專利名稱：膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體及其制備方法。
技術背景固定化細胞載體是近三十年來發(fā)展起來的一種新型功能高分子材料。固定 化細胞載體球可通過包埋、共價鍵來結合植物、動物、微生物細胞等生物活性 物質(zhì)。因而具有良好的操作性能和生產(chǎn)性能，可應用于多種領域。國內(nèi)外學者對固定化細胞載體的研究十分重視。中國專利CN1408859公開了一種青霉素酰化酶固定化載體及其制備方法，以表面活性劑作為分散劑，以 乙烯基化合物為單體，采用反相懸浮技術進行交聯(lián)聚合，從而獲得青霉素?；?酶固定化載體；中國專利CN1076488公開了聚乙烯醇微生物或酶固定化載體的 制備方法及其應用；中國專利CN1353184公開了功能泡沬塑料微生物固定化載 體及其制備和應用；中國專利CN85101484公開了一種含海帶膠和碳酸鈣的固定 化細胞載體及其制備方法；中國專利CN91100809. 8公開了固定化細胞用陶瓷載 體及制備方法；中國專利CN1478891公開了活性炭復合親水性聚氨酯泡沫微生 物固定化載體；中國專利CN99113758. 2公開了卡拉膠和葡甘露聚糖復配的固定 化細胞載體；中國專利CN1275619、中國專利CN1234444等公開了卡拉膠與葡聚 甘露聚糖或魔芋多糖復配的固定化細胞載體的制備及其應用。單一卡拉膠或卡拉膠與葡聚甘露聚糖或魔芋多糖等制成的固定化細胞載體 球固化溫度高、機械強度差、耐酸性較差，限制了其在固定化細胞中的應用。 膨潤土是一種天然產(chǎn)物，它是一種含水富鎂鋁的硅酸鹽礦物，它是表面積很大 的極薄的片狀晶體，化學通式為[(Al2—xMg) 2] [Si04010]2' [,2] 'nHA其
晶體結構由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體形成夾心薄片結構，薄片表面的凈負電荷使它們能夠吸引Na+、 Ca2—、 Mg"或Zr^等陽離子，這些陽離子易被其 它有機或無機陽離子交換，因此經(jīng)常用來對高聚物進行改性。有機單體進入膨 潤土層間原位聚合或聚合物直接插入膨潤土層間，導致膨潤土片層間距離增大 甚至剝離而均勻分散于聚合物基體中，形成插層型或剝離型納米復合材料。同 時，膨潤土的資源豐富，廣泛應用于冶金、石油、鑄造、食品、化工、環(huán)保及 其他工業(yè)部門。因此以膨潤土、卡拉膠與瓜爾豆膠為原料制備的固定化細胞載 體的是本發(fā)明的目的所在。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固 定化細胞載體；該膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體是指以膨潤土、 復合生物多糖為材料制備的高分子球體；其具有機械強度高、PH適用范圍寬、 熱穩(wěn)定性強、無毒、生物相容性好等優(yōu)點，可作為固定化細胞的載體應用于食 品、生物醫(yī)學、生物工程、環(huán)境科學以及化工生產(chǎn)等不同領域。本發(fā)明要解決的另一個技術問題是提供一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固 定化細胞載體的制備方法。為解決上述第一個技術問題，本發(fā)明一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定 化細胞載體，是由下述體積份數(shù)的原料制成膨潤土懸浮水溶液 40-60份；復合多糖水溶液 40-60份；氯化鉀水溶液 120-180份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0. 02 0. 04克/毫升；所述的復合多糖 水溶液的濃度是0.024 0.048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其
中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 0.8 1.2;所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為1. 5 2. 5%。所述的復合多糖水溶液是復合多糖在80 12(TC的水中溶解后，降溫保持在 55 65。C的濃度是0. 024 0. 048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠混合水溶液。為解決上述第二個技術問題，本發(fā)明一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定 化細胞載體的制備方法，該方法是以卡拉膠、瓜爾豆膠與膨潤土為原料，氯化 鉀水溶液為固化劑制備具有較好性能的固定化細胞載體，包括如下具體步驟1) 選用下述體積份數(shù)的原料膨潤土懸浮水溶液 40-60份；復合多糖水溶液 40-60份；氯化鉀水溶液 120-180份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0.02 0.04克/毫升；所述的復合多糖 水溶液的濃度是0.024 0.048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其 中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 0.8 1.2;所述的氯化鉀水溶液的重量百分 濃度為1. 5 2. 5%;2) 在溫度為55°C 65°C、轉速為500 600轉/分鐘的條件下，將復合多糖 水溶液加入到膨潤土懸浮水溶液中，保持溫度在55'C 65。C之間25 35分鐘， 然后冷卻至4(TC，備用；3) 在12C) 150轉/分鐘的轉速下，將上述步驟2)制得的混合溶液加入到 3 5。C的氯化鉀水溶液中，固化2 5小時；4) 過濾去除氯化鉀水溶液，用生理鹽水洗滌2 4次，在-15 -25i:的條 件下真空干燥，即制得膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體。進一步地，所述的膨潤土懸浮水溶液的制備方法是將膨潤土置于水中，在20 25。C、 40Hz的條件下，用超聲波超聲分散8 12分鐘。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點1. 本發(fā)明是以卡拉膠、瓜爾豆膠等復合生物多糖及膨潤土為原料，氯化鉀 水溶液為固化劑，制備出固定化細胞載體球。該載體固化溫度低、機械強度高、 耐酸堿性強，在pH2-11環(huán)境下穩(wěn)定，使用范圍寬，無毒、生物相容性好，具有 良好的操作性能、生產(chǎn)性能、耐熱性能和反應特性。2. 本發(fā)明卡拉膠、瓜爾豆膠為植物多糖，膨潤土為礦物質(zhì)，資源豐富，降 低了成本。


