] -(外層）多孔殼的二氧化硅含量介于（約）0.1和（約）1M，優(yōu)選（約）0.5和 (約）0· 8M之間；
[0027] -混雜藻酸鈣-二氧化硅的中間層形成于多孔核和（外層）多孔殼之間；
[0028] -珠粒中包載或囊封的組分或生物活性物質(zhì)優(yōu)選是在細(xì)胞、組織、器官或生物底物 (優(yōu)選植物或動(dòng)物，更優(yōu)選哺乳動(dòng)物（包括人類）細(xì)胞、組織或器官）上具有生物活性作用 (如治療、營(yíng)養(yǎng)、美容或生物化學(xué)（合成代謝或分解代謝）活性）的生物或有機(jī)物質(zhì)或是細(xì) 胞，優(yōu)選這種生物活性物質(zhì)選自由酶、（單克?。┛贵w、（單克?。┛贵w的抗原結(jié)合部分、激 素、維生素、活性藥物（即，胰島素）或前藥或整個(gè)細(xì)胞，如微藻、細(xì)菌、包括酵母的真菌、植 物或動(dòng)物細(xì)胞或細(xì)胞的細(xì)胞器，優(yōu)選光合活性細(xì)胞（微藻或植物細(xì)胞）或其混合物組成的 組。
[0029] 本發(fā)明還涉及制備根據(jù)本發(fā)明的（混雜二氧化硅）珠粒的一鍋法，其包括以下步 驟：
[0030] -將一種或多種二氧化硅前體與藻酸鹽的溶液混合，溶液的pH介于（約）2和 (約）1〇,優(yōu)選（約）4和（約）6之間，而更優(yōu)選（約）5,并且與將要囊封（或包載）于所述 珠粒中的一種或多種以上定義的組分或生物活性物質(zhì)（優(yōu)選細(xì)胞，如微藻）混合；
[0031 ]-將混合物滴入二氧化硅濃縮劑的水溶液中；
[0032] -溫育獲得的珠粒持續(xù)介于（約）1分鐘和（約）24小時(shí)之間，優(yōu)選（約）30分鐘 和（約）180分鐘之間，更優(yōu)選約3小時(shí)的一段時(shí)間；以及
[0033] -可能地將獲得的珠粒轉(zhuǎn)移至合適的培養(yǎng)基中。
[0034] 本發(fā)明的方法在（約）10°C和（約）60°C之間的溫度，優(yōu)選在室溫進(jìn)行。
[0035] 有利的是，本發(fā)明的方法進(jìn)一步受限于一種或多種以下技術(shù)特征：
[0036] -二氧化硅濃縮劑的水溶液進(jìn)一步含有陽(yáng)離子鹽（如CaCl2)。使用陽(yáng)離子鹽改善 獲得的珠粒的光學(xué)透明度并避免其團(tuán)聚作用（聚集，aggregation)。
[0037] -用于制備珠粒的二氧化硅前體優(yōu)選是聚硅酸（H2Si03)n(優(yōu)選偏硅酸H 2Si03)，有 機(jī)改性硅酸鹽（有機(jī)改性二氧化硅），二氧化硅氫氧化物，二氧化硅烷氧化物（如四甲基原 硅酸鹽（TM0S)，四乙基原硅酸鹽（TE0S)，四丙基原硅酸鹽（TP0S)，四（2-羥基乙基）原硅酸 鹽（EGMS)，四（2-羥基丙基）原硅酸鹽（PGMS)和四（2, 3-二羥基丙基）原硅酸鹽（GLMS))， 硅酸鹽（如硅酸鈉（Na2Si03)或硅酸鉀），二氧化硅納米粒子，山梨糖基硅烷，三甲氧基甲基 硅烷，二甲氧基二甲基硅烷，TM0S (四甲氧基硅烷），DGS (二甘油基硅烷），或其混合物。更 優(yōu)選地，二氧化硅前體是聚硅酸（H3Si03)n，三甲氧基甲基硅烷，二甲氧基二甲基硅烷或其混 合物。
