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制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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制備方法。
背景技術(shù)：
細(xì)胞微囊化技術(shù)是將活細(xì)胞包封在球形的微膠囊內(nèi)，為細(xì)胞提供一個比較理想的生存狀態(tài)，同時培養(yǎng)基營養(yǎng)成分和細(xì)胞分泌產(chǎn)物能自由通過半透膜，從而達(dá)到催化、高密度培養(yǎng)、免疫隔離的目的。目前這項技術(shù)已被用于微生物、植物、動物細(xì)胞高產(chǎn)連續(xù)化培養(yǎng)和人工細(xì)胞移植。目前用于細(xì)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(fā)明的纖維素鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨體系以其機(jī)械強(qiáng)度高、膠囊壁薄、物化性能穩(wěn)定、生物相容性好、制備簡單等優(yōu)點成為細(xì)胞微囊化的一個新研究方向，但是該體系膠囊膜較為致密，影響傳質(zhì)性能。底物，如氧氣、營養(yǎng)成分的傳遞，大分子底物的輸送，產(chǎn)物的積累而造成的產(chǎn)物抑制等已成為微膠囊化細(xì)胞生長的限制因素。因此改善膠囊膜的結(jié)構(gòu)，提高膠囊膜的傳遞性能是使微膠囊技術(shù)用于大規(guī)模培養(yǎng)的一個關(guān)鍵因素，但是，至今尚未見有關(guān)在含水膠囊膜上的致孔技術(shù)的報道。
參考文獻(xiàn)1)Dautzenberg，H.，Lukanoff，B.，Holzapfel，G，Tiersche，B.，Jaeger，W.，Schellenberger，A.，F(xiàn)oerster，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，纖維素硫酸鈉的制備方法及工藝條件的研究，化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，15(3)，305-313，(1999)4)章小忠，梅樂和，姚善涇，纖維素硫酸鈉的制取反應(yīng)過程研究及由其制備的微膠囊性能，化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，19(3)，254-259(2003)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)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制備方法。
它是將淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.5％淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～120分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
本發(fā)明的優(yōu)點1)可獨立調(diào)節(jié)膜通透性。針對實際應(yīng)用中的不同要求，通過改變淀粉的種類和數(shù)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(yōu)良性能，膠囊的強(qiáng)度、膜厚、抗化學(xué)溶劑等特性與不添加淀粉致孔劑相比，基本沒有變化；3)所用原料生物相容性好，價廉易得；4)本發(fā)明步驟簡單，條件溫和，便于運用和推廣。
具體實施例方式
本發(fā)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(shù)量的淀粉作為致孔劑，利用淀粉酶對淀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(yīng)的分子通過膠囊膜，達(dá)到改善各種底物和產(chǎn)物的透過能力。由此，可以針對實際應(yīng)用的要求，通過控制致孔劑(淀粉)的量和種類，以實現(xiàn)獨立調(diào)整膜的通透性的目的。
實施例1大孔微膠囊的制備將淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.5％淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～120分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。纖維素硫酸鈉NaCS，由浙江大學(xué)生物工程研究所自制，具體制備方法可參照文獻(xiàn)[2，3，4]。
實施例2可溶性淀粉為致孔劑制備大孔微膠囊將可溶性淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.5％可溶性淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～60分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置18～24小時，再次洗滌即可。
實施例3可溶性淀粉為致孔劑制備大孔微膠囊配制1％可溶性淀粉的水溶液，再加入4％纖維素鈉，攪拌3h后，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(jīng)40min陰陽離子反應(yīng)得到膠囊，用去離子水洗滌后轉(zhuǎn)入1～2％淀粉酶中，24h后檢測不出膠囊內(nèi)淀粉(檢測方法碘液與淀粉溶液顯藍(lán)色)，取出膠囊，再次用去離子水洗滌后，在0.9％NaCl溶液中保存。膠囊內(nèi)的淀粉由于淀粉酶進(jìn)入而發(fā)生降解，淀粉酶的分子量為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以木薯淀粉為致孔劑制備大孔微膠囊將木薯淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.2％木薯淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～60分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置1～2小時，再次洗滌即可。
