CN101844059B - 一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法 - Google Patents

一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法。即壳聚糖通过高压脉冲微胶囊成型装置,在高压的作用下,滴入多聚磷酸钠溶液中形成微球后,再经戊二醛交联处理后冷冻干燥,形成具有三维结构的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。本发明的一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法所得到的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体圆整度高、粒径分布均匀。另外,由于在壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备过程中,在保证多聚磷酸钠pH的情况下,又结合冷冻干燥技术使得所得的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的孔径为15~20μm,孔隙率近90%,吸水率高达8倍。

Description

一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法,特别涉及一种高压脉冲成球的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体制备方法。
背景技术
微载体培养动物细胞技术可以在较短时间内得到大量细胞,且细胞传代只需要添加新的微载体,基本上可避免细胞在胰酶消化过程受到损伤。因此,微载体培养细胞是非常方便和有意义的。
现阶段,无论是实验室还是工业生产上,所用的细胞培养微载体主要是实心Cytodex系列载体。这种载体以葡聚糖为基质,表面被覆明胶,价格昂贵,而且其基质葡聚糖的机械强度、颗粒弹性都不是十分理想。更重要的是这种培养技术还是一种单层培养方式。而在体内,组织、细胞的生长发育过程是在三维立体的内环境条件下进行的,细胞与细胞基质以及细胞之间的相互信号传递对于调解细胞的增殖、分化有着重要影响,常规的体外单层培养方法不能提供组织正常生长发育所需的三维环境条件,通常的后果是细胞发生转化现象,使得培养的细胞不仅失去了正常的形态,而且失去了其生化与功能性质。
壳聚糖作为几丁质脱乙酰化产物,是一种天然高分子惰性正电荷多糖,主要源于海产甲壳类,在生物医学方面尤其作为组织工程植入材料具有广泛的应用前景。壳聚糖多孔微载体具有良好的生物相容性和生物降解性;高表面积体积比,一定的机械强度和较理想的可塑性。
目前壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备方法为乳化法制备,可控性不强,所形成的微球圆整度不好,粒径不可控,且不均匀。因此需要开发一种在制备过程中粒径可控且分布均匀,所形成的微球圆整度高的的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种采用高压脉冲成球制备壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的方法。通过控制溶液的浓度、pH和高压电场能使微球迅速成型,简单方便,可操控性强。
本发明的技术方案
一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,即壳聚糖在高压的作用下,滴入多聚磷酸钠水溶液成球,再经戊二醛交联处理后冷冻干燥,形成具有三维结构的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。其制备过程的工艺流程示意图见图1。
一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,包括如下步骤:
(1)、溶液配制
配制浓度为2~3%壳聚糖酸溶液和pH为4~10的多聚磷酸钠水溶液;
其中壳聚糖酸溶液与多聚磷酸钠水溶液反应比按体积计算,即壳聚糖酸溶液∶多聚磷酸钠水溶液为2∶1;
所述的壳聚糖脱乙酰度≥90%;
(2)、恒温振荡
将步骤(1)所得的浓度为2~3%壳聚糖酸溶液在恒温振荡器中振荡,控制水浴温度在37℃,恒温时间24h后,并静置除泡;
(3)、高压脉冲成球
步骤(2)经恒温振荡及除泡后的浓度为2~3%壳聚糖酸溶液和pH为4~10的多聚磷酸钠水溶液用高压脉冲微胶囊成型装置制备微球,待微球制备完成后滤出微球;
其中所述的高压脉冲微胶囊制备装置由铁架台5、输液泵4、注射器2、高压发生器3及烧杯1组成,输液泵4固定在铁架台5上,输液泵4推动装有壳聚糖酸溶液的注射器2,在高压发生器3接出的正负极引线7、6分别与烧杯1中的铜线圈、注射器2的针头连接,注射器2中的壳聚糖酸溶液在输液泵4的推动下成滴滴入烧杯1中的多聚磷酸钠溶液中,从而形成微球;
其中高压脉冲微胶囊成型装置所选用的控制参数为:高压发生器3电压55~60kV、频率90Hz、脉冲6,输液泵4的推进速度50~90mm/h、注射器2的针头出液孔到烧杯1中的多聚磷酸钠溶液的液面距25mm;
(4)、戊二醛交联
在步骤(3)所得的微球中加入浓度为25%的戊二醛进行交联,控制交联时间为90min;
浓度为25%的戊二醛的用量为0.2ml,按其与微球中的壳聚糖体积比计算,即戊二醛∶壳聚糖1L∶500L;
(5)、清洗微球
将步骤(4)交联后的微球用蒸馏水反复清洗至无残留戊二醛,即得淡黄色微球;
