明胶纳米颗粒的制备方法主要包括去溶剂法、反相微乳法、凝聚相分离法、乳化溶剂蒸发法、层层涂层法、自聚集和纳米沉淀法,我们制得的明胶纳米颗粒粒径范围通常为200~400nm。
我们以B型明胶为原料,戊二醛为交联剂,通过改进的两步去溶剂法制备了较小粒径(约100nm)的明胶纳米颗粒(Gelatinnhaioparticles,GNPs)
明胶纳米颗粒(Gelatinnhaioparticles,GNPs)的制备方法
制备明胶纳米颗粒采用改进的二次去溶剂法,实验保持温度40℃和pH=12的优化条件,本文主要是改变了二次分散体系的浓度。操作如图1所示。
首先于反应器中加入约25mL去离子水配制成50g/L的明胶溶液,充分溶解后加入25mL去溶剂化试剂丙酮,反应体系会出现分层,分离得到的上层乳白色分散液即含有高相对分子质量明胶。然后将其再溶于去离子水中,变化加入的水量,使明胶在分散体系中的质量浓度分别为5.0、8.0、10.0、12。5g/L。使用1mol/LNaOH调节pH=12,使明胶分子远离等电点,接着边搅拌边滴加丙酮,待混合液再次变为乳白色。然后加入一定量的戊二醛交联明胶形成稳定颗粒〔记为x-GNPs,其中x为m(戊二醛)/m(明胶)〕,持续搅拌16h利于反应液分散(比文献延长4h以上)。进一步将分散液过滤、冷冻离心、挥发去除丙酮及冷冻干燥后,即得明胶纳米颗粒GNPs产物。
明胶纳米颗粒GNPs的粒径测试
将制备的明胶纳米颗粒分散液用去离子水稀释至GNPs质量浓度为0。1g/L,然后采用激光光散射粒度仪在25℃下测试明胶纳米颗粒的粒径,检测角度为90°。
图2是交联剂戊二醛用量不同时所制备GNPs(4.5%-GNPs、9.0%-GNPs、13.5%-GNPs、18.0%-GNPs、27.0%-GNPs)分散液的光学照片。可以看出,交联剂戊二醛用量不同时GNPs分散液均呈粉红色,且随着交联剂用量的增加颜色也略微加深。这是因为,明胶分子链上赖氨酸残基的游离氨基与戊二醛上的醛基发生Schiff碱反应,生成的生色基团醛亚胺(CHN)发生共轭效应而引起的。随着交联度的增加,醛亚胺基团的数量增多,因此分散液的颜色也逐渐变深。实验发现,GNPs分散液在储存温度4℃条件下储存6个月后,均未出现分层或沉淀现象,表明此方法制备的明胶纳米颗粒GNPs具有较好的储存稳定性。
明胶纳米颗粒GNPs的AFM形貌结构
图6a和6b分别是GNPs(交联剂戊二醛用量为4。5%)的AFM形貌结构高度图和三维高度图。结果显示,纳米颗粒直径为50~150nm,表面较光滑。对三维高度图及高度图进行局部数据分析均表明,纳米颗粒在云母基底上的高度并不完全一致,其平均垂直高度值约为10nm,其直径与高度值之间的差异反映了GNPs具有柔软性。另外,从图6中还可以看出,颗粒分布较为均匀且无明显聚集体产生,这也表明了制备方法的可行性。
图7a和7b分别是明胶纳米颗粒GNPs的TEM形貌图和单个颗粒的放大图,从图7中可以看出,明胶纳米颗粒呈光滑球形,尺寸约为90nm,且颗粒尺寸分布较为均匀,表明GNPs为非均质纳米颗粒。
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