CN101565515B - 用作生物活性分子载体的刺梧桐胶复合多糖微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用作生物活性分子载体的刺梧桐胶复合多糖微球及其制备方法，现有微球机械性能较差，在酸碱溶液中的稳定性差，生产工序复杂，成本高，本发明以生物多糖刺梧桐胶(脱乙酰)与壳聚糖复合物为原料，戊二醛为交联剂，进行聚合反应。制备了-CHO和-COOH表面功能基的刺梧桐胶复合多糖微球，微球表面呈多孔蜂窝状结构，粒径为0.6×10²～2.1×10²μm，机械强度为4.6～8.12N/粒，溶涨系数为0.67～0.93ml/g，在pH1～14环境下稳定。本发明该类微球，生产工艺简单，无毒副作用、生物相容性好，可作为酶或其它生物活性分子的良好载体。

Description

用作生物活性分子载体的刺梧桐胶复合多糖微球及其制备方法

技术领域

本发明涉及酶及其它活性分子载体的领域，尤其是刺梧桐胶复合多糖微球。

背景技术

刺梧桐胶复合多糖微球是以复合生物多糖为材料制备的内部多孔，表面有特殊功能基团的耐酸碱的高分子微球。

高分子微球的制备方法，国内外研究者十分重视。并被多种专利所公开，如：日本专利2554835申请了一种油水乳液微球的制备方法；日本专利1649922申请了交联聚合物、聚合物微粒及其制备方法；法国专利10102303申请了二氧化硅微球，其制备及聚集的方法以及二氧化硅微球的可能应用；美国专利1226927申请了离子交联聚磷腈微球的凝聚制备法；中国专利CN1485362、中国专利CN 1607033、中国专利CN1698900等申请了壳聚糖微球制备方法及应用；中国专利ZL200510105928.6申请了以生物多糖罗望子胶与壳聚糖、沙蒿胶与壳聚糖复合物为原料制备的一种耐酸碱微球；中国专利CN10107040申请了一种具有核壳结构的糖基化聚丙烯微球的制备方法及其应用；中国专利CN1275619、中国专利CN1234444等申请了卡拉胶与葡聚甘露聚糖或魔芋多糖复配的固定化细胞载体的制备及其应用；中国专利CN10104579申请了核壳型淀粉微球的合成方法；中国专利CN1314430、中国专利CN1293952等发明了聚丙烯酸或丝心蛋白等复配制备高分子微球的方法和用途；中国专利CN10109189申请了一种银纳米颗粒与聚合物微球载体的复合材料及其制备方法；中国专利CN10105861申请了一种交联聚苯乙烯微球的制备方法。上述生物多糖微球机械性能较差，在酸碱性溶液中稳定性不太好，生产工序较复杂，成本较高。

国内外专利均未涉及以刺梧桐胶为原料的微球的制备方法及应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面具有功能基团，机械性能好，溶胀体积小，耐酸碱性优良，成本低的天然生物刺梧桐胶复合多糖微球及其制备方法。

本发明刺梧桐胶复合多糖微球的制备方法如下：

(1)取一定量的刺梧桐胶加入到质量分数为40％的氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠水溶液与刺梧桐胶比为体积(ml)∶质量(g)＝10～12∶1，同时加入四硼酸钠，刺梧桐胶与四硼酸钠质量比为5～12∶1～3，在60℃水浴中恒温22～26h，然后用浓度为90％冰乙酸中和多余的碱，用截留分子量为8000～10000的透析袋常温下在流动的蒸馏水中透析48h除去多余的盐分，在50℃、0.08MPa条件下真空干燥68～76h后得到脱乙酰的刺梧桐胶干粉，脱乙酰度为82％～88％；

(2)将脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖混合，质量比为1～1.2∶1，在20℃～25℃、1000rpm/min转速下加入到蒸馏水中，水溶液中含体积比为1.0％～1.6％的冰醋酸，得到质量浓度为2～2.4％(g/ml)刺梧桐胶与壳聚糖复合胶体溶液；

