配方为t w e e n 8 0 ：芯材维生素a ：单甘酯：辛烯基琥珀酸酯化淀粉为1 ：1 2 5 ：5 ：4 0 ( w w ) ，所得包埋效率为9 3 9 ，包埋产率为7 0 4 7 ，纳米球的平均粒径为2 2 9 4 n m 。 以黄蜂蜡为壁材的纳米球悬浮液的最佳配方为t w e c n 8 0 ：维生素a ：蜂蜡：辛烯基琥珀酸酯 化淀粉为1 ：2 ：1 0 ：5 0 ( w w ) ，所得包埋效率为9 3 4 1 ，包埋产率为7 3 4 6 ，纳米球的平 均粒径为3 3 5 n m 。然后采用热均质喷雾干燥法制备了维生素a 、维生素e 纳米球微球 双包埋体系。优化微球的最佳芯壁比为5 0 ( w w ) ，最佳喷雾工艺条件为固形物含量 4 0 ，进风温度1 8 5 ，出风温度8 0 ，均质压力4 0 m p a 。以单甘酯为纳米球壁材的维 生素a 、维生素e 纳米球微球双包埋产品对维生素a 、维生素e 的包埋效率分别达到 9 2 9 7 和9 5 1 1 ；以黄蜂蜡为纳米球壁材的维生素a 、维生素e 纳米球微球双包埋产 品对维生素a 和维生素e 的包埋效率分别达到9 0 9 6 和9 1 3 8 。 研究了维生素a 、维生素e 纳米球微球双包埋体系在模拟胃液、模拟肠液中的释 放。结果发现以蜂蜡作为纳米球壁材的双包埋体系的缓释性能要优于以单甘酯作为纳米 球壁材的双包埋体系。两者在模拟胃液和肠液中均体现一定的缓释效果，由于胰酶对维 生素a 、维生素e 纳米球微球双包埋体系的内外层壁材均有作用，所以体系在添加了 胰酶的肠液中释放速率较快。 研究了氧气、光照、温度、湿度对维生素a 、维生素e 纳米球微球双包埋体系贮 藏稳定性的影响。结果发现在4 。c 下避光贮藏1 0 0 天，维生素a 、维生素e 纳米球微球 双包埋产品对维生素a 、维生素e 的保留率分别达到7 6 、6 0 以上，外观品质也没有 变化。高温和高湿的环境对双包埋的外观和保留率均有很大的影响。 s e m 显微图片显示维生素a 、维生素e 纳米球微球产品的表面未见缝隙和裂缝，并 且光滑致密，有较高的包埋效率。通过比较以蜂蜡和单甘酯作为纳米球壁材的双包埋体 系，包埋维生素e 和以蜂蜡为壁材的纳米球的微球表面更为光滑致密。 差式扫描量热分析了产品的玻璃化转变温度，以单甘酯为纳米球壁材的维生素a 、 维生素e 的纳米球微球双包埋体系的玻璃化转变温度为4 9 2 6 5 ，玻璃化转变热焓为 0 3 9 j g - 1 。以蜂蜡为纳米球壁材的维生素a 、维生素e 的纳米球微球双包埋体系的 江南大学硕士学位论文 玻璃化转变温度为4 7 5 1 ，玻璃化转变热焓为3 0 4 j g - 1 。玻璃化转变温度高于通常 的贮藏温度( 2 5 c ) ，预示双包埋体系的产品在常温下贮藏时处于玻璃态，其贮藏稳定 性良好。 采用热重分析研究表明，以蜂蜡为纳米球壁材的双包埋产品热稳定性略好于以单甘 酯为纳米球壁材的双包埋产品，贮存了3 个月之后，失重变化主要是由水分造成的，说 明产品有少量吸湿。 由不同纳米球壁材制成的双包埋产品以及壁材进行x 射线衍射和d s c 分析的结果 表明，在脂质重结晶时，单甘酯比蜂蜡更倾向于形成过冷熔融状态，这对于提高包埋效 率是有利的，但晶型转变导致纳米球的芯材排出，因而贮存稳定性差。蜂蜡容易形成较 为稳定的正交晶( b 型) ，在贮存时物理稳定性较好。 关键词：维生素a ；维生素e ；纳米球；微球；双包埋；分步释放；热稳定性 a b s t r a c t a b s t r a e t v i t a m i nai se s s e n t i a l n u t r i t i o ne l e m e n tf o r t h em a i n t e n a n c eo fh e a l t h yb o d y d e v e l o p m e n t ，h e a l t h ys k e l e t a l ，h e a l t h yv i s i o na n di n t e g r i t yo ft h ei m m u n es y s t e m i th a s f u n c t i o n s 嬲l i p i d sa n t i p r e o x i d a t i o n e n h a n c ei m m u n i t ya n dt h ea b i l i t yo fr e s i s t i n gi n f e c t i o n , i m p r o v ea n e m i aa r i s ef r o ml a c ko fi r o n v i t a m i nei sn a t u r a ll i p o p h i l i ca n t i o x i d a n t i tg a l l e n h a n c ei m m u n i t y , h a sa n t i c a n c e rf u n c t i o n , p r e v e n th e a r ta n db l o o dv e