本發(fā)明涉及空心納米顆粒領(lǐng)域，具體涉及淀粉空心納米顆粒的制備工藝及其在食品和藥品領(lǐng)域的應用。

背景技術(shù)：

近年來，空心納米顆粒由于具有可調(diào)控的殼厚度，大的比表面積，高的穩(wěn)定性和裝載藥物能力等優(yōu)勢，其受到越來越多的關(guān)注，尤其是天然的生物聚合物空心納米載體，具有較高的生物相容性，因其對人體無毒無害而更受青睞。然而目前大部分的殼材料為化學合成和金屬材料，并不是十分適合用于包埋人體藥物，對于天然多糖類作為殼的空心納米顆粒的報道則較少。

淀粉是一類重要的具有生物可降解性、可再生、良好生物相容性的天然多糖類高分子材料，來源豐富，價格低廉，可以作為載體材料用于藥物的控制釋放領(lǐng)域。但是，現(xiàn)有的淀粉納米顆粒轉(zhuǎn)載率都不高，限制了它在藥物控釋領(lǐng)域的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述淀粉納米顆粒轉(zhuǎn)載率低的缺陷，提供一種對人體無毒害的淀粉空心納米顆粒，作為載體用于包埋活性物質(zhì)，其包埋效率極高，既可以減少活性物質(zhì)在加工或貯藏過程中的損失，提高其抗氧化活性，又能有效地將活性物質(zhì)輸送到人體的胃腸道位置。并通過控制釋放活性物質(zhì)提高其生物利用率，同時保持活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功效以及掩蓋其口感差等。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種淀粉空心納米顆粒的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

(1)以CaCO₃納米顆粒作為模板分散在10％酒精溶液中配制成質(zhì)量體積比為0.25-5％的CaCO₃納米顆粒懸濁液，并進行超聲分散；

(2)以直鏈含量為26-80％的淀粉制備質(zhì)量體積比為0.5-8.0％的糊化的淀粉乳，將CaCO₃納米顆粒懸濁液逐滴滴加到糊化的淀粉乳中，并以500-900rpm的轉(zhuǎn)速攪拌10-20min；

(3)將步驟(2)制得的懸濁液在3-18℃以100-400rpm的轉(zhuǎn)速緩慢攪拌0.5-24h，離心，水洗沉淀，得到CaCO₃@淀粉納米顆粒；

(4)將CaCO₃@淀粉納米顆粒分散在乙二胺四乙酸溶液或者鹽酸溶液中，以100-400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌10-30min，離心，水洗沉淀；

(5)將沉淀冷凍干燥得到淀粉空心納米顆粒。

所述步驟(2)CaCO₃納米顆粒懸濁液與糊化的淀粉乳的體積比為5:1。

所述水洗沉淀的方法為：向沉淀中加入去離子水，將沉淀旋起，3000-6000rpm離心5-10min，得到沉淀。

所述乙二胺四乙酸溶液濃度為0.2mol/L，pH為7.4，鹽酸溶液的濃度為0.2mol/L。

所述步驟(5)冷凍干燥的條件為：真空度5-10Pa，溫度-80～-60℃，時間48-72h。

所述將步驟(4)水洗后的沉淀重新分散在乙二胺四乙酸溶液中，離心，水洗沉淀1-3次。

本發(fā)明還提供一種緩釋控釋劑，以淀粉空心納米顆粒為藥物載體。

本發(fā)明還提供一種空心淀粉納米顆粒包埋藥物的方法，將水溶性藥物浸泡在濃度為0.5-5mg/mL的淀粉空心納米顆粒溶液中，藥物與淀粉空心納米顆粒的重量比為(1-3):5，25℃，攪拌8-36h，3000-3500rpm，離心5-15min，凍干，得到包埋藥物的空心淀粉納米顆粒。

所述水溶性藥物為葉黃素、蝦青素、番茄紅素、維生素E、花青素或者阿霉素。

所述凍干條件為：真空度6-13Pa，溫度-70-90℃，時間48-82h。

在淀粉空心納米顆粒的制備過程中，攪拌速度非常關(guān)鍵。在步驟(2)中，攪拌速度太慢，碳酸鈣納米顆粒容易聚集，這樣會使一層淀粉分子包裹好幾個碳酸鈣納米顆粒，使最終形成的納米顆粒比較大；淀粉分子與淀粉分子結(jié)合在一起，很難形成核殼結(jié)構(gòu)。在步驟(3)和步驟(4)中，緩慢攪拌是為了防止納米顆粒沉底，攪拌速度不能太快，快了會使淀粉不能附著在碳酸鈣表面。

