劉寶彪 張昆明 黃永春 黃承都 楊鋒 任仙娥

摘 要：為探討渦流空化強(qiáng)化載藥殼聚糖微球的制備效果，研究傳統(tǒng)離子凝膠法制備殼聚糖載藥微球的最佳工藝，了解空化強(qiáng)化制備的載藥微球的體外釋放規(guī)律，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)四因素三水平的響應(yīng)面分析法研究了殼聚糖質(zhì)量濃度、甲基異噻唑啉酮（MIT）濃度、三聚磷酸鈉（TPP）質(zhì)量濃度、攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)殼聚糖抗菌微球包封率的影響.結(jié)果表明，響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳工藝為：殼聚糖質(zhì)量濃度3.5 g/L，MIT濃度0.50 mmol/L，TPP質(zhì)量濃度2.5 g/L，攪拌轉(zhuǎn)速1 500 r/min，攪拌時(shí)間20 min，載藥微球包封率為37.64%；在此基礎(chǔ)上，渦流空化20 min，渦流空化出口壓力0.3 MPa時(shí)，微球的包封率達(dá)50.33%，比傳統(tǒng)法優(yōu)化后制備微球的包封率高了12.69%；渦流空化制備的載藥微球在體外釋放60 h后，MIT的累積釋放量達(dá)78.79%.與傳統(tǒng)離子凝膠制備方法相比，渦流空化能有效提高殼聚糖微球載藥的包封率.

關(guān)鍵詞：渦流空化；殼聚糖微球；包封率

中圖分類(lèi)號(hào)：O636.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

水力空化是指當(dāng)液體內(nèi)部分壓力低于飽和蒸汽壓時(shí)，液體內(nèi)部或液固界面上蒸汽或氣體空穴（空化泡）的形成、發(fā)展和潰滅過(guò)程[1-2].空化泡在隨液體流動(dòng)時(shí)潰滅的瞬間會(huì)在其周?chē)M小的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生高溫（1 000 K ～5 000 K）、瞬時(shí)高壓（1 MPa ～50 MPa）等極端環(huán)境效應(yīng)，并伴有強(qiáng)烈的沖擊波、微射流和劇烈湍動(dòng)等機(jī)械效應(yīng)，同時(shí)水溶液中可產(chǎn)生羥自由基等活化效應(yīng)[3-4]，這些效應(yīng)可用于強(qiáng)化物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程.如，已有報(bào)道利用水力空化強(qiáng)化破乳加工過(guò)程[5]、油-醇的非均相混合制生物柴油[6]、高酸油脂脫酸[7]、酯交換反應(yīng)[8]、高級(jí)脂肪酸-醇不互溶體系的酯化反應(yīng)[9]、有機(jī)物降解[10]等有明顯的效果.渦流空化作為水力空化方式之一，迄今為止鮮見(jiàn)其用于強(qiáng)化制備殼聚糖微球的研究報(bào)道.

殼聚糖作為天然生物資源具有優(yōu)異的生物相容性和可降解性，且安全無(wú)毒，并具有抗菌、保鮮和防腐的作用，其作為功能活性物質(zhì)和藥劑的載體，可起到控制藥物釋放、延長(zhǎng)藥效、降低毒副作用等功效[11-12].殼聚糖微球載體的制備是殼聚糖資源高值化加工與利用的研究熱點(diǎn)之一，并在食品、生物和醫(yī)藥領(lǐng)域作為活性載體用于負(fù)載一些有價(jià)值的多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和抗癌藥物等[13-14].目前，殼聚糖微球的主要制備方法包括乳化交聯(lián)法、凝聚-沉淀法、噴霧干燥法和離子凝膠法等，其中離子凝膠法在實(shí)際制備中利用殼聚糖經(jīng)質(zhì)子化后帶正電的氨基與帶負(fù)電的物理交聯(lián)劑聚陰離子，二者通過(guò)靜電作用發(fā)生物理交聯(lián)，制備的殼聚糖微球存在機(jī)械強(qiáng)度低、易粘連、藥物負(fù)載率低等問(wèn)題[11].同時(shí)針對(duì)離子凝膠法制備殼聚糖微球工藝的研究較少，而且國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多采用傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌方式，采用其他的輔助技術(shù)較少.甲基異噻唑啉酮（MIT）在殺菌和防腐方面具有高效的優(yōu)點(diǎn)，并且耐熱、在水中易溶解，可以有效抑制細(xì)菌、真菌、霉菌及霉菌的生長(zhǎng)[15].

