静电液滴法制备单分散海藻酸钙微球

1、两种不同优化方法对静电液滴法制备单分散海藻酸钙微球工艺的比较 *左琴华 1, 何留民 1, 施云峰 1, 谢莎莎 1, 张 奕 1, 黄跃新 2, 薛 巍 1(1 暨南大学生命与健康工程研究院 , 广州 510632; 2 广东在田药业有限公司及广东健泽医药有限公司 , 广州 510620摘要 采用星点设计 -效应面法和正交设计两种实验设计方法优化高压静电液滴发生技术制备海藻酸钙微球 的工艺 , 以电压 、 浓度 、 距离为自变量 , 海藻酸钙微球的平均粒径为因变量 , 对自变量各水平进行多元线性回归和二项 式拟合 ,选取最佳工艺条件制备微球 。 通过两种方法的对比研究 , 星点 -效应面法在

2、优化静电液滴法制备海藻酸钙微 球工艺上的可预测性更强 , 结果更精确 , 信息获取量更多 , 效果更佳 。关键词 星点设计 -效应面法 高压静电液滴法 正交设计 海藻酸钙凝胶 中图分类号 :T B 324 文献标识码 :AO p t i m i z a t i o n t h e P r e p a r a t i o n o f A l g i n a t e M i c r o s p h e r e s v i a E l e c t r o s t a t i c D r o pl e t G e n e r a t i o n T e c h n i q u e B a s e d

3、o n D i f f e r e n t E x p e r i m e n t a l D e s i gn Z U O Q i n h u a 1, H E L i u m i n 1, S H I Y u n f e n g 1,X I E S h a s h a 1, Z H A N G Y i 1, HU A N G Y u e x i n 2, X U E W e i 1(1 I n s t i t u t e s o f L i f e &H e a l t h E n g i n e e r i n g , J i n a n U n i v e r s i t y

4、, G u a n g z h o u 510632; 2 G u a n g d o n g M e d i h e a l t h P h a r m a c e u t i c a l C o . L t d . , G u a n g d o n g J i a n z e M e d i c i n e C o . L t d , G u a n g z h o u 510620 A b s t r a c t T h e e l e c t r o s t a t i c d r o p l e t g e n e r a t i o n t e c h n i q u e w a

5、 s r e p o r t e d a s a f a c i l e m e t h o d f o r p r e p a r i n g a l g i n a t e m i c r o s p h e r e s . T h e r e s p o n s e s u r f a c e m e t h o d o l o g y (R S M a n d o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t a l d e s i g n w e r e e m p l o y e d t o o p t i -m i z e t h e p r e p

6、 a r a t i o n p a r a m e t e r s . I n t h e e x p e r i m e n t a l d e s i g n , i n d e p e n d e n t v a r i a b l e s w a s t h e v o l t a g e , c o n c e n t r a t i o n , d i s t a n c e , a n d d i a m e t e r o f a l g i n a t e m i c r o s p h e r e s w e r e d e p e n d e n t v a r i a

7、 b l e . I n o r d e r t o s e l e c t t h e o p t i m a l p r e p a r a t i o n p a -r a m e t e r s , m u l t i l i n e a r a n d q u a d r a t i c m o d e l s w e r e u s e d t o e s t i m a t e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e d e p e n d e n t a n d t h e i n d e -p e n d e n t

8、 v a r i a b l e s . T h e e x p e r i m e n t a l d a t a o b t a i n e d i n d i c a t e t h a t R S M s h o w g r e a t a d v a n t a g e s i n o p t i m i z i n g e x p e r i m e n -t a l p a r a m e t e r w i t h a h i g h e r a c c u r a c y p r e d i c t e d v a l u e o v e r t h e o r t h o

9、g o n a l e x p e r i m e n t a l d e s i g n . K e y w o r d s c e n t r a l c o m p o s i t e d e s i g n -r e s p o n s e s u r f a c e m e t h o d o l o g y , h i g h v o l t a g e e l e c t r o s t a t i c f i e l d , o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t a l d e s i g n , c a l c i u m a l g

