乙酸乙烯酯接枝改性海藻酸钙凝胶微球
乳化／内部凝胶化工艺制备海藻酸钙凝胶微球的研究
吐温 ８ （ ｗｅ ｎ ０ 化 学纯 ） 中 国医药（ 团） ＯＴ ｅ８， ， 集 上海
化学 试剂 公 司 ， 班 ８ （ ｐ ｎ ０ 化 学 纯 ） 中 国医 药 司 ０ Ｓ ａ８ ， ， 微球
关键词 ： 乳化一 内部凝 胶化 ； 艺 参 数 ； 藻 酸钙 凝 胶 工 海 中 图分 类号 ： Ｔ １ ． Ｑ３ ７ ３ 文献 标识 码 ： Ａ
摘 要 ： 从乳化 ／ 内部凝胶 化 制备 海 藻 酸钙 凝胶 微 球
察 了制备 工艺 参数 如 油水 比、 表面 活性 剂添加 量 、 碳酸
钙 添加量 和 冰 乙酸 添 加量对 海 藻酸 钙凝胶 微球 的球形
的机 理入 手 ， 系统考 察 了制 备 工 艺参数 如 油 水 比、 面 表
活性剂 添加量 、 酸 钙 添加 量 和 冰 乙酸 添加 量 对 海 藻 碳 酸钙凝胶 微球 的球 形 度 、 粒径 大 小及分 布 、 率 的影 响 产
与海 藻酸钠混 合 ， 后在 油相 中形 成稳 定 乳 液 ， 加 入 然 再
油溶 冰 乙酸 引发碳 酸钙解 离 ， 释放 钙离 子 ， 液滴 内部 从
形成凝胶 微球 。相对 于外 部 凝胶 化工 艺 ， 化／ 乳 内部 凝 胶 化方法 能制 备粒 径较 小 的凝 胶微 球 ［ 且 可 以实 现 １ ， 工业规 模 生 产［ １ 因此 ， 来 越 多 的研 究 者 认 识 到 ： 引。 越 乳化／ 内部凝胶 化工 艺在 包埋 蛋 白、 肽类 药 物 的控 制 多 释放 ， 和微 生物细 胞 的 固定 化方 面 极具 优 势 。现 在 ， 酶 已有很 多利用 乳 化／ 内部 凝 胶 化 法 制 备 海 藻 酸 钙 凝 胶 微球包埋 生 活活性 物质 的研 究 ， 是还 没 有 针对 乳 化／ 但
双氯芬酸钠海藻酸钙凝胶微球的制备及其性质分析
双氯芬酸钠海藻酸钙凝胶微球的制备及其性质分析
一、制备方法
1.准备所需材料：双氯芬酸钠、海藻酸钙、醋酸、乙酸乙酯、聚乙烯醇（PVA），等。
2.制备双氯芬酸钠溶液：将适量的双氯芬酸钠溶解在纯水中，并搅拌至溶解完全。
3.制备海藻酸钙溶液：将适量的海藻酸钙溶解在纯水中，并搅拌至溶解完全。
4.加入醋酸乙酯：将醋酸乙酯一滴滴地加入海藻酸钙溶液中，同时搅拌。
5.准备双氯芬酸钠海藻酸钙混合溶液：将双氯芬酸钠溶液和海藻酸钙溶液混合并彻底搅拌均匀。
6.加入PVA：将PVA溶液加入混合溶液中，并搅拌至均匀。
7.胶化：将混合溶液滴入乙酸乙酯中，形成悬浮液。
8.凝胶微球形成：通过共聚合反应，将悬浮液中的胶化液滴变成凝胶微球。
9.分离和干燥：将凝胶微球通过筛网分离出来，并在恒温干燥器中干燥至恒定重量。
二、性质分析
1.形态观察：使用扫描电子显微镜观察凝胶微球的形态和表面形貌。
2.粒度分析：使用动态光散射仪（DLS）测量凝胶微球的粒径分布。
3.药物释放性能：将凝胶微球置于人工关节液中，通过离心和过滤等方法收集释放液进行药物浓度的测定。
4.组织相容性：通过组织切片和病理学染色等方法观察凝胶微球在体内的相容性和生物安全性。
5.药物稳定性：通过测定药物含量和溶出度的变化，评估凝胶微球中药物的稳定性。
CPC固化中海藻酸钙凝胶微球对细胞的保护及相关影响因素
Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｔ Ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ： Ｔ ｏ ｅ ｖ ｌ ａ ｕ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｇ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ ｂ ｅ ａ ｄ ｓ ｏｒ ｆ ｍｏ ｕ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｏ ｓ ｔ ｅ ｏ —
１ ０ ０ ０ ８ １ ）
（ １ ．北京大学 口腔 医学院 ・口腔 医院修复科 ， 北京
１ ０ ０ ０ ８ ４ ； ３ ．北 京 大 学 口腔 医学 院 ・口腔 医 院 ， 北京
［ 摘 要 ］ 目的 ： 通过体外细胞实验 ， 评价在磷酸钙 骨水泥 （ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ａ ｔ ｅ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｃ Ｐ Ｃ ） 浆料 固化过程 中海藻 酸 钙凝 胶； 墩球对小 鼠成骨前体细胞 （ ｍ ｏ ｕ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｏ ｓ ｔ ｅ ｏ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｃ ｅ ｌ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ， ＭＣ ３ Ｔ ３ 一 Ｅ １ ） 的保护作用及相关影响 因素 。