為能夠同時(shí)發(fā)揮殼聚糖與抗菌藥物的抑菌性能，本試驗(yàn)以甲基異噻唑啉酮作為負(fù)載抗菌藥劑，采用離子凝膠法制備殼聚糖微球.在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化傳統(tǒng)離子凝膠法制備殼聚糖抗菌微球工藝；在傳統(tǒng)優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合渦流空化用于制備殼聚糖微球，并將其與傳統(tǒng)制備工藝進(jìn)行比較，以期為殼聚糖微球的強(qiáng)化制備提供一種新方法.

1 試驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與方法

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料

殼聚糖（脫乙酰度為87 %），購(gòu)自上海市卡博工貿(mào)有限公司；冰乙酸，三聚磷酸鈉（TPP），均為分析純（AR），購(gòu)于成都市科龍化工試劑廠；甲基異噻唑啉酮（MIT），質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，購(gòu)自湖北巨勝科技有限責(zé)任公司.

1.1.2 儀器與設(shè)備

1/2DW-750型高壓渦流泵（浙江奧龍科技開(kāi)發(fā)有限公司），Cary 60紫外分光光度計(jì)（美國(guó)Agilent Technologies公司），ZNCL-TS型磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 傳統(tǒng)離子凝膠法制備殼聚糖微球

稱(chēng)取一定質(zhì)量的殼聚糖溶解于100 mL 1%的乙酸溶液中，控制溶液pH為3.0；然后將不同濃度的50 mL MIT溶液與不同質(zhì)量濃度的40 mL TPP溶液充分混合均勻，在一定轉(zhuǎn)速的磁力攪拌下將其加入到溶解的殼聚糖溶液中，并連續(xù)攪拌20 min，制得載MIT藥物的殼聚糖微球.

1.2.2 渦流空化強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)裝置與流程

渦流空化裝置如圖1所示[16].將配置好的殼聚糖溶液倒入渦流空化實(shí)驗(yàn)裝置的料液貯槽（1）中，開(kāi)啟渦流泵（4），通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)（2）控制渦流泵的進(jìn)口壓力和出口壓力，并通過(guò)壓力計(jì)（3）分別監(jiān)測(cè)渦流泵的進(jìn)口壓力、出口壓力，同時(shí)開(kāi)啟冷凝水通過(guò)恒溫水槽，控制反應(yīng)溫度保持在25 ℃，在達(dá)到所需的渦流出口壓力后，將MIT溶液和TPP溶液二者的混合溶液加入到料液槽（1）中，每隔一段時(shí)間在料液槽中可收集經(jīng)渦流空化強(qiáng)化制備得到的載MIT藥物的殼聚糖微球.

1.2.3 單因素試驗(yàn)

1.2.3.1 殼聚糖質(zhì)量濃度對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響

實(shí)驗(yàn)保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速1 300 r/min，MIT 濃度0.50 mmol/L，TPP質(zhì)量濃度2.0 g/L 不變，以殼聚糖質(zhì)量濃度分別為1.0 g/L，2.0 g/L，3.0 g/L，4.0 g/L，5.0 g/L 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討不同殼聚糖質(zhì)量濃度對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響.

1.2.3.2 MIT 濃度對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響

實(shí)驗(yàn)保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速1 300 r/min，殼聚糖質(zhì)量濃度3.0 g/L，TPP 質(zhì)量濃度2.0 g/L 不變，以MIT 濃度分別為0.10 mmol/L，0.125 mmol/L，0.25 mmol/L，0.50 mmol/L，1.0 mmol/L 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討不同MIT 濃度對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響.

