一种花粉纳米多孔微球及其制备方法与应用与流程

• 花匠小妙招
• 2024-11-28 05:00

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种花粉纳米多孔微球及其制备方法与应用。

背景技术：

芍药属（paeonial.）主要包括芍药组和牡丹组，其花粉为长椭球形至椭球形，极轴长度为30.69~46.25um，赤道轴长度为19.49~25.71um；极赤比为1.85~2.26；三条萌发沟，具沟膜；表面多饰孔，网眼直径0.2~1.84um不等（曾秀丽,代安国,李青,次仁卓嘎,龚君华,谢玲.部分牡丹花粉粒超微结构的研究初报[j].四川农业大学学报(4):466-470.）。

芍药属花卉芍药、牡丹在我国有悠久的栽培历史，有如下优点：在洛阳和菏泽有大规模的商用种植，材料来源稳定，且采集花粉不破坏花器主体，不影响花卉观赏价值；花期较长，花器直径大，便于商业化采集花粉；雄蕊众多，花粉产量大；花期结束，花器往往被当做废弃物剪掉丢弃，造成资源浪费。

一般情况下，花粉壁的主要成分为孢粉素、纤维素和果胶质。其中孢粉素具有耐酸碱、耐降解的特性。所以多数花粉的破壁需要苛刻的条件，如强酸、强碱、超声、超细研磨等。而芍药属花粉则加工工艺简单、效果良好，适宜于制备天然纳米多孔微球。

纳米多孔微球材料因自身独特的结构特点如高吸附性、大比表面积、大孔隙率、低密度的特征为人们所关注，广泛应用于建筑建材、载人航天、能源、环保、生物医药等领域。而天然纳米多孔微球材料更因其生物可降解性、友好的环境相容性而成为生物医药、化妆品等领域的首选，用于制备药物载体、缓释剂载体等。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种花粉纳米多孔微球的制备方法，该方法具有材料来源可靠、广泛、成本低廉；制备工艺简单易操控；试剂安全可靠，环境友好度高；所得材料生物相容性极佳的优点。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的花粉纳米多孔微球。

本发明的再一目的在于提供上述花粉纳米多孔微球的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种花粉纳米多孔微球的制备方法，包含如下步骤：

（1）对花粉进行预处理以初步抑制花粉萌发，然后过筛；

（2）采用体积分数为75~100%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉5~15min；离心，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用微碱溶液处理8~15min；离心，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉进行漂洗；然后干燥，得到花粉纳米多孔微球；

步骤（1）中所述的预处理的方式优选为烘干、微波处理和射线处理中的至少一种，其中，预处理的目的是抑制花粉萌发，因为花粉一旦萌发，其花粉内容物成分将发生变化，不利于溶出；

所述的烘干的温度优选为60~120℃；

步骤（1）中所述的过筛的目数优选为200目，通过过筛去除花丝、药壁等杂质；

步骤（1）中所述的花粉优选选择健康的芍药属（芍药组、牡丹组）正常花期内的花朵进行采集；

步骤（1）中所述的花粉的采集方式优选为：人工采集、吸尘器采集和生物采集中的至少一种；

所述的人工采集的具体操作优选为：

用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；

所述的吸尘器采集的具体操作优选为：

在吸尘器中放置采集袋，用吸尘器对准花蕊抽吸，将花粉、花药吸入；此方法在花药未完全开裂并释放花粉时不适用；

所述的生物采集的具体操作优选为：

在封闭的大棚环境中放养蜜蜂等授粉昆虫，收集其采集的花粉备用；此方法可避免花粉混杂，亦可节约大量人力，但是成本较高；

步骤（2）中所述的浸泡的条件优选为采用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min；

步骤（3）中所述的微碱溶液优选为浓度为2.0×10－3mol/l~5.0×10－3mol/l的碳酸钠（na2co3）溶液或ph等效于浓度为2.0×10－3mol/l~5.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液的其他碱溶液；

步骤（3）中所述的微碱溶液进一步优选为浓度为2.0×10－3mol/l~4.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液或ph等效于浓度为2.0×10－3mol/l~4.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液的其他碱溶液；

步骤（3）中所述的微碱溶液更进一步优选为浓度为2.0×10－3mol/l的碳酸钠液；

步骤（3）中所述的微碱处理的时间优选为10min；

步骤（4）中所述的漂洗的方式优选为：将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉与水混合进行漂洗，离心，弃上清；

步骤（4）中所述的漂洗的次数优选为2~3次；

步骤（4）中所述的干燥的方式优选为自然干燥、烘干或者冻干；

步骤（2）、（3）和（4）中所述的离心的条件优选为2500~4000转/min离心30s~2min；

步骤（2）、（3）和（4）中所述的离心的条件进一步优选为3000转/min离心1min；

一种花粉纳米多孔微球，通过上述制备方法制备得到；

所述的花粉纳米多孔微球在生物医药、化妆品领域中的应用；

本发明对新鲜采集的花粉先进行预处理以初步抑制花粉萌发并保持花粉活力，然后采用乙醇溶液进一步处理花粉使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并促进后续微碱处理效果。随后采用微碱溶液处理花粉使得中的内容物完全溶出，进而得到完整、中空的花粉纳米多孔微球。