[0038] -二氧化硅濃縮劑是聚陽(yáng)離子有機(jī)聚合物，優(yōu)選長(zhǎng)鏈聚胺，優(yōu)先選自由聚陽(yáng)離子 聚氯化（二烯丙基二甲基銨）（PDADMAC);精胺；膽固醇精胺；亞精胺；亞精胺三鹽酸鹽 (tryhydrochloride);亞精胺磷酸鹽六水合物：L-精氨?；?3, 4-亞精胺；1，4- 丁二胺 (3-氨基丙基）-單鹽酸鹽；腐胺（1,4-二氨基丁燒）；1,3-二氨基丙烷；1,7-二氨基庚 烷；1，8-二氨基辛烷；聚（烯丙基胺）鹽酸鹽；聚（乙撐亞胺）；聚（N-甲基乙撐亞胺）；聚 (N-乙烯基-2-吡咯烷酮）；聚（2-(二甲基氨基）乙基甲基丙烯酸酯；殼聚糖；聚（乙烯基 胺）鹽酸鹽；聚（丙撐亞胺）；聚（N-甲基丙撐亞胺）；聚氯化（丙烯酰胺-共-二烯丙基 二甲基銨）；聚-L-賴氨酸，聚-L-精氨酸和聚-L-組氨酸或其混合物組成的組；
[0039] 優(yōu)選地，在根據(jù)任何本發(fā)明的方法中，二氧化硅前體的濃度介于（約）0. 1M和 (約）2M之間，藻酸鹽的濃度優(yōu)選介于（約）0.5wt%和（約）5wt%之間，而二氧化硅濃 縮劑的濃度，優(yōu)選二氧化硅的濃度，優(yōu)選聚陽(yáng)離子PDADMAC的濃度介于（約）0. 4wt%和 (約）10wt%之間。
[0040] 影響珠粒（外層）殼上的孔尺寸的化學(xué)因素包括但不限于二氧化硅前體的 濃度，二氧化硅前體和藻酸鹽溶液之間的體積比，藻酸鹽的百分?jǐn)?shù)（質(zhì)量），凝聚溶液 (coacervation solution)中的溫育時(shí)間，聚陽(yáng)離子有機(jī)聚合物的百分?jǐn)?shù)（質(zhì)量）。
[0041] 幾種物理因素能夠調(diào)節(jié)珠粒的直徑，如用于擠出溶膠二氧化硅/藻酸鹽的針的直 徑，溶膠二氧化硅/藻酸鹽滴入長(zhǎng)鏈聚胺溶液中的高度，溶膠二氧化硅/藻酸鹽滴入聚陽(yáng)離 子有機(jī)聚合物溶液中的速度，或珠粒在凝聚溶液中的溫育時(shí)間。
[0042] 而且，幾種物理因素能夠調(diào)節(jié)珠粒的物理耐受性，包括但不限于珠粒在凝聚溶液 中的溫育時(shí)間，因?yàn)楦L(zhǎng)的溫育時(shí)間會(huì)增加珠粒的楊氏模量。
[0043] 此外，本發(fā)明的混雜二氧化硅-藻酸鹽珠粒的機(jī)械耐受性能夠通過(guò)向二氧化硅前 體溶液加入添加劑，如二氧化硅膠體（例如，LUDOX? )，二氧化硅共前體，或二氧化硅的 納米顆粒得到改善。這些添加劑起到二氧化硅額外來(lái)源的作用。
[0044] 這種簡(jiǎn)單（易于處理的低成本技術(shù)）、快速、生態(tài)友好的有效方法是有利的，因?yàn)?它既對(duì)環(huán)境無(wú)毒，也對(duì)能夠保持活力并在珠粒中分離很長(zhǎng)一段時(shí)間（至多達(dá)數(shù)月）的包載 細(xì)胞無(wú)毒。珠粒在其整個(gè)體積內(nèi)帶有多孔結(jié)構(gòu)，允許營(yíng)養(yǎng)物和代謝物在珠粒內(nèi)絕佳地?cái)U(kuò)散 進(jìn)出細(xì)胞。這種方法允許將包載的細(xì)胞生產(chǎn)到透明、堅(jiān)固的球形珠粒中，從而將會(huì)改善這些 細(xì)胞的壽命和生物活性，并允許其用于許多應(yīng)用中。這些應(yīng)用包括其引入生物傳感器、生物 燃料電池或（光）生物反應(yīng)器以用于高收率生產(chǎn)（例如，利用〇)2作為反應(yīng)物和光輻射作 為能量來(lái)源的綠色化學(xué)）感興趣的分子，如醫(yī)藥分子（包括（單克?。┛贵w或其部分（或 類似的產(chǎn)品，如納米抗體或α抗體（alphabodies)))，營(yíng)養(yǎng)品或化妝品分子如類胡蘿卜素 (β -胡蘿卜素），維生素，激素或酶，所有這些都能夠容易地從外部介質(zhì)中回收而無(wú)需殺傷 細(xì)胞。