1.2.3.3 TPP 質(zhì)量濃度對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響

實(shí)驗(yàn)保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速1 300 r/min，殼聚糖質(zhì)量濃度3.0 g/L，MIT 濃度0.50 mmol/L 不變，以TPP質(zhì)量濃度分別為1.5 g/L，2.0 g/L，2.5 g/L，3.0 g/L，3.5 g/L 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討不同TPP 質(zhì)量濃度對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響.

1.2.3.4 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響

實(shí)驗(yàn)保持殼聚糖質(zhì)量濃度3.0 g/L，MIT 濃度0.50 mmol/L，TPP 質(zhì)量濃度2.0 g/L不變，以攪拌轉(zhuǎn)速分別為700 r/min，1 000 r/min，1 300 r/min，1 600 r/min，1 900 r/min 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討不同攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響.

1.2.3.5 渦流空化時(shí)間對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響

實(shí)驗(yàn)保持渦流出口壓力0.3 MPa， 殼聚糖質(zhì)量濃度3.0 g/L， MIT 濃度0.50 mmol/L， TPP質(zhì)量濃度 2.0 g/L 不變，以渦流空化時(shí)間分別為5 min，10 min，15 min，20 min，25 min 進(jìn)行強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)，探討不同空化時(shí)間對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響.

1.2.3.6 渦流出口壓力對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響

實(shí)驗(yàn)保持渦流空化時(shí)間25 min， 殼聚糖質(zhì)量濃度3.0 g/L， MIT 濃度0.50 mmol/L， TPP質(zhì)量濃度 2.0 g/L 不變，以渦流出口壓力分別為0.1 MPa，0.2 MPa，0.3 MPa，0.4 MPa，0.5 MPa 進(jìn)行強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)，探討不同渦流出口壓力對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響.

1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，殼聚糖質(zhì)量濃度（A），MIT濃度（B），TPP 質(zhì)量濃度（C），攪拌轉(zhuǎn)速（D）對(duì)傳統(tǒng)方法制備殼聚糖微球的包封率影響都比較顯著，故選擇這4個(gè)因素作為自變量，以殼聚糖微球包封率為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素與水平編碼如表1 所示.

1.2.5 載藥殼聚糖微球的包封率測(cè)定

用離心機(jī)將制備的載藥殼聚糖微球乳液進(jìn)行固液分離，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速保持12 000 r/min，20 min后取出上清液，用紫外分光光度儀對(duì)上清液中的MIT濃度進(jìn)行測(cè)定（λ=273 nm），算出微球的包封率，計(jì)算公式如下[17]：

微球的包封率=（（m1-m2）/ m1）×100%

其中，m1為總的MIT量，m2為游離的MIT量.

1.2.6 載藥殼聚糖微球的體外釋放

在透析袋中放入一定質(zhì)量的載藥殼聚糖微球，然后把放入緩沖溶液中的透析袋在恒溫振蕩器中振蕩，保持37 ℃恒溫，每過(guò)一段時(shí)間取定量的緩沖溶液對(duì)MIT的濃度進(jìn)行檢測(cè)，算出微球的包封率，計(jì)算出甲基異噻唑啉酮的累積釋放率，同時(shí)添加等量的新的緩沖溶液，以保持原溶液的總體積不發(fā)生變化.計(jì)算公式為[17]：

MIT累積釋放率Q（%）=V0×Ct+V ×■C/E×W×V′/V總

式中：V0——緩沖溶液的總體積，Ct——每個(gè)時(shí)間段測(cè)定的MIT濃度，V——每次取樣的體積，E——微球的包封率，W——MIT總的加入量，V'——添加的微球乳液體積，V總——溶液的總體積.