方 法： 将 包封 ＭＣ ３ Ｔ ３ ． Ｅ １ 细胞 的海 藻酸钙凝 胶微球与 Ｃ Ｐ Ｃ浆料和 固化块 复合培养 ２ ｄ ， Ｃ Ｃ Ｋ 一 ８检测 ＭＣ ３ Ｔ ３ － Ｅ １细胞 活性 ， 钙 黄绿 素． ． Ａ Ｍ（ Ｃ ａ ｌ ｃ ｅ ｉ ｎ — Ａ Ｍ） 和碘化 丙啶 （ Ｐ Ｉ ） 溶 液分别 对 活细胞 和死 细胞染 色 。比较 Ｃ Ｐ Ｃ浆料 和 Ｃ Ｐ Ｃ固化 块 、 Ｃ Ｐ Ｃ 固化后： 不同处理方式以及不 同换液时 间对 Ｍ Ｃ ３ Ｔ ３ 一 Ｅ １ 细胞活性 的影 响。结果 ： Ｃ Ｐ Ｃ浆 料组 和固化块组 的光密度 值 无显 著差 异（ １ ｄ ： Ｐ＝ ０ ． ８ ２ ７ ； ２ ｄ ： Ｐ＝ ０ ． ９ ６ ５ ） ， 荧光 图片见两组细胞数及形态无 明显 区别 。Ｃ Ｐ Ｃ固化后 的不 同处理 方 式 以及： 不同换 液时间对 细胞活性有不 同影 响。结论 ： 在 Ｃ Ｐ Ｃ浆 料 固化 过程 中 ， 海藻酸 钙凝胶微 球对 ＭＣ ３ Ｔ ３ 一 Ｅ １细 胞有较好 的保 护作用 。Ｃ Ｐ Ｃ浆料 固化后可能仍持续影响细胞增殖 ， 这种影响可能 主要集 中在固化后 ２ ４ ｈ内。Ｃ Ｐ Ｃ 浆料 固化 后 １ ｄ内每 ６ ｈ 换液， 有利 于细胞 的活性 ； ２ ｄ内每 ６ ｈ换液可能对细胞活性产生不利影 响。
pH敏感型海藻酸钙多孔凝胶微球的制备及溶胀性能的研究
pH敏感型海藻酸钙多孔凝胶微球的制备及溶胀性能的研究张驰宇;贺高红;焉晓明;段志军【摘要】以海藻酸钠作为基材,制备了一种在pH值为7.4环境下具有敏感性的多孔水凝胶微球.通过正交试验得到了较佳的制备条件为:海藻酸钠溶液浓度为2%(质量分数),氯化钙溶液浓度为3%(质量分数),水浴温度为60℃,保温时间为40min.在此条件下制得的凝胶微球,在pH值为7.4(结肠pH值环境)的磷酸盐缓冲溶液中溶胀30min后,溶胀比可达21.8;而在去离子水(pH值6左右)和pH值1.2(胃液pH 值环境)的缓冲溶液中同样时间的溶胀比仅为1.5.通过添加不同类型和浓度的成孔剂,如PEG200、NaCl等,提高了凝胶微球的溶胀响应速率.结果表明,在没有成孔剂存在的条件下,此凝胶微球在pH值为7.4的缓冲溶液中溶胀到最大溶胀比所需时间为30min,而在添加了适量PEG200、NaCl后,均提高了其溶胀响应速率,分别在10、15min即可达到最大溶胀比.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2010(041)012【总页数】4页(P2153-2156)【关键词】海藻酸钠;pH值敏感;多孔;响应速率;成孔剂【作者】张驰宇;贺高红;焉晓明;段志军【作者单位】大连理工大学,化工学院,辽宁,大连,116012;大连理工大学,化工学院,辽宁,大连,116012;大连理工大学,化工学院,辽宁,大连,116012;大连医科大学,消化内科,辽宁,大连,116013【正文语种】中文【中图分类】TQ316.6水凝胶是指在水中或水性介质中溶胀且能在大分子网络结构中保留大量溶剂而形成溶胀凝胶相的聚合物[1],是近30多年来开发出的新型功能高分子材料。
敏感性水凝胶又称为智能型水凝胶,它具有感知环境细微变化(如p H值、离子强度、温度、光场、电场等)并通过体积的溶胀和收缩来响应这些来自外界的刺激的功能。
敏感性水凝胶的响应速率是评价其性能的重要参数之一[2]。
工业海藻酸钙微球
工业海藻酸钙微球工业海藻酸钙微球是一种以海藻酸钠为原料，通过一定的工艺制备而成的一种球形颗粒。
由于其具有良好的生物相容性、生物降解性和可调控的孔隙结构等特点，因此在生物医药、食品、农业等领域具有广泛的应用前景。
首先，工业海藻酸钙微球在生物医药领域的应用非常广泛。
由于其具有良好的生物相容性，可以作为药物的载体，将药物包裹在微球内部，通过控制药物的释放速度，实现药物的持续释放。
此外，海藻酸钙微球还可以作为基因载体，将基因包裹在微球内部，通过细胞摄取和融合，实现基因的转移和表达。
这种技术在肿瘤治疗、遗传病治疗等领域具有重要的应用价值。
其次，工业海藻酸钙微球在食品领域也有着广泛的应用。
由于其具有良好的生物降解性，可以作为食品添加剂，提高食品的稳定性和口感。
例如，可以将海藻酸钙微球添加到乳制品中，通过其吸附作用，可以有效去除乳制品中的重金属离子和有害物质，提高乳制品的安全性和营养价值。
此外，海藻酸钙微球还可以作为食品包装材料，利用其良好的生物降解性和可调控的孔隙结构，可以实现食品的保鲜和防潮。
再次，工业海藻酸钙微球在农业领域也有着广泛的应用。
由于其具有良好的吸水性和保水性，可以作为土壤改良剂，改善土壤的结构，提高土壤的保水能力，从而提高农作物的产量。
此外，海藻酸钙微球还可以作为植物生长调节剂，通过其吸附作用，可以有效吸收土壤中的有害物质，减少对植物的伤害，促进植物的生长。
