你的位置:首页 > 新闻资料 > 公司新闻

动态高压微射流技术制备脂质体的研究进展

2016/2/1 16:04:55      点击:

传统方法制备的脂质体存在粒径大、包封率低、分散不均匀、有机试剂残留等问题。动态高压微射流技术是一种新兴的脂质体制备技术,结合了高压射流技术、撞击流技术和传统高压均质技术的优点,可弥补传统方法制备脂质体的缺陷,为实现工业化生产小粒径、高包封率、食用安全的脂质体提供了基础技术支撑。概述了脂质体制备技术、动态高压微射流法制备脂质体的优缺点以及动态高压微射流技术在脂质体制备中的应用,旨在为脂质体的工业化生产提供技术参考。

动态高压微射流技术(dynamic high pressuremicrofluidization,DHPM)是一种新型的超高压均质技术,1980年,这种新型的均质技术首次被用于微乳液的生产。动态高压微射流技术结合了高压射流技术(water jet technology)、撞击流技术(impinging stream technology) 和传统高压均质技术(high pressure homogenization technology)的优点,利用高压气体或液压泵产生的高压将物料运送至振荡反应器中,高速流体在微孔道中发生剪切作用并分散成多股高速流体,进一步在撞击腔内发生高速撞击,流体的动能瞬间转化,产生巨大压力降后形成高达100~300MPa的静压力,同时振荡芯片在高速撞击过程中产生高频超声波作用,从而使得物料发生强剪切粉碎、高速撞击、气蚀、振荡和膨化等作用,可实现物料的细化、乳化、均质和改性等。动态高压微射流技术处理物料的目的有:①细化固体和液体悬浮物的颗粒,对悬浮液进行均质处理,增加其分散性和稳定性; ②改变物料的物理化学性质,从而达到改善物料的生物活性、营养特性和加工性能的目的;③对物料进行充分混合,增加反应的表面积,加快物理和化学反应的速率。目前动态高压微射流技术在食品工业中主要用于大分子改性、物料乳化、天然产物辅助提取、辅助杀菌、营养物纳米粒子和脂质体制备等方面。

脂质体制备技术

传统脂质体(conventional liposome)主要由磷脂和胆固醇组成,较为成熟的制备方法有薄膜分散法、溶剂注入法(solvent-injection method)、逆向分散法(reverse-phase evaporation method)、均质法(homogenization method)、动态高压微射流法(dynamic high pressure microfluidization method) 和其他方法。

薄膜分散法

Bangham在制备生物膜试验模型时,将磷脂溶于氯仿后真空蒸发除去氯仿,再加盐溶液水化后得到脂质体悬浮液。这种方法最早称手摇法,经后人的继承和改善,发展为今天的薄膜分散法,此法制备脂质体一般分为3步:①将脂类材料(一般为磷脂,也会添加胆固醇和吐温等增加膜的刚性和流动性)溶解在有机溶剂中(乙醇、甲醇和氯仿等);②减压或充氮气除去有机溶剂,形成一层均匀的脂质薄膜;③采用水或盐溶液洗膜,待脂质薄膜完全水化后就形成了乳白色的分散液,即为脂质体的悬浮液。该方法制备的脂质体为多层脂质体,粒径较大(0.5~5μm),且分布不均匀,常与其他方法联用。Demana等以极性脂质———植物皂甙、胆固醇和卵磷脂为原料,采用薄膜分散法制备出脂质胶体粒子,并提出将其应用于疫苗的运载。

均质法均质法可用于脂质体的制备,也可用于脂质体的二次处理,一般先将脂质材料加热至呈熔融态后与水相混合,形成脂质乳状液,再经均质设备处理可得到分布均匀的小粒径脂质体。

动态高压微射流法

动态高压微射流技术像高压均质技术一样可用于脂质体的制备,也可用于脂质体的二次处理,该法制备脂质体的过程类似于均质法,但是比均质法能得到更小粒径和更均匀的脂质体分散体系。Nongonierma等以两种食品级的磷脂为原料,采用动态高压微射流法制备了脂质体包埋的工业用酶(Debitrase DBP20),并且研究了微射流的处理压力和循环次数对酶的包封率和酶活的影响。Hong等采用动态高压微射流法制备了温敏性脂质体,并通过改变微射流的处理条件控制脂质体颗粒的大小。

动态高压微射流技术制备脂质体的特点

传统的脂质体制备方法包括薄膜分散法、溶剂注入法、逆向分散法、超声法和冻融法等,一般需要使用大量有机试剂,但有机试剂经减压蒸馏或充氮除去后仍有部分残留。此外,传统方法制备的脂质体粒径较大、分布范围宽,与传统方法相比,动态高压微射流技术用于脂质体的生产具有诸多的优势。

均质法联合动态高压微射流技术

动态高压微射流设备与传统均质机相比,具有更复杂的反应器,更高的处理压力(100~300MPa),均质法制备的脂质体可经动态高压微射流设备进一步细化。Takahashi等将姜黄素溶液与磷脂溶液混合后均质(35℃,15min)形成粒径为(577.2~849.2)nm的脂质体悬浮液,再经动态高压微射流设备在100MPa压力下处理一个循环,脂质体粒径降为(142.4~309.9)nm。近年来,动态高压微射流技术与多种方法联用成为脂质体制备技术发展的趋势。Liu等采用薄膜法联合动态高压微射流技术和冻融法制备出粒径小、分布均匀、包封率高的中链脂肪酸纳米脂质体。冻融法常用来增加脂质体的包封率,但随着冻融的次数增加脂质体的平均粒径也会增加,采用动态高压微射流设备处理冻融前的脂质体可获取较小粒径的脂质体。

展望

动态高压微射流技术作为一种新兴的脂质体制备技术,结合了多种物理加工技术的优点,弥补了传统脂质体制备方法的诸多缺陷,为脂质体的工业化生产提供了技术支撑。但是,动态高压微射流设备仍存在诸多技术缺陷,稳定耐用的反应器仍是动态高压微射流设备研发的核心。

脂质体运载体系是近年来新兴的靶向输送技术,在食品工业、农业及医药等领域显示出广阔的应用前景。目前,国外有十余家脂质体研究和生产的公司,我国脂质体的的生产尚未形成规模,动态高压技术制备的脂质体粒径小、分散均匀、包封率高,并且可避免有机溶剂的使用,掌握动态高压微射流设备生产的核心技术是实现我国脂质体工业化生产的基础。因此,加快动态高压微射流设备反应器和高效冷却系统的研发,打破国外动态高压微射流设备生产技术的垄断,减轻我国对高性能动态高压微射流设备进口的依赖,是我国制造业亟需解决的难题。此外,尚无完整的理论体系能阐述动态高压微射流设备反应器中力学作用形式和效果以及影响力学作用的因素,对动态高压微射流设备反应器中力学作用机理的研究会加快我国动态高压微射流设备的研发步伐,促进我国脂质体进入工业化生产时代。