實施例5以木薯淀粉為致孔劑制備大孔微膠囊分別配制1.1％、1％、0.75％木薯淀粉的水溶液，再加入4％纖維素鈉，攪拌3h后，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(jīng)40min陰陽離子反應(yīng)得到膠囊，用去離子水洗滌后轉(zhuǎn)入1％淀粉酶中，分別在1h、1.5h、16h后檢測不出膠囊內(nèi)淀粉，取出膠囊，再次用去離子水洗滌后，在0.9％NaCl溶液中保存。膠囊內(nèi)的淀粉由于淀粉酶進(jìn)入而發(fā)生降解，同時膠囊內(nèi)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(rèn)致孔后的膠囊膜截留分子量在50,000以上。
實施例6膠囊膜擴(kuò)散性能比較由實施例3、5，根據(jù)膠囊內(nèi)淀粉被膠囊外部淀粉酶完全降解的時間可以相對比較膠囊膜的擴(kuò)散性能，降解時間越短，膠囊膜上的孔越多越大，大分子(淀粉酶)的擴(kuò)散越快。同類淀粉濃度越高，酶的擴(kuò)散越快(1.1％、1％、0.75％木薯淀粉被膠囊外淀粉酶降解完全分別需要1h、1.5h、16h)；同樣濃度不同種類淀粉(可溶性淀粉MW＜35’000，木薯淀粉MW＜3’500’000)，分子量越大，擴(kuò)散越快(1％可溶性淀粉、木薯淀粉完全降解需要24h、1.5h)。通過淀粉的濃度、種類可控制膜的擴(kuò)散性能。
實施例7各種分子在大孔微膠囊中擴(kuò)散的區(qū)別由實施例1、2通過對不同種類淀粉(可溶性淀粉、木薯淀粉)在微膠囊上致孔的研究發(fā)現(xiàn)，在相同濃度下，淀粉顆粒的分子量越大，其制得的孔徑就越大，對于大分子物質(zhì)(淀粉酶等)的擴(kuò)散就越快；而小分子(氨基酸等)的擴(kuò)散表明，加入致孔劑后及致孔劑的種類對擴(kuò)散系數(shù)增加的影響不是很大，由此可以看出淀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不同濃度淀粉對微膠囊強(qiáng)度的影響致孔劑淀粉濃度控制在1％的范圍時，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，因為淀粉在膜中的含量較少，基本上對膜的機(jī)械強(qiáng)度不構(gòu)成影響。
權(quán)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制備方法，其特征在于將淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.5％淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～120分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
2.根據(jù)權(quán)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制備方法，其特征在于將淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.5％淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～60分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
3.根據(jù)權(quán)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制備方法，其特征在于將淀粉、纖維素硫酸鈉配制成1％淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1％的淀粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。
4.根據(jù)權(quán)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制備方法，其特征在于當(dāng)所說淀粉采用可溶性淀粉時，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1％的淀粉酶溶液中放置18～24小時，再次洗滌即可。
5.根據(jù)權(quán)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制備方法，其特征在于當(dāng)所說淀粉采用木薯淀粉時，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1％的淀粉酶溶液中放置1～2小時，再次洗滌即可。
6.根據(jù)權(quán)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制備方法，其特征在于當(dāng)所說淀粉采用可溶性淀粉時，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1％的淀粉酶溶液中放置20小時，再次洗滌即可。
7.根據(jù)權(quán)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制備方法，其特征在于當(dāng)所說淀粉采用木薯淀粉時，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1％的淀粉酶溶液中放置1.5小時，再次洗滌即可。
全文摘要
本發(fā)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制備方法。它是將淀粉、纖維素硫酸鈉配制成0.7％～1.5％淀粉、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(yīng)成囊，反應(yīng)時間為40～120分鐘，所得膠囊經(jīng)洗滌后，轉(zhuǎn)入1～2％的淀粉酶溶液中放置1～24小時，再次洗滌即可。本發(fā)明可獨立調(diào)節(jié)膜通透性，針對實際應(yīng)用中的不同要求，通過改變淀粉的種類和數(shù)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(yōu)良性能，膠囊的強(qiáng)度、膜厚、抗化學(xué)溶劑等特性與不添加淀粉致孔劑相比，基本沒有變化；所用原料生物相容性好，價廉易得；本發(fā)明步驟簡單，條件溫和，便于運用和推廣。
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(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者姚善涇, 張俊, 關(guān)怡新, 林東強(qiáng) 申請人:浙江大學(xué)