总的来说，工业海藻酸钙微球由于其具有良好的生物相容性、生物降解性和可调控的孔隙结构等特点，使其在生物医药、食品、农业等领域具有广泛的应用前景。
然而，目前关于海藻酸钙微球的研究还处于初级阶段，如何进一步提高其性能，扩大其应用范围，还需要进一步的研究和探索。
一种PEG原位共价接枝改性海藻酸盐微囊及其制备和应用[发明专利]
![一种PEG原位共价接枝改性海藻酸盐微囊及其制备和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a25f197edd88d0d232d46a9b.png)
专利名称：一种PEG原位共价接枝改性海藻酸盐微囊及其制备和应用
专利类型：发明专利
发明人：马小军,刘晓岑,谢红国,于炜婷,娄如云
申请号：CN201510888657.0
申请日：20151207
公开号：CN106852914A
公开日：
20170616
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及了一种新型PEG原位共价接枝改性海藻酸盐/聚阳离子微胶囊。
微胶囊为海藻酸盐的水凝胶珠，或，微胶囊内部为海藻酸盐的液体或水凝胶，外表面为通过聚阳离子和海藻酸盐形成的聚电解质复合水凝胶膜，在微胶囊上通过烯烃基与海藻酸盐羟基位点上取代的叠氮基发生点击化学反应生成共价键，将PEG原位共价接枝到海藻酸盐凝胶珠表面，或海藻酸盐/聚阳离子/海藻酸盐微胶囊上，产品主要用于生物活性物质以为活细胞的包埋。
其微胶囊膜在保持优良生物相容性的同时，兼顾了优越的膜强度，保证了作为组织细胞移植、细胞培养应用过程中膜的完整性，通过大幅度提高PEG在微胶囊表面的接枝程度，具有很好的抗蛋白吸附性能。
申请人：中国科学院大连化学物理研究所
地址：116023 辽宁省大连市中山路457号
国籍：CN
代理机构：沈阳科苑专利商标代理有限公司
代理人：马驰
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乳化_凝胶化法制备药用载体海藻酸钙微球的研究
分布的要求较宽，其粒径范围可以从几纳米到几百 微米［ ３ ］，而用于注射剂型时，对其形态、粒径及粒径 分布要求较严格，用于静脉注射的微球／微囊粒径一 般在１ ０ ￣ ２ ０μｍ 以下，且随粒径的变化，微球在体内 的分布会有所不同［ ４ ］，制备粒径均匀、球形度好、大 小适中的海藻酸钙微球，是微球／微胶囊制剂的关键 步骤。本研究采用乳化－凝胶化法制备海藻酸钙微球， 以牛血红蛋白为模型药物，考察了不同载药方式对微 胶囊的载药量的影响。
蛋白在４０５ｎｍ处有最大吸收峰；分别配制０．０１５、０．０３０、 ０．０４５、０．１５０ｍｇ／ｍＬ的牛血红蛋白溶液，在４０５ｎｍ下测定 吸光度值，以吸光度Ａ 对牛血红蛋白浓度Ｃ 进行线性回 归，得标准曲线方程：Ｃ ＝ ０．１４７４Ａ ＋０．０００４７５９ Ｒ＝ ０．９９９９。
称取一定质量的牛血红蛋白（Ｈｂ），溶于海藻酸钠溶 液，依照２．２．１方法及优化条件制备载药海藻酸钙微球； 称取约１０ ｍｇ载药微球，溶于２０ｍＬ ｐＨ６．８ ＰＢＳ缓冲液， 于３７℃、２００ｒｐｍ下振摇２４ｈ；取５ｍＬ混悬液，冰浴超声破 坏微球结构；将样品离心，取上清液，于４ ０ ５ ｎ ｍ 处测定 吸光度值计算微球载药量。
ＬＩＵ Ｗｅｉ１，ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇ１ ，ＷＡＮＧ Ｓｈｉ－ｂｉｎ１，２ ，ＷＵ Ｗｅｎ－ｇｕｏ１ ，ＬＡＮ Ｑｉ１，ＷＡＮＧ Ｘｉｎ－ｇａｎｇ１
（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕａｑｉａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｑｕａｎｚｈｏｕ ３６２０２１， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕａｑｉａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｑｕａｎｚｈｏｕ ３６２０２１）
海藻酸钙凝胶微球粒径的理论计算与实验_陈益清
Vol.24高等学校化学学报 No.3 2003年3月 CHEM ICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERS IT IES 481～484 海藻酸钙凝胶微球粒径的理论计算与实验陈益清,孙多先,苏 晶,杨 军(天津大学化工学院,天津300072)摘要 通过静电液滴发生器制备海藻酸钙凝胶微球,通过理论推导得到了微球粒径的计算公式.理论计算的结果表明,凝胶微球粒径的大小取决于静电压、电极距离、针头内径大小、注射器流速、海藻酸钠粘度和表面张力以及凝胶化体积收缩系数.理论计算结果与实验结果吻合得相当好.