其中，微碱溶液的浓度至关重要，低于2.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液并不能令花粉内壁部分降解并溶出内容物，而浓度为2.0×10－3mol/l以上的碳酸钠溶液可令花粉内壁部分降解并溶出内容物，但是随着浓度的升高和时间的延长，花粉内壁的降解率逐渐升高并出现坍塌，导致制备率渐次下降。其中，碳酸钠（na2co3）溶液超过5.0×10－3mol/l，则花粉会完全坍塌。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明所采用的原料为芍药属花粉。芍药属花卉在国内有规模化、商业化种植，尤其是河南省洛阳市和山东省菏泽市，来源稳定可靠。花粉采集即使用剪刀剪去雄蕊，残余的雄蕊亦不影响花卉的观赏价值。花卉在花期结束时为了避免产生种子大量消耗养分，一般做剪除丢弃处理，本发明可进一步变废为宝，提升花卉的综合价值。

（2）本发明工艺简单易控制。芍药属花粉壁对碱的耐受性远不如其它花粉，微碱即可令其部分降解，得到成品率较高的产品，其中，微球制备产率达80%以上，制备率较高。

（3）本发明所用试剂为乙醇和极低浓度碳酸钠，安全性高，环境友好性好，废水易处理，基本上不会对环境造成危害。

（4）本发明制备的微球因其天然可降解属性，生物相容性极佳。在小鼠毒性实验中能够耐受不出现任何明显的症状。预期的心脑血管堵塞完全没有出现。

（5）因本发明去除了多数花粉的内容物，大大减少了花粉的致敏原，使其安全性得到进一步提高。

附图说明

图1是未经任何处理、直接切割后的花粉的扫描电镜图；其中，a：放大倍数7000×，b：8000×。

图2是实施例1制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图；其中，a：放大倍数1500×，b：放大倍数6000×。

图3是实施例2制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图（1000×）。

图4是实施例3制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图（500×）。

图5是对比实施例1制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图（2500×）。

图6是对比实施例2制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图（930×）。

图7是对比实施例3制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图（2000×）。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉60℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为2.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理10min；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，3000转离心1min，弃上清，并重复漂洗一次；然后60℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

实施例2

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉60℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为3.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理10min；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，3000转离心1min，弃上清，并重复漂洗一次；然后60℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

实施例3

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉60℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为4.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理10min；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，3000转离心1min，弃上清，并重复漂洗一次；然后60℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

实施例4

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉80℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为100%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉5min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后2500转/min离心2min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为2.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理8min；然后2500转/min离心2min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，2500转离心2min，弃上清，并重复漂洗一次；然后120℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

实施例5

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉120℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为95%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉15min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后4000转/min离心0.5min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为2.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理15min；然后4000转/min离心0.5min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，4000转离心0.5min，弃上清，并重复漂洗两次；然后80℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

对比实施例1

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉60℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为1.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理10min；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，3000转离心1min，弃上清，并重复漂洗一次；然后60℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

对比实施例2

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉60℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为5.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理10min；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，3000转离心1min，弃上清，并重复漂洗一次；然后60℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

对比实施例3

（1）选择健康的牡丹组正常花期内的花朵采集花粉，具体方法为用镊子或者剪刀将雄蕊花丝剪断，然后倒入采集袋收集；将采集的花粉60℃烘干以初步抑制花粉萌发，防止花粉内容物成分发生变化；然后200目过筛，去除花丝、药壁等杂质；

（2）用体积分数为75%的乙醇溶液浸泡过筛后的花粉10min，使得花粉彻底杀死并保持花粉形状和结构的完整，并利于后续微碱处理效果；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（3）将步骤（2）中乙醇溶液浸泡后的花粉采用浓度为10.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理10min；然后3000转/min离心1min，弃上清；

（4）将步骤（3）中微碱溶液处理后的花粉加入到蒸馏水中进行漂洗，3000转离心1min，弃上清，并重复漂洗一次；然后60℃烘干，得到花粉纳米多孔微球。

效果实施例

（1）扫描电镜实验

将未经处理的花粉、实施例1~3以及对比实施例1~3制得的花粉纳米多孔微球进行扫描电镜观察，具体方法如下：于载玻片上用单面保安刀片随机切割，然后在sbc-12小型粒子溅射仪（北京中科科仪）上喷金，phenompure台式扫描电镜（飞纳）上观察、拍照。对照花粉干燥后不做其它任何处理，仅于载玻片上用单面保安刀片随机切割，喷金、扫描电镜观察拍照。

图1是未经任何处理、直接切割后的花粉的扫描电镜图，从图中可以看出，花粉内充满内容物。

图2是实施例1制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图，从图中可以看出，采用浓度为2.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理，可以使花粉内的内容物完全溶出，且保持花粉不坍塌，产率大80%以上。

图3实施例2制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图，从图中可以看出，采用浓度为3.0×10－3mol/l的碳酸钠液处理，可以使花粉内的内容物完全溶出，但是花粉出现坍塌。

图4是实施例3制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图，从图中可以看出，采用浓度为4.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液处理，可见花粉壁降解程度加深，花粉坍塌比例进一步增多。

图5是对比实施例1制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图，从图中可以看出，采用浓度为1.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液处理花粉，无法使花粉内的内容物完全溶出。

图6是对比实施例2制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图，从图中可以看出，采用浓度为5.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液处理，可见花粉壁降解过度，出现大量坍塌。

图7是对比实施例3制得的花粉纳米多孔微球切割后的扫描电镜图，从图中可以看出，采用浓度为10.0×10－3mol/l的碳酸钠溶液处理，可见花粉壁降解过度，几乎全部坍塌。

（2）小鼠毒性实验

取10只小白鼠（购自河南省实验动物中心，体重30g，年龄50天），采用尾静脉注射方式，将实施例1制得的花粉纳米多孔微球稀释至浓度为50万粒/ml，然后，每小时注射1次，每次0.1ml，连续注射4次总计0.4ml（20万粒花粉）。

实验结果发现：注射过程中以及注射后小鼠能够耐受，不出现任何明显的症状。预期的心脑血管堵塞完全没有出现。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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