壳聚糖磁性微球的制备及应用文献综述
2020-05-26 20:27:29
1.壳聚糖磁性微球
磁性微球具有很多优良特性而被广泛应用。如粒径小,表面积大,表面特性多样,易于吸附,可以通过共聚、表面改性赋予其表面多种反应性功能基团( 如-OH、-COOH、-CHO、-NH2、-SH等),进而可以结合各种功能物质,使物质同时具有多种功能。因此,磁性微球在航空、航海、通讯、生物医学等领域有广阔的应用前景【1】。
壳聚糖是自然界存在的碱性多糖,它由蟹、虾壳中的甲壳素经脱乙酰化反应而得。它具有良好的粘合性、生物可降解性、生物相溶性和无毒等特点【2】。它的胺基极易形成四级胺正离子,有弱碱性阴离子交换作用。壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质的性质,可作为凝聚剂,但在酸性溶液中会溶解,稳定性差【3】。
因此,将壳聚糖制成如磁性微球【4】,对提高壳聚糖的应用价值是十分有意义的。将壳聚糖和磁性物质结合制备成磁性微球,除了保留了壳聚糖本身具有的吸附、络合等功能外,还使得兼有易于分离的优点【5】,利于广泛应用于医学、食品、化工等领域。
2.壳聚糖磁性微球的制备
2.1反相悬浮交联法
反相悬浮交联法【6】制备壳聚糖磁性微球是首先将壳聚糖溶解在酸性水溶液中,再将磁性颗粒分散在壳聚糖溶液里,加入一定量油相溶剂,如石蜡等,形成油包水的反相体系,再加入交联剂,如:甲醛、戊二醛等,在一定温度条件下进行交联反应, 形成壳聚糖磁性微球。
在制备过程中,为了得到磁性良好的微球,首先要解决磁性颗粒在壳聚糖溶液中的分散问题。由于一般无机磁性颗粒与有机高分子的相容性并不好,为了将磁性颗粒在加料过程中能均匀地分散在壳聚糖溶液中,常见的加料方式有两种:一种是将固体磁性颗粒直接加入到壳聚糖溶液中,通过超声、机械搅拌等方法分散;另一种方法是将制备得到的磁性颗粒通过加入稳定剂如聚乙二醇(PEG), 柠檬酸钠等得到磁性液体,将磁性液体加入壳聚糖溶液中分散。另外,要使得微球的磁性达到一定程度,磁性颗粒与壳聚糖的质量比也是一个很重要的参数。丁明【7】等以Fe3O4为磁性内核制备壳聚糖磁性微球, 发现Fe3O4磁性微粉的相对含量增大,产物的磁性显著增强,并且当Fe3O4与壳聚糖质量比大于9.05%时,微球已具有良好的磁分离效果。
此外,磁性微球的成球性能、微球的尺寸大小及其均一性等均受到不同实验条件的影响,如:磁性颗粒与壳聚糖质量比、壳聚糖浓度、反应时间、机械搅拌速度等等。 Denkbas 【8】等同样以Fe3O4为磁性内核制备壳聚糖磁性微球,发现随着Fe3O4含量的提高,微球的尺寸却随之减小,这是由于磁性颗粒的增加,使得壳聚糖溶液在微球中分散变得更为困难。此外,姜炜【9】等研究发现壳聚糖浓度对磁性微球的成球影响也很大。 浓度过大在油相中分散变得困难,形成的微球尺寸也偏大,而且溶液粘度变大,也使得磁性颗粒在壳聚糖溶液中分散效果下降;但壳聚糖浓度过小,对成球不利,形成的颗粒球形不佳,因此壳聚糖浓度应在一个合适的范围内选择。王健,冯玉杰【10】在实验中提出在反应中机械搅拌速度对成球尺寸影响也很大。提高系统的搅拌速度能明显增加粒径分散均匀性,降低产物的粒度,使得微球的尺寸随之减小,这是由于搅拌速度的增加使得转移到悬浮颗粒的能量增加,有利于形成更小的粒子。
2.2沉淀生成法