s s e ld i s e a s e s h o w e v e rt h ea p p l i c a t i o no ft h e s en u t r i e n t sh a sb e e nr e s t r i c t e dd u et ot h e i rl o wa q u e o u s s o l u b i l i t ya n db i o a v a i l a b i l i t y n a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e - l a y e r se n c a p s u l a t i o nd e l i v e r y s y s t e mi sap o s s i b l er o u t et h a ti sh e l p f u lt os o l v et h ea f o r e m e n t i o n e dp r o b l e m ss u c ha s i m p r o v ea q u e o u ss o l u b i l i t y ，e n h a n c eb i o a v a i l a b i l i t ya n dp r o v i d em u l t i - s t e p sr e l e a s e t h e p r e p a r a t i o nm e t h o da n df o r m u l a t i o no fv i t a m i n sa a n de n a n o s p h e r e m i c r o s p h e r e d o u b l e l a y e r se n c a p s u l a t i o ns y s t e mw e r ed e v e l o p e d 。功es t o r a g es t a b i l i t yo fv i t a m i n sa a n de n a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e l a y e r se n c a p s u l a t i o ns y s t e ma n dt h er e l e a s er a t eo fv i t a m i n s aa n de n a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e l a y e r se n c a p s u l a t i o ns y s t e mi na r t i f i c i a ls i m u l a t i o n g a s t r i ca n di n t e s t i n a lj u i c e sw a sd e t e r m i n e d v i t a m i na n a n o s p h e r e ss u s p e n s i o nw a sp r e p a r e db yh o th o m o g e n i z a t i o nw h i c hh a s e m e r g e d 嬲ar e l i a b l et e c h n i q u e t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eb e s tf o r m u l a t i o no f n a n o s u s p e n s i o n 、 ，i 廿lg l y c e r i nm o n o s t e a r a t ea sw a l lm a t e r i a lo fn a n o s p h e r ew a st h ep r o p o r t i o n b e t w e e nt w e e n - 8 0 ，g l y c e r i nm o n o s t e a r a t e ，v t i a m i naa n ds t a r c h o c t e n y l s u c c i n a t ew a s 1 ：1 2 5 ：5 ：4 0 ( w w ) ，t h ee n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c y ( e e ) o fv i t a m i nan a n o s p h e r e sw a s9 3 9 ， t h ep r o d u c ty i e l dw a s7 0 4 7 ，t h e a v e r a g ep a r t i c l es i z e ( d z ) w a s2 2 9 4 n m t h e b e s t f o r m u l a t i o no fn a n o s u s p e n s i o n 、析mb e e s w a x 嬲w a l lm a t e r i a lo fn