2 結(jié)果與討論

2.1 殼聚糖質(zhì)量濃度對(duì)載藥微球包封率的影響

圖2是殼聚糖質(zhì)量濃度對(duì)載藥微球包封率影響的趨勢(shì)圖.由圖2可以看出，隨著殼聚糖質(zhì)量濃度的增大，殼聚糖微球?qū)IT的包封率先增加后減少.這是因?yàn)殡S著殼聚糖質(zhì)量濃度的增加，形成微球的數(shù)量也相對(duì)增加，微球的載藥量也隨之增加.但是，微球的載藥量并不會(huì)隨著殼聚糖的增加而一直增加，因?yàn)殡S著殼聚糖的增加，溶液的黏度會(huì)增大，這不利于微球的形成.

2.2 藥物MIT濃度對(duì)載藥微球包封率的影響

圖3是MIT濃度對(duì)載藥微球包封率影響的趨勢(shì)圖.由圖3可知，隨著MIT濃度增加，包封率先是快速增加，最后變化不大.這是由于MIT濃度較小時(shí)，在溶液中殼聚糖成球時(shí)接觸MIT的幾率小，所以當(dāng)濃度增加時(shí)，可以增加微球成球時(shí)接觸MIT的幾率.濃度從0.50 mmol/L增加到1.0 mmol/L時(shí)，微球的包封率雖然降低了，但微球載藥量是增加的，只是載藥量增加的程度沒(méi)有藥量增加的程度大.

2.3 TPP質(zhì)量濃度對(duì)載藥微球包封率的影響

圖4是TPP質(zhì)量濃度對(duì)載藥微球包封率影響的趨勢(shì)圖.由圖4可知，隨著TPP質(zhì)量濃度的增加，殼聚糖微球的包封率也在增加，這是由于殼聚糖過(guò)量，微球的數(shù)量隨著TPP質(zhì)量濃度的變大也相對(duì)增加，從而使得包裹的藥物量增加.但是，當(dāng)殼聚糖消耗到一定程度時(shí)，包封率就不會(huì)隨著TPP質(zhì)量濃度的增加而增加.

2.4 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)載藥微球包封率的影響

圖5是攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)載藥微球包封率影響的趨勢(shì)圖.由圖5可知，隨著轉(zhuǎn)速的增加，殼聚糖微球的包封率先是快速增加，最后變化不大.這是由于當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，MIT與TPP組成的混合溶液加入到殼聚糖溶液中，不能快速的混合均勻，殼聚糖在大量的TPP作用下，快速聚集，形成球狀的殼聚糖，只能使局部的MIT被吸收.隨著轉(zhuǎn)速的增加，MIT與TPP組成的混合溶液加入到殼聚糖溶液中，被快速混合均勻，形成殼聚糖微球.

2.5 渦流空化時(shí)間對(duì)載藥微球包封率的影響

圖6是空化時(shí)間對(duì)載藥微球包封率影響的趨勢(shì)圖.由圖6可知，隨著空化時(shí)間的增加，殼聚糖微球的包封率先是快速增加，最后變化不大.這是由于水力空化具有強(qiáng)化混合的作用，使溶液快速混合，充分反應(yīng).當(dāng)空化時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，殼聚糖微球的包封率隨空化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)緩慢增大趨勢(shì)，這一結(jié)果說(shuō)明殼聚糖微球?qū)IT藥物的包埋基本達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)殼聚糖微球的包封率基本保持在48.32%.

2.6 渦流出口壓力對(duì)載藥微球包封率的影響

圖7是渦流出口壓力對(duì)載藥微球包封率影響的趨勢(shì)圖.由圖7可知，隨著壓力的增大，殼聚糖微球的包封率先增大后減小，殼聚糖微球的包封率最大時(shí)達(dá)到46.31%.這是由于壓力較小時(shí)，MIT與TPP組成的混合溶液加入到殼聚糖溶液中，不能快速的混合均勻，使一些殼聚糖不能形成微球，成絮狀物，不能很好地吸附藥物；當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，會(huì)使形成的殼聚糖微球破裂，把所含的藥物重新分散到溶液中.

2.7 響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用Design-Expert 8.0軟件，按Box-Behnken原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以載藥微球的包封率為指標(biāo)，設(shè)計(jì)4因素3水平（共29個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，5個(gè)中心點(diǎn)）的響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2.