(6)、冷冻干燥
将步骤(5)所得的淡黄色微球采用三段冷冻干燥技术,即预冻温度控制为-20~-40℃,时间为120~180mi n、一次干燥温度控制为-10~-20℃,时间为500~600min、二次干燥温度控制为10~20℃,时间为180~240min,最终得壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。
本发明的一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法所得的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的孔径为15~20μm,孔隙率近90%,吸水率高达8倍。
本发明的有益效果
本发明由于采用高压脉冲技术,得到的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体圆整度高、粒径分布均匀。另外,由于在壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备过程中,在保证多聚磷酸钠pH的情况下,又结合冷冻干燥技术使得所得的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的孔径为15~20μm,孔隙率近90%,吸水率高达8倍。
附图说明
图1、壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的制备过程的工艺流程示意图
图2、高压脉冲技术的微球制备装置的示意图
图3、壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的扫描电镜图
具体实施方式
下面通过实施例及来进一步解释本发明,但本发明并不受其限制。
实施例1
一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,包括如下步骤:
(1)、溶液配制
配制浓度为2.5%壳聚糖酸溶液和pH为10的多聚磷酸钠水溶液;
其中壳聚糖酸溶液与多聚磷酸钠水溶液反应比按体积计算,即壳聚糖酸溶液∶多聚磷酸钠水溶液为2∶1;
所述的壳聚糖脱乙酰度≥90%;
(2)、恒温振荡
将步骤(1)所得的浓度为2.5%壳聚糖酸溶液在恒温振荡器中振荡,控制水浴温度在37℃,恒温时间24h后,并静置除泡;
(3)、高压脉冲成球
步骤(2)经恒温振荡及除泡后的浓度为2.5%壳聚糖酸溶液和pH为10的多聚磷酸钠水溶液用高压脉冲微胶囊成型装置制备微球,待微球制备完成后滤出微球;
其中高压脉冲微胶囊成型装置所选用的控制参数为:高压发生器3电压60kV、频率90Hz、脉冲6,输液泵4的推进速度90mm/h、注射器2的针头出液孔到烧杯1中的多聚磷酸钠溶液的液面距25mm;
(4)、戊二醛交联
在步骤(3)所得的微球中加入浓度为25%的戊二醛进行交联,控制交联时间为90min;
浓度为25%的戊二醛的用量为0.2ml,按其与微球中的壳聚糖体积比计算,即戊二醛∶壳聚糖1L∶500L;
(5)、清洗微球
将步骤(4)交联后的微球用蒸馏水反复清洗至无残留戊二醛,即得淡黄色微球;
(6)、冷冻干燥
将步骤(5)所得的淡黄色微球采用三段冷冻干燥技术,即预冻温度控制为-40℃,时间为120min、一次干燥温度控制为-20℃,时间为600min、二次干燥温度控制为10℃,时间为240mi n,最终得壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。
所得的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的扫描电镜图见图3,从图3中可以看出微载体孔径分布均匀,孔径大小为15~20μm,孔隙率近90%,吸水率达8倍。
实施例2
一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,包括如下步骤:
(1)、溶液配制
配制浓度为2%壳聚糖酸溶液和pH为10的多聚磷酸钠水溶液;
其中壳聚糖酸溶液与多聚磷酸钠水溶液反应比按体积计算,即壳聚糖酸溶液∶多聚磷酸钠水溶液为2∶1;
所述的壳聚糖脱乙酰度≥90%;
(2)、恒温振荡
将步骤(1)所得的浓度为2%壳聚糖酸溶液在恒温振荡器中振荡,控制水浴温度在37℃,恒温时间24h后,并静置除泡;
(3)、高压脉冲成球
步骤(2)经恒温振荡及除泡后的浓度为2%壳聚糖酸溶液和pH为10的多聚磷酸钠水溶液用高压脉冲微胶囊成型装置制备微球,待微球制备完成后滤出微球;
其中高压脉冲微胶囊成型装置所选用的控制参数为:高压发生器3电压55kV、频率90Hz、脉冲6,输液泵4的推进速度90mm/h、注射器2的针头出液孔到烧杯1中的多聚磷酸钠溶液的液面距25mm;
(4)、戊二醛交联
在步骤(3)所得的微球中加入浓度为25%的戊二醛进行交联,控制交联时间为90min;
浓度为25%的戊二醛的用量为0.2ml,按其与微球中的壳聚糖体积比计算,即戊二醛∶壳聚糖1L∶500L;
(5)、清洗微球
将步骤(4)交联后的微球用蒸馏水反复清洗至无残留戊二醛,即得淡黄色微球;
(6)、冷冻干燥
将步骤(5)所得的淡黄色微球采用三段冷冻干燥技术,即预冻温度控制为-20℃,时间为180min、一次干燥温度控制为-10℃,时间为600min、二次干燥温度控制为20℃,时间为180min,最终得壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。
实施例3