(3)在40℃水浴、400～600rpm/min的条件下，将2.0～3.0ml吐温80和40～60ml复合胶体溶液先后加入到石油醚和液体石蜡混合溶液80～120ml中，石油醚和液体石蜡体积比为40～45∶40～35，乳化8～12min，得乳化液；

(4)在乳化液中加入质量浓度为45～55％的戊二醛水溶液1.5～2.5ml，温度上升到55℃，在400～600rpm/min的转速下反应0.5～1h，室温下，静止1～2min，倾去上层液体后，剩余部分依次用石油醚、无水乙醇两种溶剂各浸泡15～30min，0.06MPa抽滤，得到分散的微球；

(5)室温下，抽滤后分散的微球用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h，用蒸馏水洗涤微球若干次，在50℃，0.08MPa条件下真空干燥6～10h，制得具有-CHO和-COOH表面功能的刺梧桐胶复合多糖微球。

以上制备工艺是以脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖复合物为原料，戊二醛为交联剂，进行聚合反应而成。

将制得的刺梧桐胶复合多糖微球进行了如下物理、机械性能测试：利用扫描电镜、红外光谱、热分析等表征刺梧桐胶复合多糖微球，在室温下测定溶胀系数和机械强度，在不同pH值下测定其耐酸耐碱性。

1、扫描电镜观察证实，刺梧桐胶复合多糖微球体呈表面粗糙且多孔的蜂窝状结构，微球形态均一，粒径为0.6×10²～2.1×10²μm。

2、红外光谱显示在3416cm^-1处为O-H的伸缩振动的特征峰，在2924cm^-1、2855cm^-1处的吸收峰是C-H(CH，CH₂和CH₃)伸缩振动引起的，1458cm^-1是C-H的弯曲振动引起的，在1066cm^-1处有一个强的糖环特征吸收峰(表明组成多糖的单糖中有吡喃环结构)，在840cm^-1附近无吸收，说明不含α-糖苷键，而含β-糖苷键，这些均为多糖的吸收峰；在1714cm^-1处出现了-CHO的特征峰，在1645cm^-1处的为-COO中C＝O的伸缩振动吸收峰，并且-COOH的O-H变角振动引起1239cm^-1吸收峰。红外光谱图表明刺梧桐胶复合多糖微球表面含有-CHO和-COOH等功能基团。

3、DSC热分析图显示82℃为复合微球上残留有机溶剂挥发时的吸热峰，在429℃开始分解，而壳聚糖微球的分解温度一般为200℃。表明微球耐热性能较好。

室温下机械强度测定为4.6～8.12N/粒，溶胀性测量溶涨系数为0.67～0.93ml/g，在pH1～14环境下稳定。

从以上试验证明微球表面的功能基团能与酶和其它生物活性分子发生连接反应，将它们固定在微球的内部和外表面，固定化了的这些活性分子在多种反应中可以重复使用，且回收率较高，节约成本。

本发明具有以下优点：

1、本发明刺梧桐胶复合多糖微球表面功能基为-CHO和-COOH，机械性能好(4.6～8.12N/粒)，在pH1～14环境下稳定，耐酸碱性强，使用范围广，溶胀系数小(0.67～0.93ml/g)、无毒、生物相容性好，具有良好的生产性能和反应特性；可以作为酶或其它生物活性分子的载体。

