微生物的固定化海藻酸钠因其良好的成膜、成 囊性和生物相容性已被应用于海藻酸钠-聚赖氨酸- 海藻酸钠(APA)微胶囊、海藻酸钠-壳聚糖_海藻酸 钠(ACA)微胶囊、海藻酸钙羧甲基纤维素钠液芯微 胶囊以及海藻酸钙凝胶珠体系中.特别是海藻酸钙- 羧甲基纤维素钠液芯微胶囊具有机械强度髙、生物 相容性好、壁材易得且传质性能好等优点，是一种有 潜力的微胶囊体系[1].首先，液芯微囊的制备不需 甲醛等有毒物质的固化过程,避免了喷雾干燥过程 中的高温操作,可以通过控制成囊工艺来调节膜孔 隙率和膜厚度以及芯材在囊芯内的良好分散，特别 适合热敏性的蛋白类药物以及水溶性药物的微囊 化，并能避免突释现象.其次，液芯微胶褒的 机械强度高于APA和ACA微胶囊,可以改善微囊 体内移植效果，特别是肌袋内移植破损的情况.此 外，液芯微囊传质性能优于海藻酸钙凝胶珠体系，适 合酶和微生物固定化[1，2].但是，现有文献报道的液 芯微胶囊制备工艺不易控制且制备的微囊粒径较大 (约3 mm),这限制了其在医药领域的临床应用 而用静电喷雾法制备的微胶囊具有成囊性好、粒径 均匀和易无菌操作等优点，且制备的微囊粒径可到 微米级W.本文探索了利用高压静电成囊装置制备 液芯微胶囊的方法，及对其制备工艺的优化.

1材料与仪器

1.1材料

M型海藻酸钠（Sigma, A0682) ;G型海藻酸钠 (Aldrich, 180947);羧甲基纤维素钠（Fluka，21903, 黏度为 700- 1 500 MPa-s，（l%水溶液；25 X：)); CaCl2 • 2H20( Amresco);龟板(台湾正扬制药有限公 司生产）.

1.2仪器

髙压静电成囊装置(上海理工大学研制）；磁力 搅拌器(RH-KT/C，IKA);生物倒置显微镜及图像 采集系统（Olympus, 0本）；纯水器（PURELAB CLASSIC，PALL，美国）；喷雾针头（上海统业电子 科技有限公司）.

2试验方法

2.1液芯微胶囊的制备

先将配置好的一定浓度的羧甲基纤维素钠溶 液、氯化钙溶液和需要包裹的芯材混匀后吸人注射 器，并固定于注射泵上;然后利用高压静电成囊装置 (如图1所示），静电喷雾法制备海藻酸钙羧甲基纤维素钠液芯微胶囊的工艺选优，将混合液喷雾至不断搅拌(磁力搅 拌)的海藻酸钠溶液中，Ca2+与海藻酸钠交联反应 形成微囊;将微胶囊滤出并清洗;再加人一定浓度的 氯化钙溶液对微胶囊固化，过滤清洗后即得到所制 备的液芯微胶囊.

2.2微胶囊粒径和膜厚的测暈

利用倒置显微镜所带的图像采集系统（DP CONTROL软件），对制备的微胶囊样品拍照.并在 所选取视野内,采用系统软件所带的可调节标尺随 即测量20个微胶囊粒径和膜厚，取其均值.

2.3液芯微胶蠹制备工艺优化

首先将海藻酸钠的类型、喷雾针头孔径以及磁 力搅拌子形状等因素对成囊性的影响进行初步试验 研究,在此基础上设计正交试验优化工艺.试验中选 取羧甲基纤维素钠溶液与氯化钙溶液的体积比为 1:1;电压为3. 1 x kV;注射泵推进速度为50 mm/h;固化用氯化耗液浓度为〇. 15 m〇l/L.

3结果与分析

3.1初步试验结果与讨论

3.1.1海藻酸钠类型对成囊性的影响

海藻酸钠由古罗糖醛酸(G)与甘露糖醛酸(M) 组成，根据其G与M含量的比例高低分为G型和 M型.试验比较了 G型和M型两种海藻酸钠的成 囊性.M型海藻酸钠在搅拌过程中易形成大量气 泡，影响成囊，而且形成的微胶囊粘连成团，不适合 制备液芯微胶囊.而G型海藻酸钠具有良好的成囊 性.原因可能为Ca2+是与海藻酸納中的G片段发生 交联，而G型海藻酸钠G片段含量高，因而能与 Ch2 +发生较强的交联反应，具有好的成囊性.

3.1.2喷雾针头直径对微胶囊粒径的影响

在其他制备条件相同的情况下，分别采用5 #、 6#和7#喷雾针头制备微胶囊，得到微囊粒径分别 为（1.020 ±0.084) mm、（1.318 ±0.086) mm 和 (1.449 ±0. 097)结果表明，喷雾针头孔径越

小，制得的微胶囊粒径越小.