a n o s p h e r ew a st h e p r o p o r t i o nb e t w e e nb e e s w a xa n ds t a r c ho c t e n y l s u c c i n a t ew a s1 ：5 ( w w ) ；t h ep r o p o r t i o n b e t w e e nt w e e n 8 0 ，v t i a m i na ，b e e s w a xa n ds t a r c ho c t e n y l s u c c i n a t ew a sl ：2 ：10 ：5 0 ( w w ) ，t h e e n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c y ( e e ) o fv i t a m i nan a n o s p h e r e sw a s9 3 41 ，t h ep r o d u c ty i e l dw a s 7 3 4 6 ，t h ea v e r a g ep a r t i c l es i z e ( d z ) w a s3 3 5 n m mv i t a m i n s aa n de n a n o s p h e r e m i c m s p h e r ed o u b l e l a y e r se n c a p s u l a t i o ns y s t e m w a s p r e p a r e db y h o t h o m o g e n i z a t i o n s p r a yd r y i n gt e c h n i q u e t h ep r o p o r t i o nb e t w e e n v i t a m i ne 、n a n o s p h e r e sa n d w a l lm a t e r i a lo fm i c r o s p h e r es t a r c ho c t e n y l s u c c i n a t ew a s1 ：2 ( w w ) ，t h eo p t i m u ms p r a y d r y i n gp a r a m e t e r sw e r ea sf o l l o w s ：s o l i dc o n t e n tw a s4 0 ( w w ) ，t h ei n l e ta i rt e m p e r a t u r e w a sa r o u n d18 5 ，t h eo u t l e ta i rt e m p e r a t u r ew a sa r o u n d8 0 ，t h eh o m o g e n i z i n gp r e s s u r e w a s4 0m p a t h ee n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yo fv i t a m i n saa n dea n di n t h e n a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e - l a y e r se n c a p s u l a t i o ns y s t e mw i t hg l y c e r i nm o n o s t e a r a t ea s w a l lm a t e r i a lo fn a n o s p h e r e sw a s9 2 9 7 a n d9 3 9 ；t h ee n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yo fv i t a m i n s aa n dea n di nt h en a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e l a y e r se n c a p s u l a t i o ns y s t e m 、析t l lb e e s w a x a sw a l lm a t e r i a lo f n a n o s p h e r e sw a s9 0 9 6 a n d9 1 3 8 t h er e l e a s es t u d yo fv i t a m i n saa n den a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e l a y e r s e n c a p s u l a t i o ns y s t e mi na r t i f i c i a ls i m u l a t i o ng a s t r i ca n di n t e s t i n a lj u i c e ss h o w e dt h a tt h e r e l e a s ep r o f i l eo