步驟(3)，溫度不能太高，利用低溫下淀粉易回生的特性，使淀粉殼更加凝固，不易被破壞。其他步驟中沒有限定操作溫度的室溫條件下即可，以節(jié)約成本。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明通過對犧牲模板法和淀粉凝膠化，制得淀粉空心納米顆粒，此空心納米載體既可以包埋疏水的活性物質(zhì)，如葉黃素、蝦青素、番茄紅素、維生素E等，也可以包埋極其不穩(wěn)定的親水物性物質(zhì)，如阿霉素、花青素等，既可以減少活性物質(zhì)在加工或貯藏過程中的損失，提高其抗氧化活性，又能有效地將活性物質(zhì)輸送到人體的胃腸道位置，提高輸送效率。

(2)制備得到的淀粉空心納米顆粒，納米粒子尺寸小，粒徑在30-300nm之間，能顯著增加納米顆粒對組織的附著力。

(3)能夠有效保護具有生物活性的藥物成分如葉黃素，防止外界環(huán)境中的光、熱、pH值等對其的影響，提高藥物的穩(wěn)定性；保護藥物的活性結(jié)構(gòu)、功效，掩蔽不良風味的釋放，避免口感差的缺陷；有效減少生物活性成分的添加量和毒副作用。

(4)制備得到的包埋藥物淀粉空心納米顆粒，具有生物相容性，生物降解性，裝載率高，成本低，pH值響應的藥物釋放等特性，而且活性成分在模擬腸道及血液環(huán)境中具有緩釋的功效，因此可提高其生物利用率。

附圖說明

圖1為實施例1不同濃度CaCO₃納米顆粒制備的淀粉空心納米顆粒透射圖；

注：圖1中a:0.25％CaCO₃納米顆粒，b:1.0％CaCO₃納米顆粒，c:5.0％CaCO₃納米顆粒

圖2為實施例2淀粉制備淀粉空心納米顆粒透射圖；

圖3為實施例3淀粉制備淀粉空心納米顆粒透射圖；

圖4為實施例4淀粉制備淀粉空心納米顆粒透射圖；

圖5為實施例1中淀粉空心納米顆粒的熱特性圖；

注：re 1：掃描一次，re 2：掃描二次

圖6為實施例2中淀粉空心納米顆粒的X-射線衍射圖；

圖7為實施例3中淀粉空心納米顆粒的紅外圖；

注：a:CaCO₃納米顆粒，b:高直鏈淀粉，c：去核前核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，d：去核后的空心納米顆粒

圖8為實施例1中包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒的包埋效率圖；

圖9為實施例1中包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒在模擬腸液環(huán)境中的緩釋圖。

具體實施方式

為了能夠更加清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。

如無特殊說明，實施例中所用試劑均通過常規(guī)商業(yè)渠道購得或者通過常規(guī)的實驗方法配制而成。

實施例1

按照如下步驟制備淀粉空心納米顆粒：

CaCO₃@淀粉核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備：選用豌豆淀粉，制備質(zhì)量體積比為1.0％的糊化的淀粉乳；將CaCO₃納米顆粒作為模板分散在10％酒精溶液中分別配制成質(zhì)量體積比為0.25％、1.0％、5.0％的CaCO₃納米顆粒懸濁液，超聲5min；然后將50mLCaCO₃納米顆粒懸濁液逐滴滴加到10mL糊化的淀粉乳中，轉(zhuǎn)速為800rpm，攪拌20min；隨后將所述的溶液在4℃以200rpm的轉(zhuǎn)速緩慢攪拌12h，3500rpm離心10min，水洗沉淀3次。水洗沉淀的方法為：向沉淀中加入去離子水，將沉淀旋起，3000-6000rpm離心5-10min，得到CaCO₃@淀粉納米顆粒。

淀粉空心納米顆粒的制備：首先將上步驟得到的CaCO₃@淀粉納米顆粒分散在50mL乙二胺四乙酸溶液(0.2mol/L，pH＝7.4)中，并且在25℃攪拌20min，轉(zhuǎn)速為300rpm，3000rpm離心10min，水洗沉淀3次，具體方法參照上文。為了完全去除CaCO₃納米顆粒核，將沉淀再重新分散在50mL乙二胺四乙酸溶液中，離心，水洗，重復3次；最后將沉淀冷凍干燥；冷凍干燥的條件為真空度10Pa，溫度-70℃，時間60h，得到淀粉空心納米顆粒。

