大孔型硫酸纖維素鈉－聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法
2023-06-12 05:06:26 2
專利名稱：大孔型硫酸纖維素鈉－聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法。
背景技術：
細胞微囊化技術是將活細胞包封在球形的微膠囊內，為細胞提供一個比較理想的生存狀態，同時培養基營養成分和細胞分泌產物能自由通過半透膜，從而達到催化、高密度培養、免疫隔離的目的。目前這項技術已被用於微生物、植物、動物細胞高產連續化培養和人工細胞移植。目前用於細胞微囊化體系主要有海藻酸類、殼聚糖類、聚丙烯酸酯類、瓊脂類等。由Dauzenberg等[1]發明的纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨體系以其機械強度高、膠囊壁薄、物化性能穩定、生物相容性好、製備簡單等優點成為細胞微囊化的一個新研究方向，但是該體系膠囊膜較為緻密，影響傳質性能。底物，如氧氣、營養成分的傳遞，大分子底物的輸送，產物的積累而造成的產物抑制等已成為微膠囊化細胞生長的限制因素。因此改善膠囊膜的結構，提高膠囊膜的傳遞性能是使微膠囊技術用於大規模培養的一個關鍵因素，但是，至今尚未見有關在含水膠囊膜上的致孔技術的報導。
參考文獻1)Dautzenberg，H.，Lukanoff，B.，Holzapfel，G，Tiersche，B.，Jaeger，W.，Schellenberger，A.，Foerster，M.，Verfahren zur Herstellung vonMikrokapseln，DE 4021 050(1992)2)Yao S.J.，Improved Process for Preparation of Sodium Cellulose Sulfate，Chemical Engineering Journal，78(2-3)，199-204(2000)3)沈或，姚善涇，葉子堅，纖維素硫酸鈉的製備方法及工藝條件的研究，化學反應工程與工藝，15(3)，305-313，(1999)4)章小忠，梅樂和，姚善涇，纖維素硫酸鈉的製取反應過程研究及由其製備的微膠囊性能，化學反應工程與工藝，19(3)，254-259(2003)發明內容本發明的目的是提供一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法。
它是將澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.5％澱粉、0.5％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到1％～8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～120分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
本發明的優點1)可獨立調節膜通透性。針對實際應用中的不同要求，通過改變澱粉的種類和數量以改變膠囊膜的特性；2)在改變膜的通透性的同時，不影響膜原有的優良性能，膠囊的強度、膜厚、抗化學溶劑等特性與不添加澱粉致孔劑相比，基本沒有變化；3)所用原料生物相容性好，價廉易得；4)本發明步驟簡單，條件溫和，便於運用和推廣。
具體實施例方式
本發明通過在纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨體系中添加不同種類和不同數量的澱粉作為致孔劑，利用澱粉酶對澱粉的降解作用在膠囊膜上形成一定大小分布的孔徑，在不改變膠囊的其他特性的情況下，允許大小相應的分子通過膠囊膜，達到改善各種底物和產物的透過能力。由此，可以針對實際應用的要求，通過控制致孔劑(澱粉)的量和種類，以實現獨立調整膜的通透性的目的。
實施例1大孔微膠囊的製備將澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.5％澱粉、0.5％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到1％～8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～120分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。纖維素硫酸鈉NaCS，由浙江大學生物工程研究所自製，具體製備方法可參照文獻[2，3，4]。
實施例2可溶性澱粉為致孔劑製備大孔微膠囊將可溶性澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.5％可溶性澱粉、3.5％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到4％～8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～60分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置18～24小時，再次洗滌即可。
實施例3可溶性澱粉為致孔劑製備大孔微膠囊配製1％可溶性澱粉的水溶液，再加入4％纖維素鈉，攪拌3h後，將此溶液通過注射器滴入8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨中，經40min陰陽離子反應得到膠囊，用去離子水洗滌後轉入1～2％澱粉酶中，24h後檢測不出膠囊內澱粉(檢測方法碘液與澱粉溶液顯藍色)，取出膠囊，再次用去離子水洗滌後，在0.9％NaCl溶液中保存。膠囊內的澱粉由於澱粉酶進入而發生降解，澱粉酶的分子量為50,000，通過截留分子量實驗證實，膠囊膜的截留分子量在50,000以上。
實施例4以木薯澱粉為致孔劑製備大孔微膠囊將木薯澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.2％木薯澱粉、2.0％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到2％～6％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～60分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置1～2小時，再次洗滌即可。