10、 i n a t e m i c r o s ph e r e s *广东 省 教 育 部 产 学 研 结 合 项 目 (2009B 090300155 ; 广 州 市 科 技 计 划 项 目 (10A 31020039 ; 广 州 市 天 河 区 科 技 计 划 项 目 (104Z H 084 左琴华 :女 , 硕士生 , 主要研究方向为生物医用高分子 E -m a i l :qi n h u a z u o y a h o o . c o m. c n 薛巍 :通讯作者 , 研 究 员 , 博 士 生 导 师 T e l E -m a i l :w e i x

11、u e _jn u y a h o o . c o m. c n 微胶囊技术在 药 物 控 制 释 放 、动 植 物 细 胞 培 养 、 酶 的 固 定化等领域的应用已成为研究热点 。 微胶囊化方法有多种 , 依据囊壁形成的机 制 和 成 囊 条 件 不 同 , 有 化 学 法 、 物 理 法 和 物理化学法 。 本研 究 以 海 藻 酸 钠 溶 液 为 原 料 液 , C a C l 2为 凝 胶浴 , 在高压 静 电 场 中 海 藻 酸 钠 溶 液 克 服 黏 滞 力 和 表 面 张 力 , 以液滴状落入 C a C l 2溶 液 中 固 化 成 不 溶 于 水 的 海 藻 酸 钙 微凝胶

12、 。 采用高压静电发生技术制备海藻酸钙微胶囊 , 具有 装置简单 , 工艺简便 、 高 效 , 制 备 条 件 温 和 , 生 物 活 性 物 质 损 失少 、 速度 快 的 优 点 , 已 广 泛 用 于 药 物 载 体 及 生 物 技 术 领域 1-3。 但是微凝胶制备过程中 影 响 因 素 较 多 , 通 过 优 化 工 艺参数控制微凝胶 质 量 , 以 获 得 粒 径 均 匀 、 球 形 度 好 的 海 藻酸钙微球 4是十分必要的 。大多文献是使用 正 交 设 计 或 均 匀 设 计 进 行 工 艺 优 化 和配方筛选 5, 此类方法对试验条件要求不高 , 容易实现 , 但精确度不高

13、, 而且不宜采用线性和非线性方程拟合实验结果与 影响因素之间的 关 系 。 而 很 多 情 况 下 各 考 察 对 象 对 考 察 指 标通常呈非 线 性 关 系 , 因 此 很 难 得 出 较 佳 的 配 方 和 制 备 工艺 6。 近年来 , 国外采用集数学和统计学方法于一体的效应 面优化法 ,考察因素对指标的作用并进行优化 7。 优化过程 按照 3个过程相继 进 行 条 件 优 化 , 首 先 , 选 择 实 验 次 数 最 少 且能可靠地建立 线 性 或 非 线 性 模 型 拟 合 的 实 验 设 计 ; 其 次 , 建立效应与因素之间的数学关系式 , 并通过统计学相关的检 验确保模型

14、的拟合 度 ; 最 后 , 根 据 最 优 数 学 模 型 利 用 二 维 或 三维效应面确定 出 最 佳 工 艺 条 件 。 采 用 三 维 效 应 面 进 行 数 据的处理拟合 , 适 合 非 线 性 模 型 , 既 较 好 地 保 证 了 试 验 精 度 又可以分析各因素 之 间 的 相 互 作 用 , 优 选 条 件 预 测 性 好 , 克·101·两种不同优化方法对静电液滴法制备单分散海藻酸钙微球工艺的比较 /左琴华等服了正交设计中的不足 。近年来 , 星点效应 面 优 化 方 法 在 微 球 、 膜 的 制 备 方 法 优化及其它生物技术相关领域都得到了一定范围

15、的应用 8-10, 然而在高压静电 发 生 技 术 制 备 海 藻 酸 钙 微 凝 胶 方 面 还 未 见 文献报道 。 本研究 率 先 采 用 单 因 素 考 察 法 确 定 了 对 微 凝 胶 制备具有显著影响的因素及各因素水平范围 ,在此基础上采 用星点设计 -效应面法和正交设计方法优化静电液滴法制备 微凝胶工艺 , 探讨星点设计 -效应面优化法在静电液滴法制备 微凝胶工艺优化中的优越性和可行性 。1 实验1. 1 试剂与仪器海藻酸 钠 (25 时 2%水 溶 液 的 粘 度 为 250c p s , S i gm a 公司 ; 氯化 钙 (分 析 纯 , 广 州 化 学 试 剂 厂 ;