利用Design-Expert軟件對(duì)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到殼聚糖微球包封率對(duì)以上4個(gè)因素的二次多項(xiàng)回歸模型為：包封率=36.90+6.04A+3.28B+0.017C+0.075D+3.47AB-0.20AC-0.25AD-0.17BC-0.34BD+0.050CD-7.00A2-11.57B2-0.95C2-0.84D2.

對(duì)上述模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3.

由表3可知，回歸模型的P <0.000 1，表明該回歸模型的回歸效果極為顯著；失擬項(xiàng)P>0.05，即模型失擬項(xiàng)不顯著，說(shuō)明模型是合適的.模型的校正決定系數(shù)R■■為0.911 4，說(shuō)明所得模型方程與選擇的各獨(dú)立變量之間有較好的相關(guān)性；R2=0.955 7 ，說(shuō)明該模型擬合程度較好，試驗(yàn)誤差小，可以利用該模型分析和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

響應(yīng)面模型的顯著性分析結(jié)果表明，A，B，A2，B2對(duì)制備載藥殼聚糖微球包封率的影響極為顯著（P<0.01），AB對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響顯著（P<0.05），由此可以說(shuō)明各影響因素對(duì)載藥殼聚糖微球包封率的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系.另外，根據(jù)P值的大小，可得到各因素對(duì)殼聚糖微球包封率影響的強(qiáng)弱順序?yàn)椋篈>B>C>D.

對(duì)二元多次回歸模型進(jìn)行分析并求解，通過(guò)軟件模擬分析得到渦流空化強(qiáng)化制備載藥殼聚糖微球的最佳工藝條件為：殼聚糖質(zhì)量濃度為3.44 g/L，MIT濃度為0.71 mmol/L， TPP質(zhì)量濃度為2.66 g/L， 轉(zhuǎn)速為 1 417 r/min， 模型預(yù)測(cè)載藥殼聚糖微球的包封率達(dá)到最大約為38.008%.考慮實(shí)際操作情況， 確定載藥殼聚糖微球制備的最佳工藝參數(shù)為： 殼聚糖質(zhì)量濃度為3.5 g/L， MIT濃度為0.50 mmol/L， TPP質(zhì)量濃度為2.5 g/L，轉(zhuǎn)速為1 500 r/min.

為了檢驗(yàn)制備模型方程的合適性和有效性，按照載藥殼聚糖微球制備的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn).重復(fù)3次，殼聚糖微球的包封率為38.01%，37.79%，37.12%，其平均值（37.64%）與模型的預(yù)測(cè)值（38.01%）的差值僅占預(yù)測(cè)值的0.97%，與預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明該模型可以較好地反映出傳統(tǒng)離子凝膠法制備載藥殼聚糖微球的包封率.

2.8 渦流空化的強(qiáng)化效果

在單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化傳統(tǒng)離子凝膠法制備工藝的基礎(chǔ)上，渦流空化強(qiáng)化載藥殼聚糖微球制備采用如下工藝參數(shù)：殼聚糖質(zhì)量濃度3.5 g/L，MIT濃度0.50 mmol/L，TPP質(zhì)量濃度為2.5 g/L，渦流空化出口壓力0.3 MPa，控制空化時(shí)間分別為20 min，25 min，30 min和35 min，將所制得微球的包封率與傳統(tǒng)離子凝膠法優(yōu)化制備微球的包封率進(jìn)行比較.

由表4可知，傳統(tǒng)方法和渦流空化法制備在相同的20 min時(shí)，傳統(tǒng)離子凝膠法優(yōu)化制備微球的包封率為37.64 %，渦流空化法強(qiáng)化制備殼聚糖微球的包封率為50.33 %.這一結(jié)果說(shuō)明渦流空化法比傳統(tǒng)方法優(yōu)化后制備微球的包封率提高了12.69 %.由此可知，渦流空化是強(qiáng)化殼聚糖微球制備的一種有效方法.