关键词 静电液滴发生器;海藻酸盐;微球;粒径;理论计算中图分类号 O641 文献标识码 A 文章编号 0251-0790(2003)03-0481-04海藻酸是一种从海藻中提取的天然高分子多糖[1],为聚阴离子电解质,海藻酸钠溶液可与Ca2+相互作用生成海藻酸钙凝胶,其微球及其形成的生物微胶囊的应用极为广泛,通过与聚阴离子的复合可制备人工细胞用于糖尿病、帕金森等疾病的临床治疗[2,3],可用来制备药物释放微球以及用作生物吸附剂[1,4～6].海藻酸钙微球[7～12]的粒径大小对其应用有重要意义,微球粒径的理论计算对制备各种粒径均一的微球有重要的指导意义.本文首先推导了凝胶微球粒径的理论计算公式,并详细考察了海藻酸钠物理化学性质和静电液滴发生器设备参数对微球形态和粒径的影响.1 实验部分海藻酸钠购自Sigma公司;其它试剂为分析纯.高压静电脉冲液滴发生器和竖式微量注射泵由多伦多大学提供;XTL-1型摄影体视显微镜,南京江南光学仪器厂;X-370s型照相机为日本M INOLTA 公司产品.用微量注射泵将海藻酸钠溶液挤出平口针头,在静电力作用下,形成射流液柱并崩解形成均匀液滴流,进入到氯化钙溶液中,形成海藻酸钙凝胶微球.调节静电脉冲发生器电压、针头内径、正负电极距离、注射器流速以及海藻酸钠溶液浓度制备海藻酸钙凝胶微球.在体视显微镜下观察微球形态,放大适当倍数照相,选取100～120个微球,计算微球平均粒径(D-).2 理论计算在静电力作用下,海藻酸钠溶液通过注射剂挤出针尖,在针尖处形成球形液面,液面在注射器推动下增长,依次形成月牙形液面、倒锥形液面和细丝状液柱,在静电作用下崩解形成小液滴[13].当液柱的重力(F g)、注射器推动力(F p)和静电力(F e)之和大于表面张力时,液柱崩解.长度为K,直径为a 的海藻酸钠液柱崩解后在自身表面张力作用下变成直径为d的球形,进入含凝胶化盐氯化钙溶液中,生成海藻酸钙凝胶微球.通过改变电场电压(U)、正负电极距离(h)、海藻酸钠溶液浓度(c)、平口针头内径(d i)、注射泵流速(v f)以及凝胶化盐的浓度可改变微球的形态和粒径.海藻酸钠液柱的受力分析:F g+F e+F p=P a C(1)式中,a是液滴断裂处直径,C是海藻酸钠液体表面张力.液柱的静电力是静电压和电场几何参数的函数.静电力取决于电场电压、正负电极距离和电场形状,液滴发生器的正极位于针尖处,属于点电极,而负极是环形电极.该电场中针尖处液柱的静电力为F e=[P E0U2(a2+4a K)2]/(64h4)(2)式中,E0是真空介电常数,h是正负电极距离,即针尖到液面的距离,a是液滴断裂处直径,K是液柱长收稿日期:2002-02-01.基金项目:国家高技术航天领域863-2项目(批准号:863-2-7-2-11)资助.联系人简介:孙多先(1937年出生),男,教授,博士生导师,从事生物高分子研究.E-mail:tdxsun@度.注射器对液滴的推动力为F p =$p S =[2Q v 2f (1+c -2)]/(P a 2)(3)式中,$p 是注射器压力,$p =[Q v 2j (1+c -2)]/2,S 是射流液柱截面积,S =(1/4)P a 2,v j 是射流速率,v j =4v f /(P a 2),v f 是注射器流速,c 是液体流动系数.根据Lippman 电毛细管理论[14],表面带电液柱随着电压升高,其表面张力降低.C =C 0-E 0U 2/h (4)式中,C 0是没有外加电压下的表面张力.海藻酸钠液滴进入到凝胶化盐氯化钙溶液中发生凝胶化反应,而使液滴收缩变小,凝胶化体积收缩系数为c s ,d 是液滴直径,D 是凝胶微球直径,则D =(c s )1/3d .在没有外加电场力作用下,F e =0,形成的椭球形液滴的直径与断裂后的海藻酸钠液滴直径近似相等,F g =P Q gd 3/6,再由式(1)和(3)以及a ≈d i ,D =(c s )1/3d (d i 是针头内径)推导出没有外加电场力作用下海藻酸钠液滴直径(d 0)和海藻酸钙凝胶微球直径(D 0)的理论计算公式:D 0=c 1/3s d 0=c1/3s 6d i C 0Q g -12v 2f (1+c -2)P 2d 2i g 1/3(5) 在静电力作用下,海藻酸钠溶液形成射流液柱,液柱崩解时,其中重力F g =Q gV c (V c 是液柱体积),V c =P a 2K /4,a 是液滴断裂处直径,将式(2)～(5)代入式(1),得P a 2K Q g /4+(P a E 0U 2/h )[a (a +4K )2/(64h 3)+1]=P d 30Q g /6(6) 由于a 和K 均远远小于h ,因此a (a +4K )2/(64h 3)+1≈1,式(6)变为K =2d 30/(3a 2)-4E 0U 2/(Q hga )(7) 液柱崩解后形成球形液滴,V d 是液滴体积,V c =V d ,V d =P d 3/6(a ≈d i ),并由D =(c s )1/3d i 可得D =(c s )1/3d =(3c s d 2i K /2)1/3(8) 将式(7)代入式(8)得到液滴发生器在静电力作用下液滴直径和凝胶微球直径的理论计算公式:D =c 1/3s d =c 1/3s [d 30-6d i E o U 2/(Q gh )]1/3(9) 由式(7)和(9)可知,升高电压,减小电极距离和小针头内径都可以降低射流液柱长度,从而降低液滴和凝胶微球直径.