16、 无 水 乙 醇 (分 析 纯 , 天津市东丽区天大化学试剂厂 ; 实验用水为 M i l l i -Q (I n -t e gr a l 5 去离子水 。 连续 变 倍 体 视 显 微 镜 (S m z -T4 , 重 庆 奥 特 光 学 仪 器 公 司 ; 扫描电 子 显 微 镜 (X L -30 , P h i l i p s 公 司 ; 高 压 直 流 电 源 (D W -P 503-4A C C D , 天津三 川 公 司 ; 微 量 注 射 器 泵 (L S P 01-1A , 保定兰 格 公 司 ; 真 空 烘 箱 (D Z F -6051 , 上 海 一 恒 公 司 ; 注射器

17、 (2. 5m L , 浙江京环医疗用品公司 。 1. 2 实验过程 1. 2. 1 海藻酸钙微球的制备及表征(1制备方法 采用高压静电液滴法制备海藻酸钙微球 , 实验装置如图 1所示 。 以 3. 0%(w /v 的 C a C l 2凝胶浴溶液为接收器 ,用微 量注射器泵以一定速率推注出海藻酸钠水溶液 ,在电场力的 作用下 , 海藻酸钠 溶 液 克 服 表 面 张 力 及 粘 滞 力 , 以 一 定 粒 径的液滴落入氯化钙溶液中 , 通过 C a2+与海藻酸钠交联固化形 成不溶于水的海藻酸钙微球 。图 1 静电液滴成型装置示意图F i g . 1 S c h e m a t i c d i

18、 a g r a m o f e x p e r i m e n t a l a p pa r a t u s f o r e l e c t r o s t a t i c d r o p l e t ge n e r a t i o n (2微球粒径的表征 将制得的海藻酸钙微球在体视 显 微 镜 (S m z -T 4 下 放 大 35倍检测 , 随机读取 100个微球直径 ,求出微球的平均粒径 。 (3制备工艺配方的组成 采用单因素法探 讨 不 同 因 素 对 海 藻 酸 钙 微 球 粒 径 及 粒 径分布的影响 , 如电 场 电 压 、 原 料 液 浓 度 、 进 样 速 率 、 凝

19、胶 浴溶液浓度 、 针尖与 凝 胶 浴 液 面 距 离 以 及 针 头 直 径 等 , 分 析 比 较其显著性影响因素以确定制备工艺处方的组成 。1. 2. 2 星点实验设计依 据 D e s i g n -E x p e r t V e r s i o n 7. 1. 6(D E V 软 件 , 采 用 C e n t r a l c o m p o s i t e d e s i g n (C C D 星点设计 方法进行实验设计 并建立数学模型 。 为 保 证 所 建 立 的 方 程 具 有 良 好 的 预 测 性 能 , 所选变量必须连续且可被准确控制 。 在单因素实验的基 础上 , 再

20、进一步选取对海藻酸钙微球性质影响较显著的 3个 因素作为考察对象 , 即 电 场 电 压 (A 、 原 料 液 浓 度 (B 、 针 尖 与凝胶浴液面距离 (C 。 根据星点设计的原理 , 各因素设置 5个水平 , 用代码值 -、 -1、 0、 1、 来表示 (三因素星点设计的 =(2k 1/4=1. 68(k 为因素数 , 根据单因素实验的结果以及 在最高或最低水平时制备海藻酸钙微球的可行性 ,综合选择 各因素的水平 , 代码值所代表的实际操作物理量见表 1, 以海 藻酸钙微球的粒径为考察指标 。 运用 D E V 软件进行星点实 验设计及结果分析 ,实验设计及结果见表 2。 表 1 因素代

21、码水平及对应物理量T a b l e 1 C o d e a n d a c t u a l l e v e l s o f v a r i a b l e s c o n s i d e r e d f o r d e s i gn F a c t o r sL e v e lL o w e s t L o w C e n t e r H i g h H i g h e s t -1. 68-1+1+1. 68A :V o l t a ge /k V 9. 00 10. 62 13. 00 15. 38 17. 00B :C o n c e n t r a t i o n/%(w /v1.