ft h es y s t e mw h e nt h eb e e s w a xa st h ew a l lm a t e r i a lo fn a n o p a t i c l e sw a sb e t t e r t h a nt h es y s t e mw h e nt h eg l y c e r i nm o n o s t e a r a t e 嬲t h ew a l lm a t e r i a lo fn a n o p a t i c l e s b o t l lo f t h e me x h i b i t e dap r o l o n g e dr e l e a s ep r o f i l e p a n c r e a t i nf u n c t i o n st o w a r d sw a l lm a t e r i a l so f i i i 江南大学硕士学位论文 b o t ho fn a n o s p h e r e sa n dm i c r o s p h e r e s v i t a m i n saa n der e l e a s ef a s t e ri nt h ei n t e s t i n a lj u i c e s w i t hp a n c r e a t i n t h es t o r a g es t a b i l i t yo fv i t a m i n saa n den a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e - l a y e r s e n c a p s u l a t i o ns y s t e mw a ss t u d i e du n d e rd i f f e r e n ts t o r i n gc o n d i t i o n ，t h ei n f l u e n c eu p o n r e t e n t i o nr a t i of r o mo x y g e n ，l i g h t ，t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y t h er e s u l t ss h o wt h a tr e t e n t i o n r a t i oo fv i t a m i n saa n dew e r e7 6 a n d6 0 r e s p e c t i v e l y 、i t t ln oc h a n g ei na p p e a r a n c e u n d e rc o n d i t i o no f4 c ，l i g h ta n do x y g e na v o i d i n g ，s t o r e d10 0d a y s t h eh i g ht e m p e r a t u r ea n d m g h m o i s t u r eh a v eag r e a te f f e c to nt h es t o r a g es t a b i l i t yo fp r o d u c t s s e mm i c r o g r a p h ss h o w e dt h a tv i t a m i n saa n den a n o s p h e r e m i c r o s p h e r ed o u b l e - l a y e r s e n c a p s u l a t i o np r o d u c tp r e s e n t e das m o o t ha n dc o m p a c ts u r f a c ew i t h o u tc r a c ka n db r o k e n m i c r o s p h e r e sw h i c hi n d i c a t et h eh i g he n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c y t h ep r o d u c t 、 ，i t l lb e e s w a xa s w a l lm a t e r i a lo fn a n o s p h e r e ss h o w e das m o o t h e rs u r f a c eb yc o m p a r a t i o n g l a s st r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e ( t g ) o fv i t a m i n s aa n den a n o s p h e r e m i c r o s p h e r e d o u b l e l a y e r se n c a p s u l a t i o n p r o d u c t 、i mg l y c e r i nm o n