CN103007844B - 一种磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：（1）活性剂分散的铁粉的制备：将铁粉加入到表面活性剂水溶液中，加热并机械搅拌；将得到的产物洗涤后干燥，得到活性剂分散的铁粉。（2）磁性琼脂糖凝胶微球的制备：将乳化剂span80溶于液体石蜡中预加热；取琼脂糖和活性剂分散后的铁粉，加入二次蒸馏水，配成琼脂糖溶液，超声分散并加热溶解；将溶解后的琼脂糖溶液加入到含有span80的液体石蜡溶液中；反应结束后，将样品冷却并进行缓慢机械搅拌；分离样品，洗涤，得到磁性琼脂糖凝胶微球。本发明采用反相悬浮包埋法，制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球的磁响应性更强，对蛋白质的分离纯化有良好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及生物大分子分离纯化介质技术领域，尤其是涉及一种包裹有磁性微珠的琼脂糖凝胶颗粒的制备方法。
背景技术
琼脂糖凝胶是天然多糖类层析介质，它具有理想介质的许多特性：高亲水性、高度多孔性、含较多可活化羟基、不与生物大分子发生非特异性吸附，是迄今为止应用最广泛的一种层析介质。由于琼脂糖上含有较多的可活化羟基，可以在一定的条件下接入不同的配基，可以作为亲和层析、疏水和离子交换色谱的介质。随着研究与应用的不断深入，琼脂糖凝胶不仅作为常压和低压层析的介质，而且已能在中压下操作和实现快速高效层析分离，分离对象涉及蛋白质、核酸、肽类、糖类等水溶性生化物质。琼脂糖凝胶除了作为分离介质外，还可以作为活细胞载体。
磁性微球是广泛应用于生物医学领域的一种多功能材料，核心部位赋予了其分离功能，外层生物高分子功能基团赋予了其载体的功能，在酶的固定化、免疫测定、细胞分离、靶向药物、化学分析等领域有广泛的应用前景。琼脂糖有较好的生物相容性，表面有大量的官能团，因此琼脂糖磁性微球是一种很有应用前景的磁性微球。长期以来，人们一直用四氧化三铁作为磁核来制备琼脂糖磁性微球，但在粒径较小时，其磁响应性却不够理想，在实际应用中靶向性有待进一步改进。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法。本发明采用反相悬浮包埋法，制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球的磁响应性更强，对蛋白质的分离纯化有良好的效果。
本发明的技术方案如下：
一种磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：
（1）活性剂分散的铁粉的制备：将铁粉加入到表面活性剂水溶液中，在70~90℃加热并机械搅拌1~4h；将得到的产物洗涤后干燥，得到活性剂分散的铁粉。
（2）磁性琼脂糖凝胶微球的制备：将乳化剂span80溶于液体石蜡中，在烧瓶中预加热至60~90℃；称取琼脂糖和活性剂分散后的铁粉，加入二次蒸馏水，配成琼脂糖溶液，超声分散并加热溶解；将溶解后的琼脂糖溶液加入到含有span80的液体石蜡溶液中，于60~90℃的条件下快速机械搅拌5~120min；反应结束后，将样品冷却，并进行缓慢机械搅拌；分离样品，将样品用乙醚和水交替洗涤，得到磁性琼脂糖凝胶微球。
步骤（1）中所述铁粉颗粒度为40nm~3um。步骤（1）中所述表面活性剂水溶液的浓度为0.01~2mol/L；所述表面活性剂选自柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、胆酸钠、司盘80、吐温20、聚乙二醇20~20000。步骤（1）中所述机械搅拌速度为500~2000rpm/min。
步骤（2）中，span80与琼脂糖的质量比为2:1~8:1；琼脂糖与活性剂分散后的铁粉的质量比为2:1~10:1；琼脂糖质量为二次蒸馏水质量的0.5~8%；液体石蜡与二次蒸馏水的质量比为1:1~50:1。步骤（2）中所述快速机械搅拌速度为500~2000rpm/min。
步骤（2）中所述将样品冷却的方法包括：将样品室温下搅拌冷却、将样品置于冰浴中搅拌冷却、将样品导入预冷却的矿物油中搅拌冷却、将预冷却的矿物油倒入到搅拌着的样品中并搅拌。步骤（2）中所述缓慢搅拌速度为50~300rpm/min。 步骤（2）中所述分离样品的方法包括：磁性分离、抽滤分离、离心分离、抽滤分离与磁性分离相结合、离心分离与磁性分离相结合。
步骤（1）中所述铁粉与表面活性剂溶液的质量比为1:50~500。所述的步骤（2）中最佳快速机械搅拌速度为1500rpm/min，最佳缓慢机械搅拌速度为150rpm/min。
本发明有益的技术效果在于：
本发明使用小粒径的铁粉颗粒作为磁核制备琼脂糖磁性微球，较以往报道的四氧化三铁作为磁核制备的琼脂糖微球具有更强的磁响应性，在磁场下能够快速的进行分离；较专利CN 1316450A报道的钕铁硼作为磁核制备的琼脂糖磁性材料粒径更小，且分布范围更窄，应用性更强。
1、本方法采用简单设备，容易放大生产；原料易得，成本低廉，工艺简单重复性好，便于工业化生产；
2、本方法制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球磁响应性强，在磁场下可以实现迅速分离；
3、本方法制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球活性基团多，易于进行修饰。