22、50 1. 70 2. 00 2. 30 2.50C :D i s t a n c e /c m 4. 00 5. 62 8. 00 10. 40 12. 00表 2 实验设计及实验结果T a b l e 2 D e s i g n l a y o u t u s i n g d e s i g n -e x p e r t s o f t w a r e a n d e x pe r i m e n t a l r e s u l t s S t do r d e r R u no r d e r F a c t o r 1A V o l t a ge k V F a c t o r 2B

23、C o n c e n t r a t i o n %(w /v F a c t o r 3C D i s t a n c e c m R e s p o n s e d i a m e t e r c m 1 6-1-1-1 343. 352 14+1-1-1 205. 953 10-1+1-1 337. 824 19+1+1-1 225. 46515-1-1+1 335. 216 1+1-1+1 271. 717 7-1+1+1 347. 268 5+1+1+1 280. 809 16-1. 68 0 0 389. 0710 17+1. 68 0 0 211. 7411 3 0-1. 68

24、 0 235. 1012 12 0+1. 68 0280. 0013 18 0 0-1. 68 301. 8014200 0+1. 68 336. 181520 8000282. 76·201·材料导报 B :研究篇 2012年 1月 (下 第 26卷第 1期 以海藻酸钙微球的粒径为因变量 ,对各因素进行多元线 性回归和非线性拟 合 , 选 择 最 优 拟 合 方 式 , 得 到 复 相 关 系 数 较高的数学模型 ,模型拟合优度用方差分析判别 。 固定某一 自变量为常数 ,由拟合的模型绘制两个因素对考察指标的三 维效应面图 ,据图 选 取 较 佳 工 艺 条 件 , 按

25、工 艺 制 备 海 藻 酸 钙 微球 ,进行预测值与实测值的偏差分析 。 1. 2. 3 正交设计根据单因素考察实验结果 , 对影响微球的 3个主要因素 (电压 、 原料液浓度 、 针 尖 与 凝 胶 浴 液 面 距 离 进 行 三 因 素 三水平的正交试验 , 考 察 因 素 及 水 平 见 表 3, 选 用 L 9(34正 交 表 , 按正交表的要求 进 行 9次 实 验 , 以 微 球 的 平 均 粒 径 为 考 察指标 。 对结果进行计算分析及方差分析 , 得出各个因素对 指标影响的主次顺序 ,进而找出优化的方案 。 表 3 正交试验因素水平T a b l e 3 L e v e l

26、s o f o r t h o g o n a l e x pe r i m e n t L e v e l A V o l t a ge k V B C o n c e n t r a t i o n %(w /vC D i s t a n c e c m 1 13. 0 1. 5 4. 02 15. 0 2. 0 8. 0317. 02. 512. 01. 3最优实验条件的验证为保证最优方案与实际一致 , 需要进行试验验证 。 按照 两种方法分别得出的最优实验条件制备海藻酸钙微凝胶 , 并 进行平均粒径及各自偏差的分析比较 , 进而确定出优化静电 液滴法制备微凝胶工艺的最佳实验设计方法 。

27、2 结果与讨论2. 1 星点 -效应面法结果分析2. 1. 1 模型拟合经 D E V 分析软件进 行 多 元 线 性 和 非 线 性 评 估 , 结 果 如 表 4所示 ,多元非 线 性 回 归 选 用 二 项 式 , 表 中 二 项 式 较 小 的 标准偏差 (S t d . D e v . 和 较 高 的 复 相 关 系 数 (R -S q u a r e d 值 均说明用多元非线性拟合明显优于线性模型拟合 。表 4 统计分析T a b l e 4 S u m m a r y s t a t i s t i c s S o u r c e St d . D e v . R -S q u