o s t e a r a t e 勰w a l lm a t e r i a lo f n a n o s p h e r e sb yd i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ( d s c ) w a sa t 4 9 2 6 5 ( 2w i t h , , 1c po f 0 3 9 j g - 1 - 1 ；g l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a t u r eo fv i t a m i n saa n den a n o s p h e r e m i c r o s p h e r e d o u b l e - l a y e r se n c a p s u l a t i o np r o d u c t 、i t l lb e e s w a xa sw a l lm a t e r i a lo fn a n o s p h e r e sw a sa t 4 7 5l w i t ha c po f3 0 4 j g - i q w h i c hi n d i c a t e dt h es t o r a g es t a b i l i t yw a sg o o db e c a u s eb o t h o ft h ee n c a p s u l a t i o np r o d u c t sw e r ea tt h eg l a s ss t a t ei nn o r m a lt e m p e r a t u r es t o r a g e ( 2 5 c ) t h e r m o g r a v i m e r e i ca n a l y s i s ( t g a ) s h o w e dt h et h e r m a ls t a b i l i t yo ft h ee n c a p s u l a t i o n p r o d u c tw i t hd i f f e r e n tn a n o s p h e r e sw a l l m a t e r i a lb e f o r ea n da f t e rs t o r e d 3m o n t h s t h e e n c a p s u l a t i o np r o d u c tw i t hb e e s w a x 弱n a n o s p h e r e sw a l lm a t e r i a ls h o w e db e t t e rt h e r m a l s t a b i l i t y t h e m o i s t u r ea b s o r p t i o no f e n c a p s u l a t i o np r o d u c t c a u s et h e c h a n g e o f t h e r m o g r a v i m e t r ya f t e r3m o n t h s t h er e s u l t so fx r a yd i f f r a c t i o na n dd s ca n a l y s i st o w a r d sv i t a m i n saa n de n a n o s p h e r e m i e r o s p h e r ed o u b l e - l a y e r se n c a p s u l a t i o np r o d u c ta n dw a l lm a t e r i a li n d i c a t e dt h a t g l y c e r i nm o n o s t e a r a t ei n t e n d e dt ob es u p e r c o o l e dm e l tw h i c hi si nf a v o ro fe n c a p s u l a t i o n d u r i n gr e c r y s t a l l i z a t i o n b u tt h ev i t a m i n sw o u l db ee x p e l l e dd u r i n gm o d i f i c a t i o no fl o p i d t h o u g h ts t o r a g e b e e s w a xd i s p l a y e do r t h o r h o m b i cs u b c e l lp a c k i n g ( 1 3 p o l y m o r p h ) w h i c h m a d et h ee n c a p s u l a t i o np r o d u c tg o o dp h y s i c a ls t a b i l i t yd u r i n gs t o r a g e k e y w o r d s ：v i t