4、本方法制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球亲水性好，生物兼容性好，对DNA检测、蛋白纯化及酶的固定等方面具有良好的应用前景。
5、本方法制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球分布范围窄，分布范围为7~25um，主要集中于15um，无需进行筛分，节省原料，从而将大大降低生产成本及后续的分离纯化成本。
6、本方法主要采用二次蒸馏水及液体石蜡为溶剂，整个工艺较环保，污染少。
附图说明
图1为实施例2制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球的光学显微照片。
具体实施方式
实施例1：
活性剂分散的铁粉的制备：准确称量0.015mol柠檬酸钠（4.41g）于30ml蒸馏水中，配成浓度为0.5M的溶液，向其中加入0.01mol铁粉（0.56g），铁粉平均粒径为40nm；80℃水浴加热并强力机械搅拌2h，搅拌速度为500rpm/min。用磁铁收集磁性粒子，用蒸馏水和乙醇各洗涤5遍，60℃真空干燥样品6h。
磁性琼脂糖凝胶微球的制备：将3.6g span80溶于90mL液体石蜡中，在250mL容量的三颈烧瓶中预加热至70℃；准确称取0.45g琼脂糖和45mg活性剂分散后的铁粉，加入90mL二次蒸馏水，配成0.5%的琼脂糖溶液，反复超声并微波加热溶解；将水相转移至油相，于80℃的条件下机械搅拌0.5h，搅拌速度为500rpm/min。反应结束后，将样品倒入预冷却的500mL液体石蜡中，并在冰浴中不断搅拌，搅拌速度为50rpm/min；磁性分离样品，将样品用乙醚和水交替洗涤，得到磁性琼脂糖凝胶微球。
实施例2：
活性剂分散的铁粉的制备：准确称量0.07mol柠檬酸钠（20.59g）于260ml蒸馏水中，配成浓度为0.27M的溶液，向其中加入0.01mol铁粉（0.56g），铁粉平均粒径为50nm；70℃水浴加热并强力机械搅拌4h，搅拌速度为1500rpm/min。用磁铁收集磁性粒子，用蒸馏水和乙醇各洗涤5遍，80℃真空干燥样品6h。
磁性琼脂糖凝胶微球的制备：将3.6g span80溶于337.5mL液体石蜡中，在2000mL容量的三颈烧瓶中预加热至80℃；准确称取0.9g琼脂糖和180mg活性剂分散后的铁粉，加入22.5mL二次蒸馏水，配成4%的琼脂糖溶液，反复超声并微波加热溶解；将水相转移至有机相，于80℃的条件下机械搅拌1h，搅拌速度为2000rpm/min。反应结束后，将样品浸入冰浴中并迅速向反应器中倒入预冷却的1500mL液体石蜡中，并在冰浴中不断搅拌，同时将搅拌速度调为200rpm/min；磁性分离样品，将样品用乙醚和水交替洗涤，得到磁性琼脂糖凝胶微球。
本实施例制备得到的磁性琼脂糖凝胶微球的光学显微照片如图1所示，从图1可以看到，本发明所得磁性琼脂糖凝胶微球分布范围为7~25μm，平均粒径为15μm，颗粒分布范围窄，大小较均一，使用过程中无需进行筛分；铁粉团聚形成一个面积较大的磁核，包被于琼脂糖中，具有较强的磁响应性，在磁场下可以实现迅速分离。
实施例3：
活性剂分散的铁粉的制备：准确称量0.03mol十二烷基硫酸钠（8.64g）于120ml蒸馏水中，配成浓度为0.25M的溶液，向其中加入0.01mol铁粉（0.56g），铁粉平均粒径为2μm；90℃水浴加热并强力机械搅拌1h，搅拌速度为2000rpm/min。用磁铁收集磁性粒子，用蒸馏水和乙醇各洗涤5遍，40℃真空干燥样品12h。
磁性琼脂糖凝胶微球的制备：将2g span80溶于625mL液体石蜡中，在1000mL容量的三颈烧瓶中预加热至80℃；准确称取1g琼脂糖和0.5g活性剂分散后的铁粉，加入12.5mL二次蒸馏水，配成8%的琼脂糖溶液，反复超声并微波加热溶解；将水相转移至有机相，于90℃的条件下机械搅拌1h，搅拌速度为2000rpm/min。反应结束后，将样品倒入预冷却的1000mL液体石蜡中，并在冰浴中不断搅拌，同时将搅拌速度调为300rpm/min；磁性分离样品，将样品用乙醚和水交替洗涤，得到磁性琼脂糖凝胶微球。
Claims (1)
1.一种磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）活性剂分散的铁粉的制备：准确称量0.07mol柠檬酸钠于260ml蒸馏水中，配成浓度为0.27M的溶液，向其中加入0.01mol铁粉，铁粉平均粒径为50nm；70℃水浴加热并强力机械搅拌4h，搅拌速度为1500rpm/min；用磁铁收集磁性粒子，用蒸馏水和乙醇各洗涤5遍，80℃真空干燥样品6h；
（2）磁性琼脂糖凝胶微球的制备：将3.6g span80溶于337.5mL液体石蜡中，在2000mL容量的三颈烧瓶中预加热至80℃；准确称取0.9g琼脂糖和180mg活性剂分散后的铁粉，加入22.5mL二次蒸馏水，配成4%的琼脂糖溶液，反复超声并微波加热溶解；将水相转移至有机相，于80℃的条件下机械搅拌1h，搅拌速度为2000rpm/min；
（3）反应结束后，将样品浸入冰浴中并迅速向反应器中倒入预冷却的1500mL液体石蜡中，并在冰浴中不断搅拌，同时将搅拌速度调为200rpm/min；磁性分离样品，将样品用乙醚和水交替洗涤，得到磁性琼脂糖凝胶微球。
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