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明 圖1為本發(fā)明產(chǎn)品材料表面的電子顯微鏡掃描(SEM)照片； 圖2為本發(fā)明產(chǎn)品材料內(nèi)部的電子顯微鏡掃描(SEM)照片。
具體實施方式
實施例1一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體，是由下述體積份數(shù)的原料制成膨潤土懸浮水溶液 40份；復合多糖水溶液 40份；氯化鉀水溶液 120份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0.02克/毫升；所述的復合多糖水溶液 的濃度是0. 024克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 0.8;所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為1.5%;所述的復合多糖水溶液是復合多糖在80。C的水中溶解后，降溫保持在55°C 的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液。一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體的制備方法，包括如下步驟1) 選用下述體積份數(shù)的原料膨潤土懸浮水溶液 40份；復合多糖水溶液 40份；氯化鉀水溶液 120份；將膨潤土置于水中，在2(TC、 40Hz的條件下，用超聲波超聲分散8分鐘制 備出濃度是0. 02克/毫升的膨潤土懸浮水溶液；所述的復合多糖水溶液是濃度為0. 024克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合 水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 0.8;所述的復合多糖水溶液是 復合多糖在80。C的水中溶解后，降溫保持在55。C的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水 溶液；所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為1. 5%;2) 在溫度為55'C、轉速為500轉/分鐘的條件下，將溫度為55"C的卡拉膠 和瓜爾豆膠的混合水溶液加入到膨潤土懸浮水溶液中，保持溫度在55°C，持續(xù) 25分鐘，然后冷卻至4(TC，備用；3) 在120轉/分鐘的轉速下，將上述步驟2)制得的混合溶液滴入到3。C的 氯化鉀水溶液中，固化2小時；4) 過濾去除氯化鉀水溶液，用生理鹽水洗滌2次，在-15"C的條件下真空 干燥，即制得膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體。
實施例2一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體,是由下述體積份數(shù)的原料制成膨潤土懸浮水溶液 60份；復合多糖水溶液 60份；氯化鉀水溶液 180份;所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0.04克/毫升；所述的復合多糖水溶液的濃度是0. 048克/亳升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 1.2;所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為2. 5%;所述的復合多糖水溶液是復合多糖在120。C的水中溶解后，降溫保持在65 °C的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液。一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體的制備方法，包括如下步驟1)選用下述體積份數(shù)的原料膨潤土懸浮水溶液 60份；復合多糖水溶液 60份；氯化鉀水溶液 180份；將膨潤土置于水中，在25。C、 40Hz的條件下，用超聲波超聲分散12分鐘 制備出濃度是0. 04克/毫升的膨潤土懸浮水溶液；所述的復合多糖水溶液是濃度為0. 048克Z毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合 水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 1.2;所述的復合多糖水溶液是 復合多糖在12(TC的水中溶解后，降溫保持在65r的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合 水溶液；所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為2. 5%;2) 在溫度為65。C、轉速為600轉/分鐘的條件下，將溫度為65。C的卡拉膠 和瓜爾豆膠的混合水溶液加入到膨潤土懸浮水溶液中，保持溫度在65°C，持續(xù) 35分鐘，然后冷卻至4(TC，備用；3) 在150轉/分鐘的轉速下，將上述步驟2)制得的混合溶液滴入到5。C的 氯化鉀水溶液中，固化5小時；4) 過濾去除氯化鉀水溶液，用生理鹽水洗滌4次，在-25'C的條件下真空 干燥，即制得膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體。實施例3一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體，是由下述體積份數(shù)的原料制成膨潤土懸浮水溶液 50份；復合多糖水溶液 50份；氯化鉀水溶液 150份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0.03克/毫升；所述的復合多糖水溶液 的濃度是0. 036克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 1;所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為2%;所述的復合多糖水溶液是復合多糖在IO(TC的水中溶解后，降溫保持在60 。C的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液。一種膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體的制備方法，包括如下步