2、本发明所用的刺梧桐胶原料为苹婆树种植物树胶多糖，资源丰富，利用其本身含有大量的醛基和羧基，无需在微球表面再连接功能基团，简化了生产操作工序，降低了成本。

附图说明

图1是本发明刺梧桐胶复合多糖微球形貌

图2是本发明刺梧桐胶复合多糖微球的截面形貌

图3是本发明刺梧桐胶复合多糖微球的红外扫描图

图4是本发明刺梧桐胶复合多糖微球的热分析图

具体实施方式

实施例1

步骤1.取一定量的刺梧桐胶加入到质量分数为40％的氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠水溶液与刺梧桐胶比为体积(ml)∶质量(g)＝10∶1，同时加入四硼酸钠，刺梧桐胶与四硼酸钠质量比为5∶1，在60℃水浴中恒温22h，然后用浓度为90％冰乙酸中和多余的碱，用截留分子量为8000～10000的透析袋常温下在流动的蒸馏水中透析48h除去多余的盐分，在50℃、0.08MPa条件下真空干燥68h后得到脱乙酰的刺梧桐胶干粉，脱乙酰度为86％；

步骤2.将脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖混合，质量比为1∶1，在20℃、1000rpm/min转速下加入到蒸馏水中(水溶液中含体积比为1.0％的冰醋酸)，得到质量浓度为2％(g/ml)刺梧桐胶与壳聚糖复合胶体溶液；

步骤3.在40℃水浴、400rpm/min的条件下，将2.0ml吐温80和40ml复合胶体溶液先后加入到石油醚和液体石蜡混合溶液80ml中(石油醚和液体石蜡体积比为45∶35)，乳化8min，得乳化液；

步骤4.在乳化液中加入质量浓度为45％的戊二醛水溶液2.5ml，温度上升到55℃，在500rpm/min的转速下反应0.5h，室温下，静止1～2min，倾去上层液体后，剩余部分依次用石油醚、无水乙醇两种溶剂各浸泡15min、抽滤(0.06MPa)，得到分散的微球；

步骤5.室温下，用1mol/L的盐酸溶液浸泡抽滤后分散的微球24h。用蒸馏水洗涤微球若干次，在50℃，0.08MPa条件下真空干燥6h，制得表面功能基为-CHO和-COOH刺梧桐胶复合多糖微球。

实施例2

步骤1.取一定量的刺梧桐胶加入到质量分数为40％的氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠水溶液与刺梧桐胶比为体积(ml)∶质量(g)＝11∶1，同时加入四硼酸钠，刺梧桐胶与四硼酸钠质量比为4∶1，在60℃水浴中恒温24h，然后用浓度为90％冰乙酸中和多余的碱，用截留分子量为8000～10000的透析袋常温下在流动的蒸馏水中透析48h除去多余的盐分，在50℃、0.08MPa条件下真空干燥73h后得到脱乙酰的刺梧桐胶干粉，脱乙酰度为85％；

步骤2.将脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖混合，质量比为1.2∶1，在22℃、1000rpm/min转速下加入到蒸馏水中(水溶液中含体积比为1.3％的冰醋酸)，得到质量浓度为2.2％(g/ml)刺梧桐胶与壳聚糖复合胶体溶液；

步骤3.在40℃水浴、500rpm/min的条件下，将2.5ml吐温80和50ml复合胶体溶液先后加入到石油醚和液体石蜡混合溶液100ml中(石油醚和液体石蜡体积比为40∶40)，乳化12min，得乳化液；

步骤4.在乳化液中加入质量浓度为50％的戊二醛水溶液2.0ml，温度上升到55℃，在500rpm/min的转速下反应40min，室温下，静止1～2min，倾去上层液体后，剩余部分依次用石油醚、无水乙醇两种溶剂各浸泡30min、抽滤(0.06MPa)，得到分散的微球；

步骤5.室温下，用1mol/L的盐酸溶液浸泡抽滤后分散的微球24h。用蒸馏水洗涤微球若干次，在50℃，0.08MPa条件下真空干燥8h，制得表面功能基为-CHO和-COOH刺梧桐胶复合多糖微球。

实施例3

步骤1.取一定量的刺梧桐胶加入到质量分数为40％的氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠水溶液与刺梧桐胶比为体积(ml)∶质量(g)＝12∶1，同时加入四硼酸钠，刺梧桐胶与四硼酸钠质量比为3∶1，在60℃水浴中恒温26h，然后用浓度为90％冰乙酸中和多余的碱，用截留分子量为8000～10000的透析袋常温下在流动的蒸馏水中透析48h除去多余的盐分，在50℃、0.08MPa条件下真空干燥76h后得到脱乙酰的刺梧桐胶干粉，脱乙酰度为82％；