提高海藻酸钠浓度会增加液柱表面张力,从而增加液滴和凝胶微球粒径.根据瑞利原理,射流液柱崩解形成均匀液滴流必须满足K ≥P a .因此,当进一步增加电压或减小电极距离以及改变其它工艺条件时,射流液柱长度不再减小,微球粒径趋于恒定,定义此时的液滴直径和凝胶微球粒径分别为临界液滴直径和临界凝胶微球粒径(d cr 和D cr ),将K =P a 代入到式(8)得到:D cr =c 1/3s d cr =a (3P c s /2)1/3(10)此时,液滴和微球的粒径取决于针头内径.将K =P a 代入式(9)中,求出对应的电压和高度,并分别定义为临界电压(U cr )和临界距离(h cr ).U cr =[(2d 30-3P a 3)Q gh /(12a E 0)]1/2(11)h cr =12a E 0U 2/[(2d 30-3P a 3)Q g ](12) 在其它条件不变时,当电压增加到临界电压或者电极距离小于临界距离时,微球粒径趋于恒定.3 结果与讨论海藻酸钠液滴与氯化钙形成海藻酸钙凝胶微球的过程是溶胶-凝胶相转移过程.在静电力作用下,海藻酸钠液滴高速进入氯化钙溶液,当海藻酸钠质量浓度较低(0.08g /L )时,形成的微球中凝胶密度较低,微球沉降速度慢,漂浮在液面上,并粘连在一起,形成无定形海藻酸钙凝胶.海藻酸钠是天然聚阴离子多糖,其粘度随质量浓度增加显著增加,海藻酸钠粘度较高时,液滴不易挤出,同时因表面张力增加,不易形成均匀液滴流,海藻酸钠质量浓度大于0.25g /L 时,往往形成粒径50L m 的伴滴和碎片状凝胶.海藻酸钠质量浓度在0.15～0.20g /L 时,形成的凝胶微球球形规整,粒径均一.图1是3种不同质量浓度海藻酸钠溶液形成的微球粒径随电压的变化趋势.在无外加静电力作用下,微球粒径较大,在静电力作用下,粒径显著降低,当电压加到一定程度后,粒径趋于恒定.微球粒径随电压的变482 高等学校化学学报V ol.24化分别与式(5),(9)和(10)的计算结果相符.14#针头内径为0.21mm ,实验测定海藻酸钠质量浓度为0.17g/L 的液滴在0.1mol/L 的CaCl 2中的凝胶化体积收缩系数为0.333,针尖到液面的距离为25mm ,d 0为1.2mm ,代入式(10)和(11)中,求得D cr 为243L m,U cr 为6.1kV.实验测定微球粒径随电压降低到240L m 后,粒径趋于恒定,此时对应的电压为6kV ,理论计算结果与实验吻合.在相同电压下,浓度增加,微球粒径略有增加.由式(5)和(9)可知,海藻酸钠浓度增加,粘度相应增加,其流动系数降低,注射器推动力增加.此外,随着浓度的增加,液体的表面张力也会增加,这些因素都会增加微球粒径.图2是电极距离对微球粒径的影响,减小电极距离,可获得较小粒径的凝胶微球,与式(9)的计算结果一致.但电极距离小,即针尖到液面之间的距离小,海藻酸钠液柱崩解后在下降过程中转变成球形的时间减少,往往形成拖尾的凝胶微球.在较高的电压下,随着电极距离减少,微球粒径减小到一定程度后,粒径趋于恒定,此时粒径的计算公式遵循式(10),测定和计算的电极距离为临界电极距离.电压为6kV 时,根据式(12)计算得到理论临界电极距离为25mm ,与实验结果吻合.Fig .1 Eff ect of mass f raction of sodium alginateon diameter of beadsFrequency:50Hz ;electrode distance:25mm;flow rates :7.63mL /h ;needle :14#.Fig .2 Ef fect of electrode distance on diameter of beads Frequency:50Hz;flow rates:7.63mL/h;mass concen-tration:0.17g/L;needle:14#.图3是不同注射器流速对微球粒径的影响,流速增加,微球粒径略有增加.由式(3)可知,注射器流速增加,注射器压力增大.但射流液柱形成时作用在其上的注射器压力比液柱重力小得多,故注射Fig .3 Eff ect of f low rates on diameter of beadsFrequency:50Hz ;distance:15mm;mass concentrati on:0.15g/L;needle :14#.Fig .4 Ef fect of inner diameter of needle on diameter of beads Frequency :50Hz ;distance :15m m ;flow rates :7.63mL/h ;mass concentrati on:0.19g/L.器流速对粒径的影响不大.本研究所用14#和15#两种针头的内径分别为0.21和0.14mm (图4),针头内径大形成的微球粒径大.