СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ХИТОЗАНА Российский патент 2011 года по МПК C08B37/08 B82B1/00 

Изобретение относится к способам получения хитина и его производных, а именно к способам получения низкомолекулярного хитозана и его наночастиц.

В последнее время значительный интерес проявляется к наноструктурированным полимерам. В силу большой удельной поверхности наночастицы проявляют отличные от обычных полимеров свойства и существенное увеличение характерных. Это открывает большие возможности использования их в различных отраслях науки и техники, в частности при создании лекарственных веществ. Такие структуры имеют большое сродство к мембране клетки, и малые размеры позволяют легко проникать в ядро клетки.

Однако основной проблемой при получении наночастиц является их устойчивость. В силу высокой удельной поверхностной энергии таких частиц они проявляют чрезвычайно высокую склонность к агрегации. Важнейшей задачей при получении наночастиц является придание им свойства устойчивости к агрегации. Повышение устойчивости может быть достигнуто созданием условий, препятствующих агрегации. К числу таковых относят создание двойного электрического слоя, структурных барьеров и т.д. Наиболее перспективным является первый.

Имеющиеся в литературе данные показывают, что существующие методы получения нанохитозана основываются именно на таком подходе.

Известен способ, предусматривающий в качестве стабилизирующего агента использовать поверхностно-активные вещества, такие как алкилсульфонаты щелочных металлов или аммония или амино(имино)алканоаты (Патент US 6638918 В2, опубл. 28.10.2003), дикарбоновые кислоты (виннокаменная, терефталевая и другие) (Патент US 2005/0260274, опубл. 24.11.2005).

Помимо этого предложен способ, предусматривающий образование слоя препятствующего агрегации наночастиц хитозана. В качестве стабилизатора использован глибурид (Патент US 2005/0226938, опубл. 13.10.2005).

Ультрамелкие наночастицы хитозана (10-20 нм) получают приготовлением эмульсии, предусматривающим на первом этапе смешение при перемешивании раствора хитозана, неионогенных поверхностно-активных веществ, циклогексана и гексанола-1. На втором этапе готовят микроэмульсию, состоящую из циклогексана, гексанола-1, виннокаменной кислоты, гидроксисукцинимида, неионогенного поверхностно-активного вещества и ЕДС. В последующем полученные микроэмульсии при интенсивном перемешивании смешивают (Патент WO 2009/009469 А1, опубл. 15.01.2009).

Разработан способ получения высокомолекулярного нанохитозана, основанный на взаимодействии макромолекул хитозана в растворе уксусной кислоты с солями, такими как нитрат серебра, с последующим добавлением гидроксида натрия или калия (Патент US 2008/0234477, опубл. 25.09.2008).

Описанные способы имеют ряд недостатков, к числу которых следует отнести высокую продолжительность процесса диспергирования, сложность аппаратурного оформления и многостадийность процесса формирования наночастиц хитозана. Использование в процессе образования наночастиц хитозана вредных веществ, таких как циклогексан, гидроксисукцинимид, ПАВ, накладывает ограничения на практическое использование их в фармации, медицине, пищевой промышленности.

Технический результат заключается в упрощении способа получения наночастиц и упрощении его аппаратного оформления.

Технический результат достигается тем, что способ получения наночастиц низкомолекулярного хитозана включает приготовление раствора 0,1 масс.% предварительно очищенного низкомолекулярного хитозана в отфильтрованной 1-2% водной уксусной кислоте, прибавление со скоростью 0,1-0,2 мл/мин раствора гидроксидов щелочных металлов или аммония в течение 2-х часов при температуре 20°С до достижения рН 6,9-7,0, диспергирование системы с помощью механической мешалки со скоростью 200-300 об/мин, по окончании процесса дисперсию центрифугируют со скоростью 10000 об/мин и полученный твердый остаток редиспергируют в бидистилляте (0,1 г в 100 мл) при механическом перемешивании со скоростью 200-300 об/мин при температуре 20°С.

Размер частиц определяли с помощью динамического светорассеяния на приборе Photocor Complex.

Пример 1.

0,1 г предварительно очищенного хитозана (средняя молекулярная масса 10 кДа) растворяют в 100 мл отфильтрованной через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм 1% СН₃СООН. В полученный раствор при перемешивании с помощью механической мешалки (200 об/мин) в течение 2 часов прибавляют 0,1 н раствор КОН со скоростью 0,2 мл/мин при температуре 20°С до рН 6,9. Полученную дисперсию центрифугируют и твердый остаток редиспергируют в бидистилляте (0,1 г в 100 мл). Затем фильтруют через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Размер частиц составляет 83 нм.

Пример 2.

0,1 г предварительно очищенного хитозана (средняя молекулярная масса 10 кДа) растворяют в 100 мл отфильтрованной через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм 1% СН₃СООН. В полученный раствор при перемешивании с помощью механической мешалки (200 об/мин) в течение 2 часов прибавляют 0,1 н. раствор NH₄OH со скоростью 0,2 мл/мин при температуре 20°С до рН 6,9. Полученную дисперсию центрифугируют и твердый остаток редиспергируют в бидистилляте (0,1 г в 100 мл). Затем фильтруют через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Размер частиц составляет 50 нм.

Пример 3.

0,1 г предварительно очищенного хитозана (средняя молекулярная масса 10 кДа) растворяют в 100 мл отфильтрованной через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм 2% СН₃СООН. В полученный раствор при перемешивании с помощью механической мешалки (300 об/мин) в течение 2 часов прибавляют 0,1 н. раствор NH₄OH со скоростью 0,1 мл/мин при температуре 20°С до рН 7,0. Полученную дисперсию центрифугируют и твердый остаток редиспергируют в бидистилляте (0,1 г в 100 мл). Затем фильтруют через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Размер частиц составляет 30 нм.

Изобретение относится к способам получения хитина и его производных, а именно к способам получения низкомолекулярного хитозана и его наночастиц. Способ получения наночастиц низкомолекулярного хитозана включает приготовление раствора предварительно очищенного низкомолекулярного хитозана в фильтрованной 1-2 масс.% водной уксусной кислоте, прибавление растворов гидроксидов щелочных металлов или аммония в течение 2 часов, диспергирование системы с помощью механической мешалки со скоростью 200-300 об/мин при температуре 20°С до рН 6,9-7,0. Далее дисперсию центрифугируют со скоростью 10000 об/мин. Полученный твердый остаток редиспергируют в бидистилляте при механическом перемешивании со скоростью 200-300 об/мин при температуре 20°С. Изобретение позволяет упростить способ получения наночастиц низкомолекулярного хитозана и его аппаратное оформление без образования нежелательных вредных веществ.

Способ получения наночастиц низкомолекулярного хитозана, включающий приготовление раствора, предварительно очищенного низкомолекулярного хитозана в фильтрованной 1-2 мас.% водной уксусной кислоте, прибавление растворов гидроксидов щелочных металлов или аммония в течение 2 ч, диспергирование системы с помощью механической мешалки со скоростью 200-300 об/мин при температуре 20°С до рН 6,9-7,0, по окончании процесса дисперсию центрифугируют со скоростью 10000 об/мин и полученный твердый остаток редиспергируют в бидистилляте при механическом перемешивании со скоростью 200-300 об/мин при температуре 20°С.