2.9 渦流空化強(qiáng)化制備載藥殼聚糖微球的體外釋放規(guī)律

由圖8可知，渦流空化強(qiáng)化制備殼聚糖包裹MIT的微球在水介質(zhì)中MIT的累計(jì)釋放率隨時(shí)間延長(zhǎng)呈增大趨勢(shì)，即載藥殼聚糖微球在水介質(zhì)中整體上呈現(xiàn)緩慢釋放的現(xiàn)象.載藥殼聚糖微球在10 h內(nèi)MIT的累計(jì)釋放率迅速增大，這說(shuō)明載藥微球的MIT釋放速度較快；隨著釋放時(shí)間的延長(zhǎng)，MIT釋放的速度越趨緩慢，在60 h左右MIT累積釋放率達(dá)78.79%，曲線趨于平緩，這說(shuō)明MIT藥物基本釋放完全.以上結(jié)果說(shuō)明，渦流空化強(qiáng)化制備的載藥殼聚糖微球表現(xiàn)出良好的緩釋特性.

3 結(jié)論

1）利用Design-Expert試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)響應(yīng)面法建立了傳統(tǒng)離子凝膠法制備殼聚糖微球的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化了制備工藝條件，得到了載藥殼聚糖微球制備的最佳工藝參數(shù)為：殼聚糖質(zhì)量濃度3.5 g/L，MIT濃度0.50 mmol/L，TPP質(zhì)量濃度2.5 g/L，攪拌轉(zhuǎn)速1 500 r/min，攪拌時(shí)間20 min，載藥殼聚糖微球的包封率可達(dá)37.64%；

2）渦流空化強(qiáng)化載藥殼聚糖微球制備工藝參數(shù)：殼聚糖質(zhì)量濃度3.5 g/L，MIT濃度0.50 mmol/L，TPP質(zhì)量濃度為2.5 g/L，渦流空化20 min，空化出口壓力0.3 MPa時(shí)，微球的包封率達(dá)50.33%，比傳統(tǒng)法優(yōu)化后制備微球的包封率提高了12.69%.說(shuō)明渦流空化是強(qiáng)化殼聚糖微球制備的一種有效方法.

參考文獻(xiàn)

[1] 許佳麗， 黃永春， 袁媛， 等. 基于文丘里管的水力空化降解殼聚糖的研究[J]. 食品工業(yè)科技， 2016， 37 （2）： 244-248.

[2] 黃永春， 袁媛， 吳宇， 等. 殼聚糖溶液水力空化泡動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬[J]. 現(xiàn)代食品科技， 2014， 30（5）：150-155.

[3] GOGATE P R， PANDIT A B. Hydrodynamic cavitation reactors： a state of the art review[J]. Reviews in Chemical Engineering，

2001， 17（1）：50-54.

[4] GOGATE P R， PANDIT A B. A review and assessment of hydrodynamic cavitation as a technology for the future[J].Ultrasonics Sonochemistry， 2005， 12（1-2）：21-27.

[5] 李志義，張曉冬，劉學(xué)武，等.水力空化及其對(duì)化工過(guò)程的強(qiáng)化作用[J]. 化學(xué)工程， 2004，32（4）： 27-29.

[6] MADDIKERI G L， GOGATE P R， PANDIT A B. Intensified synthesis of biodiesel using hydrodynamic cavitation reactors based on the interesterification of waste cooking oil[J]. Fuel， 2014，137（6）： 285-292.

[7] 周燕君，陸向紅，俞云良，等.水力空化技術(shù)強(qiáng)化高酸值油脂脫酸反應(yīng)[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2010， 31（12）： 1532-1536.

[8] CRUDO D， BOSCO V， CAVAGLI？魥 G， et al. Biodiesel production process intensification using a rotor-stator type generator of hydrodynamic cavitation[J].Ultrasonics Sonochemistry， 2016， 33： 220-225.

[9] KELKAR M A， GOGATW P R， PANDIT A B. Intensification of esterification of acids for synthesis of biodiesel using acoustic and hydrodynamic cavitation[J].Ultrasonics Sonochemistry，2008， 15（3）： 188-194.