在无外加静电力作用下,微球粒径遵循式(5),微球粒径与针头内径的1/3次方成正比;在外加静电力作用下,当电压较小时,微球粒径遵循式(9),粒径随针头内径增大而增大,当电压大于临界电压(U cr )时,微球粒径遵循式(10),微球的临界粒径(D cr )与针头内径成正比,图4中14#和15#两种针头的临界粒径分别是280和160L m,与理论计算结果一致.483N o.3陈益清等:海藻酸钙凝胶微球粒径的理论计算与实验 参 考 文 献[1] Haung A.,Lars en B.,Smidsrob d O..Carbohydr.Research[J],1974,32:217—225[2] XUE Yi-Long(薛毅珑),W ANG Lu-Ning(王鲁宁),HE Li-min(何立敏)et al 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提高海藻酸钙凝胶球强度的试验
提高海藻酸钙凝胶球强度的试验引言海藻酸钙凝胶球是一种重要的生物材料，具有广泛的应用前景。
然而，其强度在一些特定应用中可能不够理想。
为了提高海藻酸钙凝胶球的强度，本文将探讨一系列试验方法和技术。
试验设计试验目的本次试验的目的是提高海藻酸钙凝胶球的强度，以增加其在各种应用中的稳定性和功能性。
实验材料•海藻酸钙粉末•无水乙醇•蒸馏水•常规实验仪器设备实验步骤1.准备海藻酸钙凝胶球的基本配方：将适量的海藻酸钙粉末加入无水乙醇中，搅拌均匀形成粉末悬浮液。
2.慢慢加入适量的蒸馏水，继续搅拌均匀，形成凝胶球的混合液。
3.将混合液倒入模具中，待其凝固成球形凝胶。
4.将凝胶球取出，进行后续处理。
实验组别在本次试验中，我们将分为以下几个组别进行对照实验：1.基础组：按照上述步骤制备海藻酸钙凝胶球。
2.添加剂组：在基础组的基础上，添加一定量的增强剂或增稠剂。
3.处理组：在基础组的基础上，进行一系列物理或化学处理。
试验结果与分析强度测试为了评估海藻酸钙凝胶球的强度，我们使用了以下测试方法进行测试：1.硬度测试：使用万能试验机进行压缩测试，记录凝胶球的硬度数值。
2.弯曲测试：使用弯曲试验机进行弯曲测试，记录凝胶球的变形程度。
3.拉伸测试：使用拉力试验机进行拉伸测试，记录凝胶球的断裂强度。
结果分析根据我们的试验结果，我们发现以下情况：1.添加剂组：通过添加一定量的增强剂或增稠剂，我们发现海藻酸钙凝胶球的强度得到了显著提高。
这是由于添加剂的加入改变了凝胶球的内部结构，增加了其稳定性。
2.处理组：通过一系列物理或化学处理，如超声波处理、热处理等，我们发现海藻酸钙凝胶球的强度也有了不同程度的提高。
这是因为处理过程中的外部力量改变了凝胶球的微观结构，使其更加致密和坚固。
结论通过本次试验，我们得出以下结论：1.添加一定量的增强剂或增稠剂可以显著提高海藻酸钙凝胶球的强度。
2.一系列物理或化学处理也可以改善海藻酸钙凝胶球的强度。
然而，需要注意的是，在实际应用中，我们需要根据具体的需求和条件进行选择合适的方法和技术。
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备具有较低溶胀度的聚乙酸乙烯酯改性海藻酸钙(Ca-SA-PVAc)凝胶微球。红外光谱表明，改性之后海藻酸钙的 分子上生成新的化学键；热重分析表明，改性微球受热失水行为发生变化，热稳定性提高；扫描电镜表明，改 性微球结构孔隙结构发达；接枝反应条件如反应温度、VAc 的浓度、引发剂用量、海藻酸钠浓度、钙离子浓度 及反应时间等对改性凝胶微球在生理盐水中的抗溶胀性具有不同程度的影响。通过改变反应条件以控制接枝反 应参数，可以获得溶胀行为可控的改性海藻酸钙凝胶微球。 关键词：海藻酸钠；乙酸乙烯酯；接枝反应；溶胀度；凝胶微球 中图分类号：O 636.1+1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613(2012)–07–1555–08
C ( W2 WSA WKPS+Na 2SO3 WVAc ) 100%
（2）
式中，W2 为产物干重，g； WKPS+Na SO 代表引发
2 3
剂总质量，g；WVAc 代表 VAc 总质量，g。 1.5 接枝反应速率的计算 接枝反应速率 R [mol/(L·s)]利用式（3）计算。
R G WSA M V t
2.2 微球结构分析 2.2.1 红外光谱和热重分析 图 2（a）为改性前后 SA 的红外光谱图，从图 － 中可知，3446.5 cm 1 为 O—H 的伸缩振动峰，改性 SA 在此处的峰减弱，说明接枝反应后—OH 减少； － － － 1617 cm 1 和 1407 cm 1 分别为 COO 的非对称与对 称伸缩振动，改性前后峰强度不变，说明 SA 上的 － － － COO 没有破坏；1030 cm 1 和 1101.3 cm 1 分别为 乙酸酯类 C—O 非对称和对称伸缩振动的特征峰， 改性 SA 在此处加强，说明体系羰基数量增多，则 可推断聚 PVAc 接枝到了 SA 上。图 2（b）为改性 前后 SA 微球的热重分析图。在 30～180 ℃，微球 中自由水的迅速丢失造成质量明显下降，改性微球 中由于疏水基团的引入使得自由水与改性海藻酸钙 的结合力减弱，因而失水的速度更快。在 180 ～ 280 ℃，海藻酸钙上的羧基分解为 CO2，造成凝胶 微球的质量进一步下降。改性微球中 PVAc 的引入 海藻酸钙 50%失重 使得失去 CO2 的速度稍微减缓。 率的温度为 410 ℃，而改性海藻酸钙则为 525 ℃， 说明改性后微球的热稳定性提高。