一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,包括如下步骤:
(1)、溶液配制
配制浓度为3%壳聚糖酸溶液和pH为10的多聚磷酸钠水溶液;
其中壳聚糖酸溶液与多聚磷酸钠水溶液反应比按体积计算,即壳聚糖酸溶液∶多聚磷酸钠水溶液为2∶1;
所述的壳聚糖脱乙酰度≥90%;
(2)、恒温振荡
将步骤(1)所得的浓度为3%壳聚糖酸溶液在恒温振荡器中振荡,控制水浴温度在37℃,恒温时间24h后,并静置除泡;
(3)、高压脉冲成球
步骤(2)经恒温振荡及除泡后的浓度为3%壳聚糖酸溶液和pH为10的多聚磷酸钠水溶液用高压脉冲微胶囊成型装置制备微球,待微球制备完成后滤出微球;
其中高压脉冲微胶囊成型装置所选用的控制参数为:高压发生器3电压55kV、频率50Hz、脉冲6,输液泵4的推进速度90mm/h、注射器2的针头出液孔到烧杯1中的多聚磷酸钠溶液的液面距25mm;
(4)、戊二醛交联
在步骤(3)所得的微球中加入浓度为25%的戊二醛进行交联,控制交联时间为90min;
浓度为25%的戊二醛的用量为0.2ml按其与微球中的壳聚糖体积比计算,即戊二醛∶壳聚糖1L∶500L;
(5)、清洗微球
将步骤(4)交联后的微球用蒸馏水反复清洗至无残留戊二醛,即得淡黄色微球;
(6)、冷冻干燥
将步骤(5)所得的淡黄色微球采用三段冷冻干燥技术,即预冻温度控制为-30℃,时间为210min、一次干燥温度控制为-15℃,时间为600min、二次干燥温度控制为15℃,时间为210min,最终得壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。
实施例4
实现本发明所用的高压脉冲微胶囊制备装置的示意图如图2所示。
一种高压脉冲微胶囊制备装置由铁架台5、输液泵4、注射器2、高压发生器3及烧杯1组成,输液泵4固定在铁架台5上,输液泵4推动装有壳聚糖酸溶液的注射器2,在高压发生器3接出的正负极引线7、6分别与烧杯1中的铜线圈、注射器2的针头连接,注射器2中的壳聚糖酸溶液在输液泵4的推动下成滴滴入烧杯1中的多聚磷酸钠溶液中,从而形成微球。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明,而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换,均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)、溶液配制
配制浓度为2~3%壳聚糖酸溶液和pH为4~10的多聚磷酸钠水溶液;
其中壳聚糖酸溶液与多聚磷酸钠水溶液反应比按体积计算,即壳聚糖酸溶液∶多聚磷酸钠水溶液为2∶1;
(2)、恒温振荡
将步骤(1)所得的浓度为2~3%壳聚糖酸溶液在恒温振荡器中振荡,控制水浴温度在37℃,恒温时间24h后,并静置除泡;
(3)、高压脉冲成球
步骤(2)经恒温振荡及除泡后的浓度为2~3%壳聚糖酸溶液和pH为4~10的多聚磷酸钠水溶液用高压脉冲微胶囊成型装置制备微球,待微球制备完成后滤出微球;
(4)、戊二醛交联
在步骤(3)所得的微球中加入浓度为25%的戊二醛进行交联,控制交联时间为90min;
浓度为25%的戊二醛的用量为0.2ml,按其与微球中的壳聚糖体积比计算,即戊二醛∶壳聚糖1L∶500L;
(5)、清洗微球
将步骤(4)交联后的微球用蒸馏水反复清洗至无残留戊二醛,即得淡黄色微球;
(6)、冷冻干燥
将步骤(5)所得的淡黄色微球采用三段冷冻干燥技术,即预冻温度控制为-20~-40℃,时间为120~180min、一次干燥温度控制为-10~-20℃,时间为500~600min、二次干燥温度控制为10~20℃,时间为180~240min,最终得壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体。
2.如权利要求1所述的一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制 备方法,其特征在于步骤(1)所述的壳聚糖脱乙酰度≥90%。
3.如权利要求1或2所述的一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,其特征在于步骤(3)中高压脉冲微胶囊成型装置所选用的控制参数为高压发生器(3)电压55~60kV、频率90Hz、脉冲6,输液泵(4)的推进速度50~90mm/h、注射器(2)的针头出液孔到烧杯(1)中的多聚磷酸钠溶液的液面距25mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法所得的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体,其特征在于所得的壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的孔径为15~20μm,孔隙率近90%。
5.如权利要求1所述的一种壳聚糖/多聚磷酸钠多孔微载体的高压脉冲成球制备方法,其特征在于步骤(3)所述的高压脉冲微胶囊制备装置由铁架台(5)、输液泵(4)、注射器(2)、高压发生器(3)及烧杯(1)组成,输液泵(4)固定在铁架台(5)上,输液泵(4)推动装有壳聚糖酸溶液的注射器(2),在高压发生器(3)接出的正负极引线(7)、(6)分别与烧杯(1)中的铜线圈、注射器(2)的针头连接,注射器(2)中的壳聚糖酸溶液成滴滴入烧杯(1)中的多聚磷酸钠溶液,从而形成微球。 
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