3.1.3磁力搅拌子形状对成囊性的影响

试验中发现，采用普通的磁力搅拌子，由于其表 面不光滑，搅拌过程中，易与容器底部的微囊产生摩 擦，制备的微胶囊中约有8%微囊破碎_为此，本文 设计了表面光滑的圆柱形搅拌子，制备过程中微囊 破损比例明显降低.原因可能为液芯微胶囊在囊壁 固化前，微囊极易变形或破碎.而圆柱形搅拌子能和 容器壁更好的贴合,降低了其与微胶囊间的摩擦，从 而使微囊破损数目减少.

3.2微胶囊制备工艺优化结果与讨论

根据初步试验结果,进行了正交试验研究.正交

试验考察条件:羧甲基纤维素钠溶液和氯化钙溶液 的体积比为1:1;喷雾电压为3.1 x l〇4 kV;注射泵 推进速度为50 _/h;固化用氯化耗液质量浓度为 0.15喷雾针头用7 #平针头.采用微囊平均

粒径J和膜厚与粒径比fc/d作为考査指标,同时结 合成囊性进行评价.静电喷雾法制备海藻酸钙羧甲基纤维素钠液芯微胶囊的工艺选优，膜厚艰径可表征其相对膜强度 高低(即微囊膜的相对厚度）.正交试验安排及结果 分别如表1和表2所示和&分别表示海藻

酸钠、羧甲基纤维素钠以及氯化转溶液的质量浓度. 其中每组统计20个微囊的粒径和膜厚取其平均值 作为此工艺条件下的粒径和膜厚.

表1正交试验安排及结果

Tib，1 Factws, levels and results of orthogonality expcrimaits

试验号pJ V p/ (g.L-1) (g-L-1) (g-L-])^/mmh/d

17.510201.3270.199

27.520301,3540.303

37.530501.4070.276

410-010301.1390.270

510.020501.1450.286

610.030100.9580.139

712,510501.2740.347

812,520201.1710-178

912,530301.2050.216

 

表2方差分析结果 Tab, 2 Variance analysis of the results

方差来源偏差平方和自由度F比显著性

dh/ddh/ddh/dcl h/d

)°a0.1190.0012239,6671.000*

Pb0.0050.006221.6676,000

Pc0.0240.027228-00027.000•K-

误差0.0030.00122

 

根据正交试验结果以及成囊原理分析，海藻酸 袖浓度对微囊粒径影响最大,海藻酸钠在低浓度和 高浓度时，微胶囊粒径大.原因可能为在低浓度时， 海藻酸钠要提供足够多的结合位点给Ca2+ ,与微囊 反应的海藻酸钠量增大而使微囊粒径增大;在高浓 度时,液滴周围的海藻酸钠含量高，与Ca2+交联时 海藻酸钠量多而使微囊粒径增大随着氯化钙浓 度增大，制备的微胶囊粒径和膜厚与粒径比都增大. 羧甲基纤维素钠浓度对微胶囊粒径影响较小，但是 对成囊性影响较大，其浓度不易太高，否则易堵塞喷 嘴而不易成囊.

试验得到的制备液芯微囊的最优工艺为海藻酸钠 质量浓度10 g/L、氯化钙质量浓度30 g/L以及羧甲基 纤维素钠质量浓度15 g几.在优化的工艺条件下，分别 利用5#、6#和7#喷雾针头制备微胶囊，制备出的微 胶囊均有良好的成囊性(如图2所示).且优化工艺条 件下.5 #和6 #针头制备的麵平均粒径小于900 ;皿

从图2可以看出利用静电喷雾方法，在优化的 工艺条件下制备的液芯微胶囊圆整、成囊性好、膜厚 度高，内外膜结构明显.

将龟板水煎剂与氣化钙溶液和羧甲基纤维素钠 溶液预混后，静电喷雾法制备海藻酸钙羧甲基纤维素钠液芯微胶囊的工艺选优，进行静电喷雾制得龟板微胶囊.图3为 在最佳工艺条件下，采用6#针头制备的中药龟板 液芯微囊照片.从图3可以看出，龟板液芯微胶囊圆 整、药物龟板分散于液芯微囊中，且无药物被包裹于 微囊膜中.试验中测得龟板微胶囊粒径约840 pm, 膜厚约90 fim.

4结论

研究得出应用静电喷雾可制备出微米级液芯微胶囊，且制得的微胶囊粒径均匀、成囊性好.静电喷雾制备液芯微囊的工艺优化为海藻酸钠质量浓度10 g/L、氯化钙质量浓度30 g/L以及羧甲基纤维素钠质量浓度15 g/L.可以通过调整喷雾针头孔径来调整微胶囊粒径.静电喷雾制备液芯微胶囊在细胞工程、微生物和酶的固定化以及药物制剂等领域有着潜在的应用前景.