驟1) 選用下述體積份數(shù)的原料膨潤土懸浮水溶液 50份；復合多糖水溶液 50份；氯化鉀水溶液 150份；將膨潤土置于水中，在23°C、 40Hz的條件下，用超聲波超聲分散10分鐘制備出濃度是0. 03克/毫升的膨潤土懸浮水溶液；所述的復合多糖水溶液是濃度為0. 036克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 1;所述的復合多糖水溶液是復合多糖在IO(TC的水中溶解后，降溫保持在6(TC的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水 溶液；所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為2%;
2) 在溫度為6(TC、轉速為550轉/分鐘的條件下，將溫度為6(TC的卡拉膠 和瓜爾豆膠的混合水溶液加入到膨潤土懸浮水溶液中，保持溫度在6(TC，持續(xù) 30分鐘，然后冷卻至40。C，備用；3) 在135轉/分鐘的轉速下，將上述步驟2)制得的混合溶液滴入到4t:的 氯化鉀水溶液中，固化4小時；4) 過濾去除氯化鉀水溶液，用生理鹽水洗滌3次，在-2(TC的條件下真空 干燥，即制得膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體。對實施例1、 2、 3所制得的產(chǎn)品進行電子顯微鏡掃描觀察證實，球體內(nèi)部 均呈三維網(wǎng)狀結構，表面呈多孔蜂窩狀結構，表面有許多小的突起，載體球形 態(tài)均一，直徑3-5mm;機械強度為1. 80 kg/g; X射線衍射證實膨潤土完全剝離；
DSC證實膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體分解溫度為243.8i:;載體 在pH2 ll環(huán)境下較穩(wěn)定。顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并 非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述 說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施 方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動 仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
權利要求
1、膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體，其特征在于，是由下述體積份數(shù)的原料制成膨潤土懸浮水溶液 40-60份；復合多糖水溶液 40-60份；氯化鉀水溶液 120-180份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0.02～0.04克/毫升；所述的復合多糖水溶液的濃度是0.024～0.048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5∶0.8～1.2；所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為1.5～2.5％。
2、 根據(jù)權利要求1所述的膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體，其 特征在于所述的復合多糖水溶液是復合多糖在80 12(TC的水中溶解后，降溫 保持在55 65。C的濃度是0. 024 0. 048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠混合水溶 液。
3、 膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體的制備方法，其特征在于，包括如下步驛1)選用下述體積份數(shù)的原料膨潤土懸浮水溶液 40-60份；復合多糖水溶液 40-60份；氯化鉀水溶液 120-180份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0. 02 0. 04克/毫升； 所述的復合多糖水溶液的濃度是0.024 0.048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆 膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5: 0.8 L2;所述的復合 多糖水溶液是復合多糖在80 120。C的水中溶解后，降溫保持在55 65i:的濃度是0. 024 0. 048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠混合水溶液； 所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為1. 5 2. 5%;2) 在溫度為55°C 65°C、轉速為500 600轉/分鐘的條件下，將復合多糖 水溶液加入到膨潤土懸浮水溶液中，保持溫度在55t: 65'C之間25 35分鐘， 然后冷卻至4(TC，備用；3) 在120 150轉/分鐘的轉速下，將上述步驟2)制得的混合溶液加入到 3 5'C的氯化鉀水溶液中，固化2 5小時；4) 過濾去除氯化鉀水溶液，用生理鹽水洗滌2 4次，在-15 -25。C的條 件下真空干燥，即制得膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體。
4、根據(jù)權利要求3所述的膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體的制 備方法，其特征在于所述的膨潤土懸浮水溶液的制備方法是將膨潤土置于 水中，在20 25。C、 40Hz的條件下，用超聲波超聲分散8 12分鐘。
全文摘要
膨潤土、生物多糖復合凝膠固定化細胞載體，它是由下述體積份數(shù)的原料制成膨潤土懸浮水溶液40-60份；復合多糖水溶液40-60份；氯化鉀水溶液120-180份；所述的膨潤土懸浮水溶液的濃度是0.02～0.04克/毫升；所述的復合多糖水溶液的濃度是0.024～0.048克/毫升的卡拉膠和瓜爾豆膠的混合水溶液，其中卡拉膠和瓜爾豆膠的重量比為5∶0.8～1.2；所述的氯化鉀水溶液的重量百分濃度為1.5～2.5％。本發(fā)明以膨潤土、復合生物多糖為材料制備的高分子球體；其具有機械強度高、pH適用范圍寬、熱穩(wěn)定性強、無毒、生物相容性好等優(yōu)點；可作為固定化細胞的載體應用于食品、生物醫(yī)學、生物工程等不同領域。
文檔編號C12N11/04GK101157914SQ20071015190
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權日2007年9月20日
發(fā)明者健 姚, 繼 張, 張生堂, 梁俊玉, 王云普, 王文強 申請人:西北師范大學