a m i na ，v i t a m i ne ，n a n o s p h e r e ，m i c r o s p h e r e ，d o u b l e - l a y e r se n c a p s u l a t i o n , m u l t i s t e p sr e l e a s e ，t h e r m a ls t a b i l i t y i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签 名：日期： 少8 ，6y 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件乖磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、，缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名： 导师签名： 蛾：卫m 手- c 嘭 第章绪论 第一章绪论 1 1 纳米技术在食品中的应用 1 1 1 概述 纳米技术是2 0 世纪8 0 年代末、9 0 年代初迅速发展起来的项高新科学技术。纳米技 术已广泛应用于材料、化工、医药、通信、能源等领域【l 】。近年来纳米技术在医药上的 许多研究成果正逐步地应用于食品，如纳米包装材料，纳米保鲜、纳米粉碎、纳米传递 系统等技术研究。 据统计，全球纳米食品( n a n of o o d ) 市场的年产值从2 0 0 3 年的2 6 亿美元已经增长 到7 0 亿美元( 2 0 0 5 年) ，预测表明，至u 2 0 1 0 年，全球纳米食品技术创造的年产值将超过 2 0 0 亿美元。近年来，日本的纳米食品和营养物研究发展发展较快，2 0 0 3 年9 月，美国农 业部首次展望了纳米技术在农业和食品上的应用前景，认为纳米技术将改变食品生产、 加工、包装、运输和消费等各个环节，从而改变整个食品工业【2 1 。我国的纳米技术研究 基本上与国际发展同步，但是我国纳米技术在食品领域中的应用多是采用食品工程高新 技术( 高压、挤压、剪切、空穴爆炸) 等技术手段，直接把营养物粉碎成纳米级，我国采 用纳米技术制备的纳米食品、中药材及保健食品超微粒，如纳米富硒茶、纳米级木耳素、 纳米蜂胶粉体以及氨基酸纳米硒、纳米级维生素制剂、纳米茶和各种纳米功能食品等， 有效提高了生物利用度m 1 0 1 。但我国在营养物以及功能性食品配料纳米载体方面的研究 仍属于起步阶段，目前尚未有产品进入市场。 纳米载体包括纳米脂质体、固体脂质纳米粒、聚合物纳米囊、纳米球、纳米分散液 等输送系统，纳米级的粒径赋予其特殊的表面效应和小尺寸效应，如颗粒小、表面积大、 表面反应活性高、吸附能力强等，因此具有靶向性、控释性等独特性质。国外已有一些 公司正在研发纳米胶囊：耶路撒冷h e b r e w 大学研究人员成立t n u t r a l e a s e 公司，使用一种 纳米大小自我组装结构能将活性物质运入身体并在体内运输。该公司的纳米工具在降低 胆固醇的改良菜籽油中已经使用，并且产品已经上市了。美国德克萨斯的r o y a lb o d y c a r e 公司，已经研制出“n a n o c e u t i c a l s ( 并已经将该名称用在商标上) ，能增加人体细胞对 营养的吸收 。该公司将这种颗粒应用到“s u p e r f o o d s ”营养供应线上了。生物运输科 学国际公司( b d s i ) 已经研制出纳米大小的( 直径只有5 0 n m ) 源自大豆( 非改良大豆) 的 “n a n o c o c h l e a t e s 并获得了专利，该物质能携带和输送药物以及维生素、类胡萝卜素、 o m e g a - 3 j 指肪酸等营养成分直接进入细胞。该公司宣称，该产品可以加入到蛋糕、松饼、 意大利面、汤、饼干中而不会影响食品原有的口味和风味。在美国农业部的资助下，l n k c h e m s o l u t i o n s 正在研发种纳米的、可食用的聚合物胶囊用于防止食物中的风味和香味 分子降解。k r a f t 的n a n o t e k 团体的科学家正在研制纳米胶囊，纳米胶囊壁能在特定的微 波频率下破裂，消费者可以选择新的口味或颜色。 江南大学硕士学位论文 1 1 2 固体脂质纳米粒 1 1 2 1 固体脂质纳米粒简介 1 9 7 6 年，b i r r e n b a c h 等首次提出纳米粒的概念和制备方法。1 9 7 9 年，c o u v r e u r 等 首次制备了体内可生物降解的聚氰基丙稀酸烷酯纳米粒，给纳米粒在医药领域中的应用 带来希望。理想的纳米粒应具备以下性质： ( 1 ) 具有较高的载药量；( 2 ) 具有较高的 包埋效率；( 3 ) 具有适宜的制备及提纯方法；( 4 ) 载体材料可生物降解、毒性较低或 没有毒性；( 5 ) 具有适当的粒径和粒子形态；( 6 ) 具有较长的体内循环时间。