[0045] 這些包載于珠粒中的活細(xì)胞還能夠用于將活性化合物（如胰島素、藥物或前藥、 (單克?。┛贵w或其部分（或類似的產(chǎn)品，如納米抗體或α抗體（alphabodies)))遞送至 動(dòng)物包括人體的活體器官中。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明具有特定特征（受控直徑和孔徑）的珠粒也能夠同樣（在沒(méi)有任何包 載的要素或細(xì)胞的情況下）用于純化和/或分離裝置和方法，例如，色譜柱中。
[0047] 本發(fā)明的最后一個(gè)方面涉及根據(jù)本發(fā)明的珠?；蛲ㄟ^(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的 珠粒在生物反應(yīng)器中用于生產(chǎn)所感興趣的分子，在動(dòng)物包括人類的活體器官中遞送所感興 趣的分子，和/或在純化和/或分離方法和設(shè)備、優(yōu)選色譜柱中的用途。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1公開(kāi)了本發(fā)明的（混雜藻酸鹽-二氧化硅）珠粒的形成機(jī)理。（1)代表混雜 藻酸鈉-Si02的層，（2)PDADMAC，⑶代表混雜藻酸鈣-Si02的層。
[0049] 圖2表示通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的混雜藻酸鹽-二氧化硅珠粒中包載的微藻光化學(xué)生產(chǎn) 氧。
[0050] 圖3表示混雜藻酸鹽-二氧化硅珠粒相比于藻酸鹽膠囊的機(jī)械耐受性。
[0051 ] 圖4表示作為進(jìn)入PDADMAC/CaCl2溶液中的溫育時(shí)間的函數(shù)的混雜藻酸鹽-二氧 化硅珠粒的平均直徑。
[0052] 圖5表示根據(jù)進(jìn)入PDADMAC/CaCl2溶液中的溫育時(shí)間通過(guò)混雜藻酸鹽-二氧化硅 珠粒中包載的微藻光化學(xué)生產(chǎn)氧。在包載之后第0、1、4和7天進(jìn)行測(cè)定。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 本發(fā)明將在下面的非限制性實(shí)施例中參照所公開(kāi)的附圖進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0054] 圖1描述了本發(fā)明的（混雜藻酸鹽-二氧化硅）珠粒的形成機(jī)理。這種形成依賴 于凝聚工藝方法，其中加入聚陽(yáng)離子有機(jī)聚合物（例如，PDADMAC)會(huì)降低含二氧化硅前體 和藻酸鈉的混雜溶液的溶解度。事實(shí)上，藻酸鹽起到模板作用而PDADMAC起到二氧化硅濃 縮劑的作用。珠粒的核部分包含混雜藻酸鈉-二氧化硅1，中間層3由混雜藻酸鈣-二氧化 硅構(gòu)成而外層（殼）2由二氧化硅和二氧化硅濃縮劑PDADMAC構(gòu)成。含PDADMAC的層降低 或防止二氧化硅物質(zhì)向珠粒外的任何泄漏。
[0055] 實(shí)施例1 :通過(guò)混雜藻酸鹽-二氧化硅珠粒內(nèi)包載的微藻光化學(xué)生產(chǎn)氧。
[0056] 微藻培養(yǎng)
[0057] 杜氏鹽藻（Dunaliella tertiolecta，ATCC_30929)液體原液培養(yǎng)物的菌株在熒光 燈條光照下室溫保持于燒瓶?jī)?nèi)，并