步骤2.将脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖混合，质量比为1.3∶1.1，在25℃、1000rpm/min转速下加入到蒸馏水中(水溶液中含体积比为1.6％的冰醋酸)，得到质量浓度为2.4％(g/ml)刺梧桐胶与壳聚糖复合胶体溶液；

步骤3.在40℃水浴、600rpm/min的条件下，将3.0ml吐温80和60ml复合胶体溶液先后加入到石油醚和液体石蜡混合溶液120ml中(石油醚和液体石蜡体积比为42∶38)，乳化10min，得乳化液；

步骤4.在乳化液中加入质量浓度为55％的戊二醛水溶液1.5ml，温度上升到55℃，在600rpm/min的转速下反应1h，室温下，静止1～2min，倾去上层液体后，剩余部分依次用石油醚、无水乙醇两种溶剂各浸泡30min、抽滤(0.06MPa)，得到分散的微球；

步骤5.室温下，用1mol/L的盐酸溶液浸泡抽滤后分散的微球24h。用蒸馏水洗涤微球若干次，在50℃，0.08MPa条件下真空干燥10h，制得表面功能基为-CHO和-COOH刺梧桐胶复合多糖微球。

Claims (2)

1.用作生物活性分子载体的刺梧桐胶复合多糖微球，包含有脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖复配的生物多糖，其特征为：微球体呈表面多孔蜂窝状结构，颗粒直径在0.6×10²～2.1×10²μm，表面含有-CHO和-COOH功能基，微球机械强度为4.6-8.1N/粒，溶胀系数为0.67-0.93ml/g，在pH1-14环境下稳定。

2.根据权利要求1所述的用作生物活性分子载体的刺梧桐胶复合多糖微球的制备方法，其特征为具有以下步骤：

(1)取一定量的刺梧桐胶加入到质量分数为40％的氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠水溶液与刺梧桐胶比为体积(ml)∶质量(g)＝10～12∶1，同时加入四硼酸钠，刺梧桐胶与四硼酸钠质量比为5～12∶1～3，在60℃水浴中恒温22～26h，然后用浓度为90％冰乙酸中和多余的碱，用截留分子量为8000～10000的透析袋常温下在流动的蒸馏水中透析48h除去多余的盐分，在50℃、0.08MPa条件下真空干燥68～76h后得到脱乙酰的刺梧桐胶干粉，脱乙酰度为82％～88％；

(2)将脱乙酰的刺梧桐胶与壳聚糖混合，质量比为1～1.2∶1，在20℃～25℃、1000rpm/min转速下加入到蒸馏水中，水溶液中含体积比为1.0％～1.6％的冰醋酸，得到质量浓度为0.02～0.024g/ml刺梧桐胶与壳聚糖复合胶体溶液；

(3)在40℃水浴、400～600rpm/min的条件下，将2.0～3.0ml吐温80和40～60ml复合胶体溶液先后加入到石油醚和液体石蜡混合溶液80～120ml中，石油醚和液体石蜡体积比为40～45∶40～35，乳化8～12min，得乳化液；

(4)在乳化液中加入质量浓度为45～55％的戊二醛水溶液1.5～2.5ml，温度上升到55℃，在400～600rpm/min的转速下反应0.5～1h，室温下，静止1～2min，倾去上层液体后，剩余部分依次用石油醚、无水乙醇两种溶剂各浸泡15～30min，0.06MPa抽滤，得到分散的微球；

(5)室温下，抽滤后分散的微球用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h，用蒸馏水洗涤微球若干次，在50℃，0.08MPa条件下真空干燥6～10h，制得具有-CHO和-COOH表面功能的刺梧桐胶复合多糖微球。

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