由于有 些纳米载体在制备的过程中可能带来潜在的毒性的物质，如有机溶剂、残留单体、聚合 反应引发剂等，所用的生物降解性高分子材料在细胞吞噬降解后也产生细胞毒性，因此 人们将目光逐渐转向了由生理相容、体内降解的脂质材料作为载体的固体脂质纳米粒。 1 1 2 2 固体脂质纳米粒的特点 第一，提高营养物质的生物利用度。纳米粒子具有很大的表面积和很高的能量状态， 这使芯材的分散度显著的增大，分散度的增大是导致难溶性营养物溶出度增大的主要因 素。这对于提高营养物质的生物利用率具有重要意义。 第二，营养物质的控制释放性。无论是吸附在纳米粒子载体表面还是包封在纳米粒 子内部的药物，其释放过程都是可控的。释放程度可通过纳米粒子的制备条件来控制。 第三，营养物质的靶向性。纳米尺度的微粒进入人体后，易被网状内皮系统细胞作 为外来异物所吞噬，进入溶酶体，融合，并被溶酶体消化，裂解释放药物。而肝、脾、 肺骨髓和淋巴等是网状内皮细胞丰富的组织。粒径大的颗粒难以进入。 第四，降低毒副作用，几乎所有的相关文献都指出纳米化的药物要比游离态的显著 降低毒副作用。文献上关于纳米化活性物质的降毒机理有很多解释。归纳起来如上所述， 一是靶向性；二是缓、控释性；三是纳米化活性物质的高稳定性( 活性物质在纳米载体 中是无定形态，而游离的活性物质易结晶) ；四是改善了其代谢动力学。 1 1 2 3 制备方法 ( a ) 高速剪切均化法和超声法 高速剪切和超声法是最初用于制备固体脂质纳米悬浮液的分散技术。这两种方法都 有操作简便，设备简单，制备成本低的特点，但是粒子的大小不够均一，分散体中常存 在微米级的粒子。侯冬枝等人分别采用长时间( 1 0 m i n ) 高剪切法、长时间( 1 0 m i n ) 探 头超声法、单次高剪切超声法和二次高剪切超声法制备固体脂质纳米粒悬浮液，结果显 示二次高剪切超声法制备的固体脂质纳米粒粒径范围窄，稳定性好【1 1 】。 ( b ) 高压均质法 高压均质技术是目前制备s l n 的经典方法，与其他技术相比，可大规模工业化生 产。s k y e p h a r m a a g 公司已于1 9 9 9 年获得了高压均质法制备s l n 的专利。高压均质法 是利用高压( 1 0 0 2 0 0 0 b a r ) 将液体推过一个狭窄的缝隙。液体在非常短的距离中加速到 非常大的速率( 大于1 0 0 0 k m h ) 。极高的剪切力和空穴作用力使粒子分裂成纳米级范围。 均质法又分为两种方法：热均质法( h o th o m o g e n i z a t i o n ) 和冷均质法( c o l d h o m o g e n i z a t i o n ) 。 第一章绪论 热均质的所有过程都是在脂质熔点以上温度下完成的。将脂质壁材在熔点以上5 1 0 熔化，然后将混有芯材的熔融脂质分散到液相中，形成初乳，然后高压均质，制成 o w 纳米乳状液，再将纳米乳状液冷却至室温或更低。由于粒径小和表面活性剂的存在， 会在一定时间内保持一种过冷熔化状态。 由于温度升高降低脂质的粘度，所以温度升高有利于形成粒径小的固体脂质纳米 粒，但是在高温下芯材和载体都会有所降解。热均质方法也适用于对温度一般敏感的芯 材，因为其暴露在高温环境下是相对短暂的。 对于那些对温度极度敏感的芯材，比较适于用冷均质的方法，首先把芯材分散到脂 质中，然后把熔化的样品在干冰或液氮中快速冷却，冷却的速度越快，药物在脂质基质 中分散越均匀，通过球磨或研钵研磨得到粒子粒径大小在5 0 1 0 0 9 m 。低温增加脂质的 脆度，因而颗粒易粉碎。然后把脂质微粒分散到添加了表面活性剂的冷溶液中，初分散 液在低于室温或室温下高压均质【1 2 1 ，此法可以避免热均质带来的问题：( 1 ) 热敏性芯材 的降解；( 2 ) 均质过程中，芯材向水相中流失；( 3 ) 纳米悬浮液重结晶的复杂性，导致 晶型改变和过冷熔融状态。但是此法得到的s l n 粒径较大，而且分布较宽。 热均质技 脂质壁材和分散于脂 质中的芯材的熔融物 冷却固化纳米 均质技术 把粉末分散到含有 表面活性剂的液体 介质中( 预混) 图1 - 1 制备s l n 的热均质和冷均质示意图 f i g 1 1s c h e m a t i cp r o c e d u r eo f h o ta n dc o l dh o m o g e n i z a t i o nt e c h n i q u e sf o rs l np r o d u c t i o n 江南大学硕士学位论文 ( c ) 溶剂乳化法 此法将芯材和脂质首先溶解于有机溶液中，然后将有机相和含有表面活性剂的水相 进行乳化，待有机溶剂挥发后，即得s l n 。溶剂乳化法不需加热，缺点是使用了有机溶 剂，残留的有机溶剂有潜在毒性，完全去除是很困难的。 w e s t e s e n 把甘油三酸酯溶解在氯仿中制备三棕榈酸甘油酯纳米粒【l3 1 。溶液在水相中 利用高压均质乳化，有机溶剂利用减压( 4 0 6 0 m b a r ) 蒸发从乳剂中除去。用磷脂作为 表面活性剂，胆酸盐作为辅助表面活性剂得到的纳米粒平均粒径在3 0 n m 。相同的处方 利用熔融乳化法无法得到这样的粒度。平均粒径的大小由有机相中脂质浓度决定。