28、a r e d A d j u s t e d R -S q u a r e d P r e d i c t e d R -S q u a r e d P r e s s L i n e a r 21. 82 0. 8317 0. 8001 0. 7063 13294. 532F I 20. 72 0. 8767 0. 81990. 7394 11805. 40Q u a d r a t i c 10. 95 0. 9735 0. 9497 0. 8830 5296. 74S u g g e s t e d C u b i c 10. 44 0. 9856 0. 95430. 9791 944

29、. 31A l i a s e d 2. 1. 2 方差及模型拟合度分析为判断拟合模型 的 优 劣 , 需 要 进 行 回 归 模 型 、 复 相 关 系 数以及模型失拟 的 显 著 性 检 验 。 在 多 元 非 线 性 回 归 中 通 常 用 F 值 和 P 值 (P r o b . >F 值 进 行 估 计 , F 值 越 大 或 者 P r o b . >F 值越小 , 表示影响越显著 , 通过软件包对 9个 系 数 分别进行方差分析 , 结果见表 5。 模型的 F 值为 40. 84以及 小于 0. 0001的 P r o b . >F 值 ,表明用该二项式模型拟

30、合 显 著 性 , 各系数 的 P r o b . >F 值 小 于 0.05表 明 模 型 参 数 影 响 显 著 。 如表 5所示 , A -A 、 B -B 、 C -C 、 A C 、 B 2、 C 2为 显 著 性 参 数 , 对结果影响力顺序为 A -A >C -C >C 2>A C >B 2>B -B 。 表 5 二项式拟合参数及方差分析T a b l e 5 A N O V A (P a r t i a l s u m o f s q u a r e s f o r r e s po n s e s u r f a c e q u a d r

31、 a t i c m o d e l S o u r c e S u m o f s q u a r e s d f M e a n s q u a r e F v a l u e P -v a l u e pr o b >F M o d e l 44061. 79 9 4895. 75 40. 84<0. 0001s i gn i f i c a n t A -A 34152. 02 1 34152. 02 284. 89<0. 0001B -B 979. 13 1 979. 13 8. 17 0. 0170C -C 25511. 93 1 2511. 93 20. 95

32、0. 0010A B 91. 58 1 91. 58 0. 76 0. 4026A C 1946. 76 1 1946. 76 16. 24 0. 0024B C 0. 58 1 0. 58 4. 825E -0030. 9496A2557. 94 1 557. 94 4. 65 0. 0564B21149. 46 1 1149. 46 9. 59 0. 0113C22358. 94 1 2358. 94 19. 68 0. 0013R e s i d u a l 1198. 79 10 119. 88L a c k o f F i t 545. 22 5 109. 04 0. 830. 57

33、64n o t s i g n i f i c a n t P u r e E r r o r 653. 57 5 130. 71C o r T o t a l 45260. 59 19S t d . D e v 10. 95R -S q u a r e d 0. 9735M e a n 289. 68A d j R -S q u a r e d 0. 9497C . V. %3. 78P r e d R -S q u a r e d 0. 8830P r e s s 5296. 74A d e q P r e c i s i o n 23. 555·301·两种不同优化方

34、法对静电液滴法制备单分散海藻酸钙微球工艺的比较 /左琴华等 通过 t 检验在 P <0. 05的水平上拒绝 A B 、 B C 、 A 23个系 数 , 删除这些项后再进行二项式拟合 , 达到简化模型的目的 , 简化后的模型优度评价参数如表 6所示 。 方程简化 后 R 2=0. 9715降低幅度不大 ,表明删除其他项未对模型造成较大的 影响 , 简化方程仍具有较高的可信度 。表 6 简化后的二项式拟合参数及方差分析表T a b l e 6 A N O V A f o r r e s po n s e s u r f a c e r e d u c e d q u a d r a t i

35、 c m o d e l S o u r c e S u m o f s q u a r e s d f M e a n s q u a r e F v a l u e P -v a l u e pr o b >F M o d e l 43969. 64 7 6281. 38 58. 39<0. 0001s i gn i f i c a n t A -A 34152. 0 1 34152. 02 317. 46<0. 0001B -B 979. 13 1 979. 13 9. 10 0. 0107C -C 2511. 93 1 2511. 93 23. 53 0. 0004A

