[发明专利]一种小尺寸纤维素纳米晶的制备方法

说明书

本发明提供了一种以纤维素为原料制备小尺寸纤维素纳米晶的方法，其特征在于，采用纤维素原料经过酸化水解，得到较大分子的纤维素纳米晶，再用叔丁醇盐对其处理，获得粒径小于50nm的纤维素纳米晶。本发明所采用的方法反应条件温和，易于控制，反应所需原料简单易得，是一种高效的制备小尺寸纤维素纳米晶的方法。

技术领域

本发明涉及一种小尺寸纤维素纳米晶的制备方法。

背景技术

纤维素纳米晶具有优越的性能和表面易修饰的特点，被广泛于废水处理、能源和电子领域。近些年来，纤维素纳米晶不断的被报道用于生物医学领域，例如通过对纤维素纳米晶表面基团修饰，已经开发出基于纤维素纳米晶材料的组织工程支架、基因载体、抗菌抗肿瘤药物载体和催化剂等。纤维素纳米晶具有较低的细胞毒性，已经被证明是一种很有前途的癌症治疗载体(Czaja WK,Young DJ,Kawecki M,Brown RM.The futureprospects ofmicrobial cellulose inbiomedical applications[J].Biomacromolecules,2007；8(1):1-12)。

纤维素纳米晶来源不一样，尺寸不也不一样。纤维素纳米晶的来源决定了纤维素纳米晶的尺寸。来自木头的纤维素纳米晶长度和直径分别为100-300nm和3-5nm(Elazzouzi-Hafraoui S,Nishiyama Y,Putaux J-L,Heux L,Dubreuil F,Rochas C.Theshapeand size distribution of crystalline nanoparticles prepared by acidhydrolysis of nativecellulose[J].Biomacromolecules 2008；9:57–65)。从动物被囊中提取纤维素纳米晶长度和直径分别为1000-1500nm和15-30nm(Peng BL,Dhar N,Liu HL,Tam KC.Chemistry and applications of nanocrystallinecellulose and itsderivatives:a nanotechnology perspective[J].Can J ChemEng 2011；89:1191–206)。

目前，纤维素纳米晶的制备方法主要有物理机械处理法、酶解法、酸解法等。物理机械处理法对设备要求较高，能耗高；酶解法耗时长，成本高。酸解法是当前最常采用的方法。采用浓硫酸酸解法所得到的纤维素纳米晶尺寸较大，且不稳定，严重限制了其在药物载体领域中的应用(Grishkewich N,Mohammed N,Tang J,et al.Recent advances in theapplication of cellulose nanocrystals[J].Current Opinion in Colloid&InterfaceScience,2017,29:32-45.)。纤维素纳米晶作为药物载体时，尺寸较小的纤维素纳米晶更有利于癌细胞内吞作用，提高了药物进入癌细胞的效率，从而提高治疗效率。

在专利CN105777913A中，采用碱溶液对植物纤维素原料进行预处理，然后采用酸解法制备了纤维素纳米晶，其粒径为150-350nm，此方法得到的纤维素纳米晶不能满足纤维素纳米晶作为药物载体时的粒径要求。采用酸解法制备纤维素纳米晶的案例还有很多，但未见到制备出的纤维素纳米晶粒径小于50nm的案例。因此开发小尺寸、粒径分布窄纤维素纳米晶的制备方法，对于拓宽和改进其在癌症治疗中的应用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题为针对现有的酸解法从纤维素原料中制备小尺寸纤维素纳米晶技术的不足，提供了一个有效的制备小尺寸纤维素纳米晶的方法，得到粒径小于50nm的纤维素纳米晶。

本发明通过首先对纤维素原料进行酸化水解，得到较大尺寸纤维素纳米晶，再对其用叔丁醇类强碱进行处理，降低了纤维素纳米晶粒径，实现发明目的。