一種乳化/內部凝膠化製備海藻酸鈣凝膠珠的方法
2024-03-26 21:59:05
專利名稱：一種乳化/內部凝膠化製備海藻酸鈣凝膠珠的方法
技術領域：
本發明涉及一種乳化/內部凝膠化製備海藻酸鈣凝膠珠的方法。具體地說，是採用將海藻酸鈉和難溶性鈣鹽分散到油相中，經乳化成油包小型乳狀液，再通過降低體系的pH解離出難溶性鈣鹽中的鈣離子引發海藻酸鈉的凝膠化反應，生成海藻酸鈣凝膠珠。
海藻酸鈣凝膠珠是七十年代以來應用最廣泛的細胞固定化材料，近年來又有大量以其作為生化藥物控制釋放載體的報導。早期的海藻酸鈣凝膠珠是通過離子型多糖海藻酸鈉經過噴嘴如注射器滴入鈣離子溶液的方法來製備的。它們被用於許多生物材料的固定化，如動物細胞、酵母細胞等，但這種方法製備的凝膠珠產量十分有限，粒徑一般大於1mm，極大限制了該材料的實際應用。為提高海藻酸鈣凝膠珠產量，八十年代同軸噴氣裝置[3]和靜電滴定裝置[4]被發明，但需要多個注射器同時滴定，設備十分複雜，而且凝膠珠粒徑受注射器針頭內徑和溶液粘度的限制明顯。因此採用注射器滴定的方法製備海藻酸鈣凝膠珠難以滿足大規模細胞固定化技術的要求，如工業發酵、細胞培養大規模載體、藥物控制釋放載體等。乳化/內部凝膠化法(Beaulieu C et al.1992，3839～45及Beaulieu C et al.1995，43644～650)採用難溶性鈣鹽代替氯化鈣水溶液，經乳化可製備出球形度較好、粒徑在200～1000μm的海藻酸鈣凝膠珠，但凝膠珠粒徑分布較寬，且呈現多區間分布，無法滿足生物醫學領域應用中保持物質活性和對顆粒均勻性的要求。
本發明的目的是提供一種乳化/內部凝膠化製備海藻酸鈣凝膠珠的方法。採用這種方法可以製備產量高、球型度好，表面光潔度高、粒徑分布窄的海藻酸鈣凝膠珠。
為了實現上述目的，本發明針對乳化/內部凝膠化法存在的問題，採用新的分散體系和表面活性劑以乳化/內部凝膠化方法製備了產量高、球型度好，表面光潔度高、粒徑分布窄的海藻酸鈣凝膠珠。乳化/內部凝膠化方法的原理是將海藻酸鈉溶液和難溶性鈣鹽碳酸鈣、乳酸鈣、草酸鈣顆粒分散到油相的液體石蠟中，在合適的表面活性劑Span 85作用下形成油包水(W/O)型乳狀液。然後通過降低體系的pH解離出難溶性鈣鹽中的鈣離子而引發海藻酸鈉的凝膠化反應，生成海藻酸鈣凝膠珠。本發明的凝膠珠製備過程及參數如下在帶有冷卻攪拌混合裝置的反應罐中，將含有0.05～0.1mol/L難溶鈣鹽均勻分散到0.5～3％(w/v)海藻酸鈉溶液中，然後將混合液分散到含有0.5～2.5％Span 85的液體石蠟中，水油相體積比在1∶2～1∶7之間，在100～500rpm的轉速下攪拌大約15-40min。以冰醋酸為凝膠引發劑調節體系的pH在4.0-6.5之間，繼續攪拌5-20min，即可得到海藻酸鈣凝膠珠。
下面通過實施例對本發明的技術給予進一步的說明。
實施例海藻酸鈣凝膠珠的製備0.06mol/L難溶鈣鹽均勻分散到0.6(w/v)海藻酸鈉溶液中，然後將混合液分散到含有0.6％Span 85的液體石蠟中，水油相體積比為1∶2.5，在150rpm的轉速下攪拌15min。以冰醋酸為凝膠引發劑調節體系的pH為4.2，繼續攪拌5min製備的海藻酸鈣凝膠珠的外觀形態規整，球型度高、表面光潔度高、粒徑分布窄，與滴定法製備的凝膠珠具有同樣的球型度和表面光潔度。
用上述方法製備海藻酸鈣凝膠珠產量可以達到20L/h，並可以根據實際需要進行放大。
另外，在上述實施例中，通過電機攪拌速度實現對製備海藻酸鈣凝膠粒徑大小的調控，在上述的製備條件下可以獲得較窄的粒徑分布100-500μ，因此可以根據包埋物的需要製備不同粒徑的凝膠珠。
由上述可知，本發明由於採用了乳化/內部凝膠化方法，製備規模由原來的60-100ml/h提高到20L/h。並且，可以進一步採用了低溫保護技術，固定化細胞和生化藥物保持了良好的生物活性。另外，本發明的技術採用生物相容性良好的材料，無毒無刺激性，對固定化物質活性無傷害，適用於製藥工業、食品工業和其它生物技術領域。
權利要求
1.一種乳化/內部凝膠化製備海藻酸鈣凝膠珠的方法，其特徵在於採用以海藻酸鈉和難溶鈣鹽為分散相，液體石蠟為分散介質，Span85為表面活性劑，以冰醋酸為凝膠引發劑的乳化體系，進行乳化/內部凝膠化反應。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於難溶鈣鹽為碳酸鈣、乳酸鈣或草酸鈣。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述分散相是將含有0.05～0.1mol/L難溶鈣鹽均勻分散到0.5～3％(w/v)海藻酸鈉溶液中。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述分散介質是將混合液分散到含有0.5～2.5％Span 85的液體石蠟中，水油相體積比在1∶2～1∶7之間。
5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於以冰醋酸調節體系的pH在4.0-6.5之間。
全文摘要
一種乳化/內部凝膠化製備海藻酸鈣凝膠珠的方法,其特徵在於採用以海藻酸鈉和難溶鈣鹽為分散相,液體石蠟為分散介質,Span85為表面活性劑,以冰醋酸為凝膠引發劑的乳化體系,進行乳化/內部凝膠化反應。利用這種方法可以產量高、球型度好,表面光潔度高、粒徑分布窄的海藻酸鈣凝膠珠。
文檔編號C08L5/04GK1374338SQ01109449
公開日2002年10月16日 申請日期2001年3月12日 優先權日2001年3月12日
發明者劉群, 馬小軍, 劉袖洞 申請人:中國科學院大連化學物理研究所