36、 C 1946. 76 1 1946. 76 18. 10 0. 0011A2 557. 94 1 557. 94 5. 19 0. 0419B 21149. 46 1 1149. 46 10. 68 0. 0067C2 2358. 94 1 2358. 94 21. 93 0. 0005R e s i d u a l 1290. 95 12 107. 58L a c k o f F i t 637. 38 7 91. 05 0. 700. 6803n o t s i g n i f i c a n t P u r e E r r o r 653. 57 5 130. 71C o r T o

37、t a l 45260. 59 19S t d . D e v 10. 37R -S q u a r e d 0. 9715M e a n 289. 66A d j R -S q u a r e d 0. 9548C . V. %3. 58P r e d R -S q u a r e d 0. 9188P R E S S 3675. 48A d e q P r e c i s i o n 27. 326 因此 ,按照 D E V 软 件 中 的 C C D 模 型 , 对 实 验 设 计 各 组 的微球粒径进行回归分析后得到回归方程 : D =666. 78451-71. 68484A +43

38、2. 64783B - 66. 33393C +2. 75763A +1. 09994A 2- 101. 04184B 2+2. 26168C 2式中 :A 、 B 、 C 、 D 分别表示电压 、原料液浓 度 、 针 尖 与 凝 胶 浴 液面的距离 、微球的平均粒径 。 图 2 残差图F i g . 2 N o r m a l p r o b a b i l i t y p l o t o f r e s i d u a l s f o r m e a n d i a m e t e r 以上的二项式方 程 即 为 预 测 高 压 静 电 微 球 制 备 技 术 制 备微球平均粒径的数学模型

39、假设 ,在利用假设检验和置信区 间做推断以前 , 对 上 述 模 型 假 设 进 行 评 估 是 十 分 重 要 的 , 可 通过考察残差 ,用 图 形 方 法 来 对 这 些 假 设 进 行 评 估 7, 结 果如图 2-图 4所示 。 图 2上的点都落在 45°直线附近 , 这是支 持回归模型中 A 、 B 、 C 、 A C 、 B 2、 C2为显著效应这一论断并 满足分析的基本 假 定 。 图 3为 残 差 与 平 均 粒 径 预 测 值 关 系 图 , 图 3中散点呈现随机状 , 且绝大部分落在 ±2范围内 , 说 明模型拟合效果较好 。 图 4为实测值与预测值的

40、散点图 , 图 4的点都落在 45°直线附近 , 说明回归模型能较好地进行预测 分析 。 以上评估结果说明 , 该模型对海藻酸钙微球的粒径具 有良好的预测性能 。图 3 残差与平均粒径预测值关系图 F i g . 3 P l o t o f r e s i d u a l s v s . p r e d i c t e d r e s po n s e f o r m e a n d i a m e t e r 2. 1. 3 两因素与微球粒径的相互关系以二项式拟合的数学模型为基础 , 描绘三维效应面 。 先 固定其中一变量 ,设 置 其 值 为 中 心 点 值 , 其 余 2个 变

41、 量 带 入 目标函数方程 , 绘制三维效应面预测图 , 结果如图 5所示 。·401·材料导报 B :研究篇 2012年 1月 (下 第 26卷第 1期 图 4 平均粒径的实测值与预测值的散点图 F i g . 4 P l o t o f p r e d i c t e d r e s po n s e v s . a c t u a l v a l u e f o r m e a n d i a m e t e r 由图 5可知 , 在实 验 选 择 的 电 压 范 围 内 , 随 着 电 压 的 增大 ,微球粒径逐渐减小 ; 这主要是由于随着电压的升高 , 电场 作用

42、力增大 , 形成 “ 锥 -射流 ” , 制得的胶珠直径就相应减小 且 分布窄 ;随着海藻 酸 钠 溶 液 浓 度 的 增 大 , 相 同 时 间 内 流 过 针 尖的海藻酸钠增多 , 与 C a2+交联的海藻 酸 钠 分 子 数 增 加 , 进 而使海藻酸钙微球粒径增大 ;微球的粒径随针尖距凝胶浴液 面的距离增大呈现先减小随后增大的变化趋势 ,这可能是由 于距离较近时高 压 的 正 极 与 接 收 器 形 成 一 个 锥 形 的 电 场 电 压 , 使垂直方向的电场力分散而减小 , 但随着距离逐渐增大 , 这种分散力逐渐减 小 , 垂 直 方 向 电 场 力 达 到 最 大 值 , 当 距

