超临界快速膨胀法制备纳米化辅酶Q10工艺及设备研究

论文摘要

辅酶Q10是一种类维生素物质,具有重要的生理作用和临床应用价值,目前已经在化妆品、医药化工产品和保健产品等许多方面广泛应用,在欧美等发达国家,辅酶Q10是少数几个在保健产品中添加不需要检验的品种之一,市场前景广阔。辅酶Q10为脂溶性化合物,生物利用度低,不利于人体吸收利用,对剂型也有所限制。超临界流体技术,是近年来提出的制备超细粉体材料的新技术。超临界流体快速膨胀技术（Rapid Expansion of Supercritical Solution,RESS）和超临界流体抗溶剂结晶技术（Supercritical Anti-Solvent Crystallization,SAS）研究比较深入。RESS与SAS是两个互补的技术,前者需要溶质在超临界流体里有良好的溶解性,后者要求在超临界流体里不溶解或溶解度很小。历史上对超临界快速膨胀技术的研究已有几十年的,其条件温和,绿色环保,对生物活性强、温度敏感等材料尤为适用,在化工、生物工程、医疗和制药等领域有着广泛的应用前景。但其设备方面,尚有需要改进提高的地方。本文通过RESS过程制备辅酶Q10超细微粒,对设备的主要部件进行优化,对辅酶Q10RESS过程温度、压力、喷嘴直径等参数进行摸索,优化了超临界快速膨胀技术制备超细化装置,掌握了各参数对微粒形态、粒径及粒径分布的影响规律。在设备改造方面:1、采用了全滤膜样品溶解料筒。与传统溶解料筒相比,一方面,新料筒对样品的溶解有很大帮助。溶解过程,也是扩散过程,首先,溶质与溶剂相接触,接触部位溶质溶解在溶剂里,而后,含有溶质的溶剂或浓度较高的溶剂,向其他不含溶质或浓度相对较低的溶剂扩散。新料筒的多孔性,利于扩散的进行,从而加快溶解速度,减少保压保温溶解时间。另一方面,在喷射运行阶段,超临界流体溶解溶质运行,通过滤膜后达到喷嘴,在结晶釜内喷射结晶。一般此过程为定量过程,也就是需要单位时间内通过滤膜的超临界流体的量为定值。新料筒整体都为滤膜,而传统料筒只有下面一块为滤膜,单位时间内一定量超临界流体通过新料筒的速率将比传统料筒慢,减小节流效应,有利于温度的更好控制;2、自行设计制造了可连续进样的负压自动进样及双溶解釜体系。生产中,负压操作相对来说安全性更高,这是本设计采用负压的前提条件。负压自动进样,可以减少生产操作过程人为因素的影响,达到GMP等更高的要求,同时减少工作人员与粉体接触,消弱粉尘尤其是有负面作用物质对人体的损害。双结晶釜的使用,使得生产连续进行,减少器件的拆装,设备损耗减少;3、接收部位旋风收集器的使用。旋风收集器根据流体力学原理自行设计,喷射膨胀后,超临界流体转化为气态,经过旋风收集器使得样品与气体自行分离,样品收集更彻底,收集过程变得方便、简洁,减少污染。旋风收集瓶可在保压运行间隙进行替换,不影响连续作业。在辅酶Q10快速膨胀法制备方面:1、正交试验进行筛选,最终制得最小700nm的微粒,通过各谱图分析得出,其官能团结构没有改变,不影响生理功能;2、经过极差分析,得出对其影响的条件中,溶解釜压力是最主要影响因素,喷嘴直径其次,结晶釜温度改变几乎对粒径的改变没有影响;3、分项对各参数分析得出,主要影响粒径的压力开始变化趋势较大,后变平缓,可选择18～23MPa的溶解压力;喷嘴直径的影响变化趋势比压力更明显,喷嘴直径可在200～150μm范围内进行选择,同时可以对其进行进一步优化,如改变其结构、制造多喷头喷嘴等。本文的研究,为辅酶Q10的超临界快速膨胀制备超细粉体提供了必要的数据基础数据,为超临界快速膨胀技术在实际生产中应用,提供了模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 10理化性质'>1.2 辅酶Q₁₀理化性质
• 10分子式及结构式'>1.2.1 辅酶Q₁₀分子式及结构式
• 10的物理性质'>1.2.2 辅酶Q₁₀的物理性质
• 10的化学性质'>1.2.3 辅酶Q₁₀的化学性质
• 10生物活性'>1.3 辅酶Q₁₀生物活性
• 10的主要作用'>1.4 辅酶Q₁₀的主要作用
• 10的主要应用'>1.5 辅酶Q₁₀的主要应用
• 1.5.1 心血管疾病的辅助药物
• 1.5.2 抗肿瘤作用及提高免疫作用
• 1.5.3 抗皮肤皱纹和延缓皮肤衰老
• 1.5.4 其他用途
• 1.6 当前我国研究现状
• 1.7 超细化方法
• 1.7.1 超细粉碎法
• 1.7.2 气相沉积合成法
• 1.7.3 分子凝胶法
• 1.7.4 固体脂质纳米粒
• 1.7.5 微乳法
• 1.7.6 固体分散体法
• 1.7.7 超临界流体法
• 1.8 超临界流体快速膨胀技术简介
• 1.8.1 超临界流体
• 1.8.2 RESS基本原理
• 1.8.3 超临界快速膨胀技术特点
• 1.8.4 目前RESS技术的主要应用
• 1.9 课题的提出及研究意义
• 1.10 课题的研究内容及其技术路线
• 1.11 本章小结
• 2 RESS动力学基础
• 2.1 引言
• 2.2 成核研究
• 2.2.1 相平衡
• 2.2.2 过饱和度
• 2.2.3 均相成核过程
• 2.3 超临界流体的性质
• 2.3.1 状态方程
• 2.3.2 熵值和焓值的计算
• 2.4 RESS过程的流动模型
• 2溶解性与压力、温度关系'>2.5 超临界CO₂溶解性与压力、温度关系
• 2.6 RESS过程中结晶的形成过程
• 2.6.1 成核过程
• 2.7 RESS过程中成长过程
• 2.7.1 法向生长机制
• 2.7.2 生长速度公式
• 2.8 本章小结
• 3 RESS装置设计
• 3.1 系统整体图及主要部件
• 3.2 RESS法操作流程图
• 3.3 进样系统的设计
• 3.4 溶解釜的设计
• 3.5 结晶釜的设计
• 3.6 旋风收集器的设计
• 3.7 本章小结
• 10粒子'>4 RESS过程制备超细辅酶Q₁₀粒子
• 4.1 实验材料与仪器
• 10的方法'>4.2 RESS制备纳米化辅酶Q₁₀的方法
• 4.3 正交实验设计
• 4.3.1 影响RESS结果的因素的确定
• 4.3.2 因素水平条件的确定
• 10粉体的表征测试方法'>4.4 纳米化辅酶CoQ₁₀粉体的表征测试方法
• 4.4.1 形貌和粒径观测
• 4.4.2 FTIR测试
• 4.4.3 X-ray测试
• 4.4.4 堆密度的测定
• 4.5 实验结果
• 10的形貌和粒径观测结果'>4.5.1 辅酶Q₁₀的形貌和粒径观测结果
• 4.5.2 正交试验结果极差分析
• 4.5.3 最优解预测
• 4.5.4 正交试验结果单因素分析
• 4.5.5 FTIR测试结果
• 4.5.6 X-ray测试结果
• 4.5.7 堆密度的测定
• 4.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