[发明专利]制备生物高分子纳米颗粒的方法

说明书

本申请是国际申请号为＂PCT/US2007/075901＂，国际申请日为＂2007年8月14日＂，进入中国国家阶段的申请号为＂200780030298.9＂，发明名称为＂制备生物高分子纳米颗粒的方法＂的申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年8月15日提交的美国专利临时专利申请60/837,669号的优先权。

关于联邦政府资助研究的声明：无。

技术领域

本发明涉及一种制备生物高分子纳米颗粒的方法，具体涉及制备淀粉纳米颗粒的方法。

背景技术

美国专利第6,677,386号(对应于WO 00/69916)描述了一种制备生物高分子纳米颗粒的方法,所述生物高分子纳米颗粒的一种形式是淀粉纳米颗粒。在此方法中，使用剪切力使得所述生物高分子增塑,在加工过程中加入交联剂。在加工之后，所述生物高分子纳米颗粒可以分散在水性介质中。所述方法的一种形式能够制得特点为平均粒度小于400纳米的淀粉纳米颗粒。

美国专利第6,677,386号描述了纳米颗粒可以用作基质材料，所述基质材料可以是成膜材料，增稠剂,或者流变改性剂，或者粘合剂或粘合添加剂(增粘剂)。所述纳米颗粒或者其分散体也可利用其阻隔性，作为载体，作为脂肪替代品,或者作为减轻皮肤病的药物。所述纳米颗粒或其分散体的其它应用的例子是用于造纸和包装工业，或者用于农业和园艺。所述纳米颗粒可以在药物中用作赋形剂或载体，它们可以与缓释药物之类的活性物质络合或共价结合。所述纳米颗粒还可加工成较高密度的泡沫材料。

美国专利第6,677,386号所述的纳米颗粒的其它应用可以参见以下文献：(i)美国专利申请公开第2004/0011487号，其描述了使用淀粉作为造纸纸浆中的湿部(wet end)添加剂,或者作为表面上胶剂施用于纸张表面;(ii)美国专利第6,825,252号，其描述了将淀粉用于着色纸张涂料组合物中的粘合剂;(iii)美国专利第6,921,430号，其描述了将淀粉用于环境友好型粘合剂;以及(iv)美国专利申请公开第2004/0241382号，其描述了将淀粉用于生产瓦楞纸板所用的粘合剂中。这些专利和申请的内容，以及本文所提到的所有其它出版物都全文参考结合入本文。

人们可以观察到用美国专利第6,677,386号所述的方法制备的纳米颗粒具有许多的用途。另外，将来还可能发现其他的用途。因此，人们对更大量的生物高分子纳米颗粒的需求将会持续增加。但是，人们担心美国专利第6,677,386号所述的方法可能无法跟上人们对生物高分子纳米颗粒的日益增长需求。

因此，人们需要一种改进的方法来制备更大量的生物高分子纳米颗粒，特别是淀粉纳米颗粒。

发明内容

本发明提供了一种改进的用来制备生物高分子纳米颗粒产品的方法，满足了以上需求。在此方法中，将生物高分子原料和增塑剂加入具有螺杆结构的挤出机的进料区内，利用挤出机内的剪切力对生物高分子原料进行加工,在所述进料区的下游将交联剂加入所述挤出机中。通过挤出模头使得挤出物发泡。

在本发明的一个方面中,所述生物高分子原料和增塑剂分开加入所述进料区中。在本发明的另一个方面，所述挤出机在进料区中具有单螺纹元件(single flight element)。在本发明的另一个方面，所述挤出机具有上游区段、下游区段，以及位于所述上游区段和下游区段之间的中间区段,所述中间区段内的温度保持在高于100℃。

在本发明的另一个方面,所述螺杆结构包括两个或更多个蒸汽密封(steam seal)区段，其中各个蒸汽密封区段具有上游压力产生区段和相邻的下游混合区段。各个上游压力产生区段具有向前传送的螺纹(flight)，各个下游混合区段具有逆向的螺纹。在本发明的另一个方面,挤出机的第一区段内的剪切力大于位于挤出机第一区段下游的相邻的第二区段内的剪切力,将交联剂加入所述挤出机的第二区段内。在本发明的另一个方面,挤出机的第一区段内的剪切力大于位于所述第一区段下游的挤出机反应后区段内的剪切力，所述反应后区段位于所述交联反应已经完成的位置,将水加入所述反应后区段。

所述生物高分子原料可以是淀粉。淀粉的非限制性例子包括马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯(tapioca)淀粉、木薯(cassava)淀粉、大米淀粉、玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、以及任何其它淀粉。在一个实施例中，所述纳米颗粒由基于高支链淀粉的淀粉形成(>95%的支链淀粉,<5%的直链淀粉)。