－ －
・1012 年第 31 卷
到海藻酸钠上， 考察了接枝条件对接枝参数的影响； [6] Gao 等 制备了聚(2-二甲氨基)-异丁烯酸乙酯接枝 氧化海藻酸钠，并考察了牛血清蛋白的控制释放行 为；Laurienzo 等[7]制备出了乙二醇接枝共聚海藻酸 钠；Arpit Sand，Mithilesh 等[8-9]分别将 N-乙烯基-2吡咯烷酮、2-丙烯酰胺羟基酸接枝到海藻酸钠上； 英晓光等 [10] 通过在海藻酸盐凝胶体系中添加少量 纤维素醚并使用戊二醛交联的方法，制备了互传网 络改性大分子及乳液双印迹海藻酸钙凝胶微球；李 志勇等[11]将氧化海藻酸钠与十二胺接枝反应，并进 行了药物包埋释放实验。但是，这些研究大多数考 察接枝反应条件对接枝参数的影响，没有进一步对 反应条件影响改性海藻酸钙的溶胀度做系统的研 究，而水凝胶材料的溶胀性为，在许多应用场合又 具有至关重要的影响。 聚乙酸乙烯酯（PVAc）链段的疏水性在一定程 度上可以帮助提高海藻酸盐凝胶的抗溶胀性，并且 可以构建共价交联点，降低海藻酸钙的溶胀度。海 藻 酸 钙 凝 胶 材 料 溶 胀 的 机 理 主 要 是 离 子 交 联剂 Ca2+与水中的 Na+、H+等发生交换，钙离子交联密 度的下降导致海藻酸钙三维网络的伸展，最终凝胶 材料溶胀[12]。因此，在生理盐水中测定改性凝胶微 球的溶胀度可以检验改性效果。 本工作拟采用乙酸乙烯酯为功能单体，选用特 定的氧化还原引发体系，对海藻酸盐的羟基进行自 由基接枝改性，而尽量保留接枝产物的羧基不被破 坏，仍然可与钙离子交联而凝胶化。通过改变接枝 反应条件来影响接枝参数，从而达到溶胀度可控的 目的。进而讨论了凝胶体系中齐聚物的生成对溶胀 度的影响机理。
收稿日期：2012-02-23；修改稿日期：2012-03-02。 基金项目：福州大学科技发展基金（2010-XY-8）及福建省教育厅科技 计划 A 类（JA11021）项目。 第一作者：漆亮亮(1986—)，男，硕士研究生。联系人：英晓光，讲 师，硕士生导师。E-mail yxg@。
Preparation of polyvinyl acetate-grafted-calcium alginate beads
QI Liangliang，YING Xiaoguang，LI Xiao，ZHANG Weiying，XU Wen
（School of Chemistry & Chemical Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350108，Fujian，China）
S ( W4 W3 ) 100% W3 （4）
1 实验部分
1.1 主要试剂与材料 海藻酸钠（sodium alginate，SA） 、乙酸乙烯酯 （vinyl acetate，VAc，使用前提纯） ，化学纯，上海 国药化学试剂厂；氯化钙，分析纯，上海豪恩化学 厂；亚硫酸钠，化学纯，浙江永嘉化学试剂厂；过 硫酸钾（potassium peroxydisulfate，KPS，使用前重 结晶） ，化学纯，上海恒新化学试剂厂；无水乙醇， 分析纯，浙江三鹰化学试剂有限公司。 1.2 接枝反应和改性海藻酸钙凝胶微球的制备 在盛有一定量去离子水的三口烧瓶中，缓慢加 入 SA，在磁力搅拌作用下溶解并通氮气 30 min， 和单体 （VAc） ， 加入氧化还原引发剂 （KPS-Na2SO3）
第7期
漆亮亮等：乙酸乙烯酯接枝改性海藻酸钙凝胶微球
・1557・
/min，在氮气的保护下程序加热直到 1000 ℃，绘 制样品的热重分析曲线。 1.9 微球形貌分析 将改性前后的微球在液氮下淬冷，在真空冷冻 干燥箱内干燥， 用 JFC-1200 型镀膜仪镀膜， 将干燥 好的样品观察面朝上粘紧，在扫描电镜 （HITACHI S-4800）下观察样品结构。
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2012.07.013
化
2012 年第 31 卷第 7 期
工
进
展
・1555・
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
研究开发 乙酸乙烯酯接枝改性海藻酸钙凝胶微球
漆亮亮，英晓光，李 晓，张卫英，徐 雯
（3）
式中，M 代表 VAc 的相对摩尔质量，为 86.09 g/mol；V 代表反应体系的总体积，L；t 代表反应 时间，s。 1.6 微球溶胀度的测定 准确称取一定质量的干态微球，放于 50 mL 的 生理盐水（25℃）中充分溶胀至平衡，过滤并除去 微球表面的浮水，称重。用式（4）计算溶胀度 S。