43、离 超过一定值时 , 电场力开始逐渐减小 , 微球粒径也逐渐增大 。2. 1. 4 最优工艺条件的选择根据所建立的数学模型描绘三维效应面 , 从效应面的较 优区域直接读取较佳工艺条件范围 , 对每个效应均可得到一 个较佳实验条件范围 。图 5 微球粒径与其中 2个因素之间的三维效应面预测图F i g . 5 3Ds u r f a c e s h o w i n g e f f e c t s o f t w o v a r i a b l e s o n a l g i n a t e m i c r o s p h e r e s d i a m e t e r 由于三维图只能表示效应对其

44、中 2个因素的关系 , 通常的处理方式是将另一个因素置为中心值 , 先代入方程 , 再描 绘效应面 , 同时运用 D E V 软件确定出最小粒径的海藻 酸 钙 微球的制备 工 艺 :电 压 15. 38k V , 海 藻 酸 钠 溶 液 浓 度 1. 7%(w /v , 针尖与凝胶浴液面的距离 5. 62c m 。2. 2 正交设计实验结果分析正交表的综合可 比 性 将 复 杂 的 多 因 素 数 据 处 理 问 题 转 化为简单的单因 素 数 据 处 理 问 题 。 通 过 对 正 交 试 验 数 据 的 计算 , 能估计出各因素影响的重要程度 , 找出最佳工艺条件 。 按照正交表进行试验

45、, 试验结果计算分析见表 7, 方差分析见 表 8。表 7 正交实验结果计算分析表T a b l e 7 O r t h o g o n a l d e s i g n a n d a n a l y s i s o f r e s u l t s L 9(34V o l t a ge /k V C o n c e n t r a t i o n /%D i s t a n c e /c m C o n t r o l k 1 252. 667 211. 833 240. 633 238. 600k 2 222. 500 244. 200 241. 267 240. 900k 3 234. 2

46、67 253. 400 227. 533 229. 933R 30. 16741. 56713. 73410. 967 表 7中 k1、 k 2、 k 3表示各个因素分别取 3个水平时相应 的试验结果的算术平均值 , 极差 R 是 k 1、 k 2、 k 3中最大值 与最小值之差 ,它反映了实验中各因素影响的大小 。 由极差分 析可知 , 各因素影响的顺序为 B >A >C , 即原料液浓度对微 凝胶粒径的影响 最 大 , 针 尖 距 凝 胶 浴 液 面 的 距 离 影 响 最 小 , 理论最佳组合为 A 2B 1C 3, 再利用方差分析结果得出各因素 对考察指标影响的显著性 ,

47、确定出最优实验组合 。表 8 方差分析表T a b l e 8 V a r i a n c e a n a l y s i s o f o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t F a c t o r E r r o r s u m o f s q u a r e d f F s t a t i s t i c C r i t i c a l v a l u e A 1387. 042 2 1. 154 4. 460B 2860. 029 2 2. 379 4. 460C 360. 6162 0. 3004. 460V a r i a t i o n 4808. 368 方差分析是 把 试 验 观 测 数 据 总 的 波 动 分 解 为 反 映 因 素水平变化引起的波动和反映试验误差引起的波动两部分 , 然 后将它们的平均 波 动 进 行 比 较 作 出 因 素 对 指 标 作 用 效 果 是 否显著的结论 。 表 8方差分析结果表明 , 因素 A 即电压以及 B 即原料液的浓度对微球粒径有较显著的影响 , 而针尖距凝 胶浴液面距离的影响次之 。经过分析因素水平的极差和方差 , 根据各因素作用的主·501·两种不同优化方法对静电液滴法制备单分散海藻酸钙微球工艺的比较 /左琴华等· · 材