實施例2

按照如下步驟制備淀粉空心納米顆粒：

CaCO₃@淀粉核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備：選用綠豆淀粉，制備質(zhì)量體積比為1.5％糊化的淀粉乳；將CaCO₃納米顆粒作為模板分散在10％酒精溶液中配制成質(zhì)量體積比為5％CaCO₃納米顆粒懸濁液，超聲5min；然后將50mLCaCO₃納米顆粒懸濁液逐滴滴加到糊化的淀粉乳中，轉(zhuǎn)速為800rpm，攪拌20min；隨后將所述的溶液在4℃以200rpm的轉(zhuǎn)速緩慢攪拌8h，3500rpm離心10min，水洗沉淀3次，水洗沉淀的方法為：向沉淀中加入去離子水，將沉淀旋起，3000-6000rpm離心5-10min，得到CaCO₃@淀粉納米顆粒。

淀粉空心納米顆粒的制備：首先將上步驟得到的CaCO₃@淀粉納米顆粒分散在50mL濃度為0.2mol/L的鹽酸溶液中，并且在25℃攪拌20min，轉(zhuǎn)速為300rpm，3000rpm離心10min，水洗沉淀3次；為了完全去除CaCO₃納米顆粒核，將沉淀再重新分散在50mL乙二胺四乙酸溶液中，離心，水洗，重復3次；最后將沉淀冷凍干燥，冷凍干燥條件為真空度10Pa，溫度-70℃，時間60h，得到淀粉空心納米顆粒。

實施例3

按照如下步驟制備淀粉空心納米顆粒：

CaCO₃@淀粉核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備：選用直鏈含量65-75％的高直鏈淀粉，制備質(zhì)量體積比為0.5％的糊化的淀粉乳；將CaCO₃納米顆粒作為模板分散在10％酒精溶液中配制成質(zhì)量體積比為5％CaCO₃納米顆粒懸濁液，超聲5min；然后將50mLCaCO₃納米顆粒懸濁液逐滴滴加到10mL糊化的淀粉乳中，轉(zhuǎn)速為800rpm，攪拌20min；隨后將所述的溶液在4℃以400rpm的轉(zhuǎn)速緩慢攪拌4h，3000rpm離心5min，水洗沉淀2次，水洗沉淀的方法為：向沉淀中加入去離子水，將沉淀旋起，3000-6000rpm離心5-10min，得到CaCO₃@淀粉納米顆粒；

淀粉空心納米顆粒的制備：首先將上步驟得到的CaCO₃@淀粉納米顆粒分散在50mL乙二胺四乙酸溶液(0.2mol/L，pH＝7.4)中，并且在25℃攪拌20min，轉(zhuǎn)速為300rpm，3000rpm離心5min，水洗沉淀2次；為了完全去除CaCO₃納米顆粒核，將沉淀再重新分散在50mL乙二胺四乙酸溶液中，離心，水洗，重復2次；最后將沉淀冷凍干燥(真空度5Pa，溫度-60℃，時間48h)得到淀粉空心納米顆粒。

實施例4

按照如下步驟制備淀粉空心納米顆粒：

CaCO₃@淀粉核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備：選用普通玉米淀粉，制備質(zhì)量體積比為2.0％糊化的淀粉乳；將CaCO₃納米顆粒作為模板分散在10％酒精溶液中配制成質(zhì)量體積比為5％CaCO₃納米顆粒懸濁液，超聲5min；然后將50mLCaCO₃納米顆粒懸濁液逐滴滴加到10mL糊化的淀粉乳中，轉(zhuǎn)速為800rpm，攪拌20min；隨后將所述的溶液在4℃以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌24h，6000rpm離心10min，水洗沉淀3次，得到CaCO₃@淀粉納米顆粒；

淀粉空心納米顆粒的制備：首先將上步驟得到的CaCO₃@淀粉納米顆粒分散在50mL乙二胺四乙酸溶液(0.2mol/L，pH＝7.4)中，并且在25℃攪拌20min，轉(zhuǎn)速為300rpm，6000rpm離心10min，水洗沉淀3次；為了完全去除CaCO₃納米顆粒核，將沉淀再重新分散在50mL乙二胺四乙酸溶液中，離心，水洗，重復3次；最后將沉淀冷凍干燥(真空度8Pa，溫度-80℃，時間72h)得到淀粉空心納米顆粒。