待反应到指定时间后终止反应。利用锐孔法[13]，将 接枝聚合物溶液滴入 CaCl2 水溶液，交联反应一段 时间后，将凝胶微球取出并过滤，干燥。 1.3 SA 接枝率的测定 将一定量乙醇加入接枝产物中，待其完全沉淀 后，充分搅拌，移除乙酸乙烯酯齐聚物和残余反应 物并抽滤， 将沉淀物干燥， 称重。 接枝率 G 用式 （1） 计算。 W WSA G( 1 ) 100% （1） WSA 式中，W1 和 WSA 分别代表干燥后的沉淀物和 海藻酸钠的质量，g。 1.4 VAc 转化率的测定 将接枝产物干燥， 称重。 转化率 C 用式 （2） 计算。
式中，W3 和 W4 分别代表微球溶胀前和溶胀平 衡后的质量，g。 1.7 红外光谱分析 将乙醇加入样品中， 完全除去 VAc 齐聚物和残 留单体后，将沉淀抽滤、干燥、研磨，用 KBr 压制 成片，设定红外分析仪 (Spectrum-2000) 上温度为 － 25 ℃，扫描范围为 400～4500 cm 1，绘制样品红外 吸收谱图。 1.8 热重分析 准确称取 20～30 mg 干态样品放于研钵中，设 置综合热分析仪（STA409PG）的加热速度为 10 ℃
2 结果与讨论
2.1 Ca-SA-PVAc 微球的形成机理 PVAc 改性海藻酸钙分子结构的形成机理如图 1 所示。海藻酸钠骨架上羟基上的氢被引发剂夺取 而形成大分子自由基， 进而在 VAc 分子上发生加成 反应，并进行链增长。反应结束后，通过锐孔法将 接枝产物滴入 Ca2+溶液中，海藻酸钠结构单元中的 两个均聚古罗糖醛酸（G）嵌段经过协同作用结合， Ca2+ 中间形成了亲水空间， 当这些空间被 Ca2+占据， 会与古罗糖醛酸上多个氧原子发生螯合作用，使得 海藻酸钠链间紧密结合，通过与接枝链段和共价交 联点的协同作用，最终导致凝胶三维网络凝胶微球 的形成[14]。
Abstract：In order to reduce the swelling ratio of calcium alginate beads，vinyl acetate (VAc) was grafted on sodium alginate (SA) by free radical copolymerization，and vinyl acetate grafted calcium alginate (Ca-SA-PVAc) beads with low swelling ratio were prepared. FTIR indicated that new chemical bond was formed in modified alginate molecule. TGA showed that the rate of bound moisture loss of modified alginate beads was changed and its heat stability was improved. SEM showed that Ca-SA-PVAc beads had well-developed pore structure. The effects of reaction conditions，such as grafting reaction temperature， monomer and initiator concentrations， percentage of alginate and calcium chloride，grafting reaction time on swelling ratio in 0.9%NaCl solution were studied. By changing reaction conditions and consequently grafting reaction parameters，the swelling ratio of grafted beads could be controlled. Key words：sodium alginate；vinyl acetate；grafting reaction；swelling ratio；hydrogel microsphere 海藻酸钙由 β -1,4-D- 甘露糖醛酸 (M) 和 α 1,4- L-古罗糖醛酸(G)两种结构单元组成，具有廉 价、可降解、生物相容性良好和原料易得等优点， 已广泛应用于药物载体、细胞培养基、分离提纯、 控制释放、医用敷料等领域[1-2]。但是，海藻酸钙在 水中易溶胀，在一定程度上限制了它的应用。近年 来，许多研究者通过共聚、氧化、硫化、单元耦合、 酰胺化等方法对海藻酸盐进行改性[3]。化学改性主 要 是 通 过 单 体 与 海 藻 酸 盐 骨 架 上 的 — OH 和 — 而单体与—COO 的反应会造 COO 进行接枝反应， 成改性产物对钙离子的凝胶能力变差[4]。因此，对 海藻酸钠的—OH 进行接枝改性的方法引起了越来 越多研究者的兴趣。Işıklan 等[5]将衣康酸接枝共聚