浓 度大约为5 ( w v ) 时粒径最小，随着脂质浓度的增加，由于分散相粘度较高，均质效 果降低。 ( d ) 微乳法 微乳法制备s l n 是通常先将脂质载体、芯材、乳化剂、辅助乳化剂和温水在高温 下制成外观透明的混合液，然后在搅拌条件下将微乳分散于冷水( 2 3 j 中，常用稀 释比1 ：2 5 1 ：5 0 即可形成s l n 分散体系。冷却时，微乳与冷水的温差对制各小粒径的s l n 非常重要，快速降温可促使脂质快速结晶并防止纳米粒聚集。脂质粒子的固化过程实际 也是稀释过程，故所得分散液的固体含量较低，且需使用大量的乳化剂和辅助乳化剂 1 4 , 1 5 】。v e c t o r p h a r m a 公司已进行了采用微乳法制备s l n 的研究。 1 1 2 4 固体脂质纳米粒存在的问题 ( a ) 对于很多的活性物质都存在载量及包埋效率太低的问题。v j e n n i n g 等人制备 了固体脂质纳米粒包埋维生素a ，最高的载量仅为3 3 嘣1 。7 1 。载量和包埋效率受到很多 因素的影响，如药物在熔融脂质中的溶解度，s l n 的结构、脂质的同质多晶结构，高压 均质温度，水相乳化剂浓度等。脂溶性差的芯材一般包埋效率差，晶形的高度均一会逐 渐把芯材排出，造成包埋效率下降，均质时温度过高，芯材容易重新分配到水相中，水 相乳化剂的浓度过高的话，也造成芯材在水相中的富集，造成包埋效率较低。 ( b ) 在贮藏过程中，药物会逐渐被排出。s l n 在贮存的过程中脂质壁材可能发生 重结晶和晶型转变，但由于其粒径较小及乳化剂的存在，重结晶及晶型转变的速度较慢。 高压均质后的重结晶速度与s l n 粒径、脂质壁材性质( 熔点) 、及表面活性剂的浓度 有关。 ( c ) s l n 分散液的稳定性。s l n 分散液中一般水分含量非常高，在贮存的过程中 会发生颗粒粒径增长或芯材降解，为了获得更长期的物理化学稳定性，可将s l n 冷冻 干燥、真空干燥或喷雾干燥后转变为固体制剂【1 8 2 l 】。 用于冻干的s l n 分散液，脂质含量最好不超过5 ，常用的冻干保护剂为葡萄糖、 甘露醇、麦芽糖和海藻糖等，最好在均质前加入。冻干后粒径平均增大1 5 2 4 倍。s c h w a r z 等采用冷冻熔融试验筛选s l n 冻干制剂的稳定性，认为海藻糖对防止冷冻熔融过程和 冻干过程中s l n 粒子分布的改变效果最佳。通过优化冻干过程的参数，如冻干速度、 再分散方法等可减小冻干过程中粒径的变化。 真空干燥时，粒径变化程度取决于干燥温度。当干燥温度为1 0 c 时，粒径增大程度 4 第一章绪* 低于1 5 ，干燥温度为5 或2 时，粒径增大程度与s l n 分散液在4 下保存时相当 或更低。 喷雾干燥法所得的粒径与干燥时参数设置、脂质壁材化学性质、糖的种类、喷干及 再分散时选用的介质的种类有关。f r e i t a s 等用喷雾干燥法将s l n 的水分散体系制成了 稳定、可重新分散的干燥粉末川。 1 1 3 多组分双包埋体系 这种系统为固体的疏水性的纳米球( 纳米球是由可食性的疏水性壁材包埋一种生物 活性物质组成的) 和另一种生物活性物质被包埋在对湿度敏感微球中。经过高压均质工 艺，迅速拎却产生直径为o 1 9 r a - o 5 岫的纳米球，这种纳米球悬浮液经过喷雾干燥，被 包埋在微球里。微球遇到水时，例如唾液，就会溶解，释放纳米球和其他组分。 攀蕊j 巍+ 图1 - 2 多组分最包埋体系作用示意图 f i g 1 2s c h e m a t i cp r o c e d u r e o f h o w t h e m u l t i c o m p o n e n te n c a p s u l a t i o ns y s t e m w o r k s 纳米球壁材选择可生物降解的疏水性材料如：天然蜡或合成蜡( 动物蜡如蜂蜡羊 毛脂、虫胶蜡：植物蜡如棕榈蜡、米糠蜡、木蜡、小烛树蜡：矿物蜡如石蜡、微晶蜡) 、 脂肪酸酯( 如硬脂酸乙酯、异丙基豆蔻酸酯、异丙基棕榈酸酯) 、高分子量脂肪醇( 如 十六烷基乙醇、十八烷醇) 、固体氢化植物油、食品级甘油三酸酯、可降解的生物聚合 物( 如聚乙酸内酯、聚酰胺、聚碳酸酯、乳酸共聚物) 、纤维素衍生物等。疏水性壁材 的熔点在5 0 1 2 0 ，可阻选择一种或多种。良好的疏水性壁材具有良好的屏蔽性、低 毒性、低刺激性、生物兼容性、稳定性和对芯材的高负载能力。它们能够结合在生物膜 上，例如口腔黏膜，并保留这些膜上一段时间。纳米球可以停留在一个特殊的区域，使 得被包埋的目标成分保持它们的结构，这样就能够提高那些原本生物利用率较低的活性 成分的生物利用率。那些水溶性较高的的成分例如维生素c ，通常生物利用率较低。纳 米球壁材的疏水性提高了其生物利用率。 纳米球的芯材可以是多种活性物质，如药品、防腐荆、抗菌剂、缓冲液、抗氧化物 江南大学硕士学位论文 质、渗透剂、防冻剂、维生素、锌、钙、风味物质、冷却剂等。 纳米球和另外一种生物活性物质包埋在对湿度敏感的微球中，微球壁材是一些生物 粘合物质，例如淀粉衍生物、天然胶、聚乙烯乙醇、蛋