實施例5以木薯澱粉為致孔劑製備大孔微膠囊分別配製1.1％、1％、0.75％木薯澱粉的水溶液，再加入4％纖維素鈉，攪拌3h後，將此溶液通過注射器滴入6％的聚二甲基二烯丙基氯化銨中，經40min陰陽離子反應得到膠囊，用去離子水洗滌後轉入1％澱粉酶中，分別在1h、1.5h、16h後檢測不出膠囊內澱粉，取出膠囊，再次用去離子水洗滌後，在0.9％NaCl溶液中保存。膠囊內的澱粉由於澱粉酶進入而發生降解，同時膠囊內外樣品的SDS-PAGE電泳圖譜顯示在50,000處有相同條帶，因此可確認致孔後的膠囊膜截留分子量在50,000以上。
實施例6膠囊膜擴散性能比較由實施例3、5，根據膠囊內澱粉被膠囊外部澱粉酶完全降解的時間可以相對比較膠囊膜的擴散性能，降解時間越短，膠囊膜上的孔越多越大，大分子(澱粉酶)的擴散越快。同類澱粉濃度越高，酶的擴散越快(1.1％、1％、0.75％木薯澱粉被膠囊外澱粉酶降解完全分別需要1h、1.5h、16h)；同樣濃度不同種類澱粉(可溶性澱粉MW＜35』000，木薯澱粉MW＜3』500』000)，分子量越大，擴散越快(1％可溶性澱粉、木薯澱粉完全降解需要24h、1.5h)。通過澱粉的濃度、種類可控制膜的擴散性能。
實施例7各種分子在大孔微膠囊中擴散的區別由實施例1、2通過對不同種類澱粉(可溶性澱粉、木薯澱粉)在微膠囊上致孔的研究發現，在相同濃度下，澱粉顆粒的分子量越大，其製得的孔徑就越大，對於大分子物質(澱粉酶等)的擴散就越快；而小分子(胺基酸等)的擴散表明，加入致孔劑後及致孔劑的種類對擴散係數增加的影響不是很大，由此可以看出澱粉在膜生成時含量較小，在膜中的作用只是增大了膜的孔徑，而對膜孔隙率的影響相對較小。
實施例8不同濃度澱粉對微膠囊強度的影響致孔劑澱粉濃度控制在1％的範圍時，大孔微膠囊和未加致孔劑的微膠囊的正面破裂壓力都在3～7N，因為澱粉在膜中的含量較少，基本上對膜的機械強度不構成影響。
權利要求
1.一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於將澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.5％澱粉、0.5％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到1％～8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～120分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
2.根據權利要求1要求所述的一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於將澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.5％澱粉、3.5％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到4％～8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～60分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
3.根據權利要求1要求所述的一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於將澱粉、纖維素硫酸鈉配製成1％澱粉、4％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到6％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1％的澱粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
4.根據權利要求2要求所述的一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於當所說澱粉採用可溶性澱粉時，所得膠囊經洗滌後，轉入1％的澱粉酶溶液中放置18～24小時，再次洗滌即可。
5.根據權利要求2要求所述的一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於當所說澱粉採用木薯澱粉時，所得膠囊經洗滌後，轉入1％的澱粉酶溶液中放置1～2小時，再次洗滌即可。
6.根據權利要求3要求所述的一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於當所說澱粉採用可溶性澱粉時，所得膠囊經洗滌後，轉入1％的澱粉酶溶液中放置20小時，再次洗滌即可。
7.根據權利要求3要求所述的一種大孔型硫酸纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法，其特徵在於當所說澱粉採用木薯澱粉時，所得膠囊經洗滌後，轉入1％的澱粉酶溶液中放置1.5小時，再次洗滌即可。
全文摘要
本發明公開了一種大孔型硫酸纖維素鈉－聚二甲基二烯丙基氯化銨生物微膠囊的製備方法。它是將澱粉、纖維素硫酸鈉配製成0.7％～1.5％澱粉、0.5％～5％纖維素硫酸鈉的混合溶液，該混合物為體系的聚陰離子溶液，將此溶液滴入到1％～8％的聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液中，由陰陽離子界面反應成囊，反應時間為40～120分鐘，所得膠囊經洗滌後，轉入1～2％的澱粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。本發明可獨立調節膜通透性，針對實際應用中的不同要求，通過改變澱粉的種類和數量以改變膠囊膜的特性；在改變膜的通透性的同時，不影響膜原有的優良性能，膠囊的強度、膜厚、抗化學溶劑等特性與不添加澱粉致孔劑相比，基本沒有變化；所用原料生物相容性好，價廉易得；本發明步驟簡單，條件溫和，便於運用和推廣。
文檔編號B01J13/02GK1586705SQ200410053010
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月16日 優先權日2004年7月16日
發明者姚善涇, 張俊, 關怡新, 林東強 申請人:浙江大學