實施例5

按照如下步驟制備包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒：

將實施例1中CaCO₃納米顆粒濃度為5.0％制得的淀粉空心納米顆粒用pH為7.4的1mol/L磷酸緩沖溶液制成1mg/mL的溶液。

分別配制濃度為0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、05mg/mL和0.6mg/mL的阿霉素溶液，將不同濃度的阿霉素溶液分別加入到5mL淀粉空心納米顆粒的溶液中，25℃攪拌24h，3000rpm離心10min，凍干，凍干條件為真空度10Pa，溫度-80℃，時間72h，得到包埋藥物的空心淀粉納米顆粒。

性能檢測：

1、對實施例1-4所制備的淀粉空心納米顆粒進行性能檢測：

(1)淀粉空心納米顆粒的大小及形態(tài)

將實施例1制得的不同CaCO₃納米顆粒的淀粉空心納米顆粒懸浮液，滴于帶有碳支持膜的銅網(wǎng)上，再將銅網(wǎng)冷凍干燥測定。圖1為實施例1不同濃度的CaCO₃納米顆粒制得的淀粉空心納米顆粒的透射圖，如圖1可見，不同濃度的CaCO₃納米顆粒制備的淀粉空心納米顆粒的形狀和粒徑大小不一樣，當CaCO₃納米顆粒的濃度為0.25％時，淀粉空心納米顆粒為桿狀，粒徑大小為30-100nm，殼的厚度為10nm；當CaCO₃納米顆粒的濃度為1.0％時，淀粉空心納米顆粒為梭狀，粒徑大小為200-300nm，殼的厚度為5nm；當CaCO₃納米顆粒的濃度為5.0％時，淀粉空心納米顆粒為球狀，粒徑大小為20-100nm，殼的厚度為10nm。

圖2、圖3和圖4分別為實施例2、實施例3和實施例4制得的淀粉空心納米顆粒的透射圖，如圖2和圖3可見，綠豆淀粉和高直鏈淀粉制備的空心納米顆粒都是介孔材料的，圖4為玉米淀粉制備的空心納米顆粒，其形貌類似于蛋殼結(jié)構(gòu)，粒徑大約為50-100nm。

(2)淀粉空心納米顆粒的熱特性

將實施例1制得的淀粉空心納米顆粒放入坩堝中，加入兩倍去離子水，在25-125℃進行測量。如圖5的圖譜所示，淀粉空心納米顆粒的焓值大于純的豌豆淀粉且峰值溫度高，表明淀粉空心納米顆粒的結(jié)構(gòu)比原淀粉更加致密。

(3)X-射線衍射圖譜檢測：將實施例2制得的淀粉空心納米顆粒干粉平衡水分到20％，檢測2θ＝5–40°的圖譜。如圖6的X-射線衍射圖譜表明，CaCO₃納米顆粒核完全去除以及淀粉空心納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)顯著增加。

(4)傅里葉紅外光譜檢測：將實施例3制得淀粉空心納米顆粒干粉以溴化鉀為背景進行紅外光譜分析，如圖7的紅外圖譜表明，淀粉成功地涂層在CaCO₃納米顆粒的表面。

2、對實施例5所制備的包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒進行性能檢測：

(1)實施例5包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒的裝載效率測定

對包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒的溶液進行裝載效率測定，利用紫外分光光度計測定離心后上清液中未包埋的阿霉素的吸光度，通過阿霉素的標準曲線測定出阿霉素的含量，從而計算出淀粉空心納米顆粒的裝載效率。計算公式為：(總的阿霉素的添加量-上清液中阿霉素的量)/總的阿霉素添加量。

如圖8所示，包埋不同濃度阿霉素的淀粉空心納米顆粒的裝載效率都高于90％，表明淀粉空心納米顆粒具有高裝載效率。

(2)腫瘤、血液環(huán)境緩釋模擬

取實施例5得到的包埋阿霉素的淀粉空心納米顆粒干粉，分別溶解在pH5.8(模擬腫瘤環(huán)境)0.01mol/L醋酸緩沖液和pH7.4(模擬血液環(huán)境)0.01mol/L的磷酸緩沖溶液中，制成濃度為10mg/mL的溶液，置于12kDa的透析袋中。將透析袋分別置于0.01mol/L醋酸和磷酸緩沖溶液中，于200rpm的磁力攪拌器中攪拌不同時間，通過阿霉素標準曲線，用紫外分光光度計測定不同時間累計釋放的阿霉素含量。圖9為模擬腫瘤和血液環(huán)境中的緩釋圖，可見淀粉空心納米顆粒具有非常顯著的緩釋效果，在腫瘤中的釋放明顯比血液中的釋放要快。

以上所述的實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。