
殼聚糖微球在生物醫(yī)藥、功能性食品、水處理化工行業(yè)應(yīng)用廣泛,主要用于藥物緩控釋載體、益生菌包埋載體、工業(yè)廢水重金屬吸附材料等。近年來隨著創(chuàng)新給藥技術(shù)和環(huán)保水處理技術(shù)的發(fā)展,殼聚糖微球的市場需求持續(xù)增長,對微球粒徑均勻性、成型性的要求不斷提高,規(guī)?;苽涞墓に嚪€(wěn)定性需求越來越迫切。
殼聚糖本身是天然陽離子多糖,無毒可降解,生物相容性好,是做微球載體的熱門材料,但它本身只溶于酸性水溶液,粘度隨分子量和濃度升高陡增,直接噴霧干燥容易粘壁,干燥后成粉率低,還容易結(jié)塊,做載藥或者包埋的時候活性成分保留率也容易上不去。不同應(yīng)用方向?qū)ξ⑶虻牧健⒖紫堵室蟛灰粯?,對工藝參?shù)的匹配要求比普通物料高很多,很多小試階段做不好就是參數(shù)沒踩對。
案例1:口服益生菌包埋用殼聚糖微球小試開發(fā)
某功能性食品企業(yè)要開發(fā)耐胃酸型益生菌微膠囊,選了殼聚糖做主要包埋壁材,搭配少量抗性糊精做填充,用來提高益生菌在加工和存儲過程中的存活率。當(dāng)時是小試開發(fā)階段,選了那艾實驗室小型噴霧干燥機(jī)NAI-LSD,用標(biāo)配的二流體霧化器做霧化,溶劑是醋酸-醋酸鈉緩沖水溶液,物料配置的時候調(diào)了半天,最后定的總固含量12%,其中殼聚糖占固形物的60%,益生菌凍干粉占30%,剩下10%是抗性糊精。一開始把進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)到160℃,結(jié)果出來粉末黃了,益生菌活率掉了快一半,后來慢慢降溫試,最后定進(jìn)出風(fēng)溫度是進(jìn)風(fēng)130℃,出風(fēng)68℃,霧化壓力0.15MPa,進(jìn)料流量15mL/min。調(diào)整之后出來的粉末分散性很好,幾乎不粘壁,測出來益生菌存活率89%,包埋率87%,出粉收率82%,完全符合小試往下放大的要求,給后面中試提供了準(zhǔn)確的參數(shù)基礎(chǔ)。
案例2:載藥緩控釋殼聚糖微球中試制備
某醫(yī)藥研發(fā)單位要做抗腫瘤藥物載體用殼聚糖載藥微球,要求粒徑控制在10-50μm之間,載藥量穩(wěn)定,成型好不結(jié)塊,需要做公斤級中試驗證,因為批量比小試大不少,選了那艾氣流式噴霧干燥機(jī)NAI-ASD5,還是用氣流霧化控制粒徑。物料體系是1%醋酸水溶液,固含量8%,殼聚糖做骨架壁材,載藥是疏水抗腫瘤藥物,用乳化分散之后直接進(jìn)料。一開始試的時候進(jìn)風(fēng)設(shè)140℃,出風(fēng)72℃,結(jié)果因為進(jìn)料流量調(diào)太大,出風(fēng)溫度降得快,物料沒干透,粘壁很嚴(yán)重,收率只有不到50%,后來把進(jìn)料流量從300mL/min降到220mL/min,霧化壓力提到0.2MPa,進(jìn)風(fēng)溫度維持140℃,出風(fēng)穩(wěn)定在了70℃左右,干燥出來的微球粒徑都在要求范圍內(nèi),干燥后流動性很好,測出來藥物包埋率91.2%,藥物活性保留率94.7%,收率78%,完全滿足中試投料的要求,后續(xù)動物試驗用粉就是這個工藝做出來的。
案例3:水處理吸附用大孔殼聚糖微球生產(chǎn)級工藝開發(fā)
某環(huán)保材料企業(yè)要做工業(yè)廢水重金屬吸附用大孔殼聚糖微球,要求孔隙率高,比表面積大,耐酸堿性好,需要用大粒徑離心霧化來做,選了那艾離心式噴霧干燥機(jī)NAI-CSD10,用離心霧化方式。物料是2%醋酸水溶液,固含量15%,不加其他壁材,就是純殼聚糖加致孔劑,因為要求孔隙率,還需要一步后處理致孔,所以干燥的時候只需要成型不結(jié)塊就行。一開始把離心轉(zhuǎn)速設(shè)到12000轉(zhuǎn),出來的微球粒徑太小,只有20μm左右,不符合吸附要求,后來把離心轉(zhuǎn)速降到6000轉(zhuǎn),進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)150℃,出風(fēng)溫度75℃,進(jìn)料流量穩(wěn)定在1.2L/min,出來的微球平均粒徑在150μm左右,分散性很好,沒有團(tuán)聚結(jié)塊,干燥收率達(dá)到86%,后處理致孔之后比表面積達(dá)到128m2/g,對鉛離子吸附量達(dá)到182mg/g,完全符合工業(yè)水處理的使用要求,現(xiàn)在已經(jīng)穩(wěn)定批量生產(chǎn)了。
三個不同方向的殼聚糖微球制備案例下來,能看出來用那艾噴霧干燥做殼聚糖微球,核心就是根據(jù)應(yīng)用需求選對設(shè)備型號,再匹配好固含量、進(jìn)風(fēng)出風(fēng)溫度和霧化參數(shù):做小試用NAI-LSD足夠靈活調(diào)整參數(shù),做中試用氣流式能控制粒徑穩(wěn)定性,做大粒徑生產(chǎn)用離心式更合適,殼聚糖本身粘度高,固含量不能設(shè)太高,一般控制在8%-15%之間,進(jìn)風(fēng)溫度不要超過150℃,避免活性成分降解或者殼聚糖變色,出風(fēng)穩(wěn)定在65-75℃就能保證干燥充分又不粘壁,只要參數(shù)匹配到位,就能穩(wěn)定得到粒徑均勻、收率合格、性能達(dá)標(biāo)的殼聚糖微球,不管是小試開發(fā)還是批量生產(chǎn)都能滿足需求。
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