[10] BAGAL M V， GOGATE P R. Degradation of 2，4-dinitrophenol using a combination of hydrodynamic cavitation， chemical and advanced oxidation processes[J].Ultrasonics Sonochemistry，2013， 20（5）： 1226-1235.

[11] YANG Z M， PENG Z， ZHOU M， et al. Drug-loading chitosan polymer microsphere with targeted and slow-release function and its characteristics[J]. Journal of Functional Materials， 2013， 44（12）：1703-1708.

[12] 黨眀巖， 李俊杰， 張曉磊， 等. 改性殼聚糖微球的制備及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 33（2）： 1-5.

[13] 邱玉龍， 鄧冬梅， 韋揚(yáng)輝，等. 殼聚糖微球固定化脂肪酶催化性質(zhì)研究[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)， 2016， 27（1）：93-98.

[14] BERNKOP-SCHN？譈RCH A， D？譈NNHAUPT S. Chitosan-based drug delivery systems[J]. European Journal of Pharmaceutics and

Biopharmaceutics， 2012， 81（3）：463-469.

[15] 操慶國(guó)， 郭欽， 黃敏， 等. 天然抗菌物質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 保鮮與加工， 2006， 6 （3）： 10-12.

[16] WU Y， HUANG Y C， ZHOU Y， et al. Degradation of chitosan by swirling cavitation[J]. Innovative Food Science and Emerging

Technologies， 2014， 23：188-193.

[17] 林新興. 載藥殼聚糖微球的制備及其在抗菌紙中的應(yīng)用[D]. 福州：福建農(nóng)林大學(xué)， 2014.

Study on enhancement preparation of chitosan drug-loaded microspheres by swirling cavitation

LIU Bao-biao1，2，3， ZHANG Kun-ming1，2，3， HUANG Yong-chun*1，2，3， HUANG Cheng-du1，2，3，

YANG Feng1，2，3， REN Xian'e1，2，3

（1.School of Biological and Chemical Engineering， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou 545006， China； 2.Guangxi Key Laboratory of Green Processing of Sugar Resources （Guangxi University of Science and Technology）， Liuzhou 545006， China； 3.Key Laboratory for Processing of Sugar Resources of Guangxi Higher Education Institutions （Guangxi University of Science and Technology）， Liuzhou 545006， China）

Abstract： In order to study the enhancement preparation of drug-loaded chitosan microspheres by swirling cavitation， the optimal conditions of preparation of drug-loaded chitosan microspheres by conventional ionic-crosslinking method， and the release of drug-loaded chitosan microspheres by swirling cavitation in vitro were investigated. Based on the single factor experiment and four-factor and three-level response surface methodology， the effects of chitosan concentration， methylisothiazolinone （MIT） concentration， tripolyphosphate （TPP） concentration， stirring speed on entrapment efficiency of chitosan microspheres were studied. The results showed that the optimum technological conditions were as follows： chitosan concentration 3.5 g/L， MIT concentration 0.50 mmol/L， TPP concentration 2.5 g/L， stirring speed 1 500 r/min， stirring time 20 min， and the entrapment efficiency could be up to 37.64%. On the basis of the optimal technological conditions， the swirling cavitation was introduced to enhance preparation of drug-loaded chitosan microspheres， and the cavitation time was kept for 20 min， the outlet pressure of swirling cavitation was kept at 0.3 MPa， then the entrapment efficiency could be up to 50.33%， which increased by 12.69% than that obtained by the optimized conventional ionic-crosslinking method. The accumulation of drug releasein vitro for drug-loaded chitosan microspheres prepared by swirling cavitation could be up to 78.79% after 60 h. Compared with the conventional ionic-crosslinking method， it is concluded that the enhancement preparation of drug-loaded chitosan microspheres by swirling cavitation is an effective method.

Key words： swirling cavitation； chitosan microsphere； encapsulation efficiency

（學(xué)科編輯：黎 婭）