CN103341161B - 一种海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的制备方法。将海藻酸钠、溶菌酶、CaCl2分别溶于双蒸水中，混合溶菌酶和CaCl2溶液且不断搅拌，然后将海藻酸钠溶液电喷到溶菌酶与CaCl2混合溶液中，在室温条件下进行化学交联反应，形成半透明的微胶囊，并以合成的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊为模板，采用层层自组装技术将具有相反电荷的海藻酸钠和溶菌酶交替组装到微胶囊表面。本发明得到的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊,其直径为1.50±0.09(mm)，具有较好的力学强度，包封率和缓释性能。复合微胶囊及组装后的微胶囊可广泛应用在卫生以及生物医用材料等领域。

Description

一种海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的制备方法，属生物医用材料技术领域。
背景技术
海藻酸钠广泛存在于褐藻酸中，是由β-1,4-D甘露糖醛酸和α-1,4-L古罗糖醛酸组成的二元线性聚合物，具有无毒、生物相容性好、可降解等优点。其可与多价阳离子如钙离子形成水凝胶，该过程在非常温和的环境进行。因此，海藻酸及钠盐的这种良好的凝胶型和成膜特性被广泛应用于作为释放或包埋药物、蛋白与细胞的微胶囊。微胶囊是具有一定通透性的球状小囊泡，外层为半透膜，内部为液体内核。近几年来，微胶囊技术被广泛应用于微生物、动植物细胞、酶和其他多种生物活性物质和化学药物的固定化方面。
溶菌酶是一种碱性酶，广泛存在于人体多种组织中，其中以蛋清含量最为丰富。溶菌酶对革兰氏阳性菌有明显的抑菌作用。
目前文献报道的海藻酸钠凝胶主要是与壳聚糖交联形成海藻酸钠-壳聚糖复合微胶囊，没有关于海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的研究。申请号为“200810137147.X”的专利报道了海藻酸钠-壳聚糖微胶囊固定腈水合酶菌株的方法。申请号为“CN200610015716.4”的专利报道了海藻酸钠和胰酶混合微胶囊的制备与应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的制备方法。
本发明利用电喷的方法得到机械性能良好的微胶囊，并且通过层层自组装技术将具有相反电荷的海藻酸钠和溶菌酶交替组装到微胶囊表面，以固定更多的溶菌酶，并且以溶菌酶为缓释物对微胶囊的缓释性能进行研究。
本发明采用的技术方案是：
（1）将海藻酸钠和溶菌酶分别溶解于双蒸水中，分别配制成质量分数为2%海藻酸钠溶液和2%溶菌酶溶液；
（2）向溶菌酶溶液中加入CaCl2，所得混合溶液中含1wt%CaCl2，在不断搅拌混合溶液下，将海藻酸钠溶液电喷到溶菌酶与CaCl2的混合溶液中，在室温条件下进行化学交联反应1-2小时，过滤清洗后得到半透明的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。
还可以包括以步骤（2）得到的复合微胶囊为模板，进一步自组装海藻酸钠-溶菌酶双分子层。
（3）以（2）合成的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊为模板，采用层层自组装技术将具有相反电荷的海藻酸钠和溶菌酶交替组装到微胶囊表面，得到海藻酸钠-溶菌酶双分子层数为1~10.5的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。
具体来说，步骤（2）中，在10kV的电压下，以0.2mL/min的流速将海藻酸钠溶液电喷到溶菌酶与CaCl2的混合溶液中，在室温条件下进行化学交联反应，过滤清洗后得到海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。
步骤（3）中，所述的自组装过程为：将步骤（2）所得复合微胶囊在海藻酸钠溶液中浸泡20分钟，再用NaCl溶液洗涤三次，接着在溶菌酶溶液中浸泡20分钟，再用NaCl溶液洗涤三次。
上述操作过程均在室温条件下进行，电喷后所得海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的电位为+37.8mv。
层层自组装过程中海藻酸钠溶液，溶菌酶溶液，NaCl溶液的浓度均为1mg/mL,海藻酸钠溶液和溶菌酶溶液pH值分别调节为4和6.5。海藻酸钠和溶菌酶电位分别为-52.0和+25.0mv。
海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊加入海藻酸钠能提供良好的力学性能，以海藻酸钠为载体较好地完成了溶菌酶的固定化。利用海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊进行溶菌酶缓释实验，结果表明复合微胶囊和经层层自组装之后的复合微胶囊均可释放出溶菌酶，缓释过程可控。本发明方法提供了一种抑菌材料，用于抑制微生物的生长繁殖。本发明制备方法简单，原料成本低，整个工艺过程操作简便，所得复合胶囊具有较高的包封率和可控的缓释性能。
附图说明
图1展示的是本发明的空白海藻酸钠-溶菌酶微胶囊及其经过组装后的形貌。第一排左图为空白海藻酸钠-溶菌酶微胶囊，第一排右图为海藻酸-溶菌酶微胶囊经海藻酸-溶菌酶双层膜层层自组装改性5个双层后的复合胶囊；第二排左图为海藻酸-溶菌酶微胶囊经海藻酸-溶菌酶双层膜层层自组装改性5.5个双层后的复合胶囊，第二排右图为海藻酸-溶菌酶微胶囊经海藻酸-溶菌酶双层膜层层自组装改性10个双层后的复合胶囊；第三排图为海藻酸-溶菌酶微胶囊经海藻酸-溶菌酶双层膜层层自组装改性10.5个双层后的复合胶囊
图2是本发明的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊及其经过自组装改性后的复合微胶囊固定的溶菌酶缓释情况。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，其目的在于帮助更好的理解本发明的内容，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1
将等质量百分比浓度的海藻酸钠和溶菌酶分别溶于双蒸水中，配成2%的溶液，CaCl2溶于溶菌酶溶液，混合溶液含质量百分比浓度为1%的CaCl2。混合液进行不断的搅拌，海藻酸钠溶液以0.2mL/min的速度通过10kV电压电喷到混合液中，且保持海藻酸钠溶液与溶菌酶溶液体积比为1:2，过滤清洗后得到海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。经测定，利用电喷的方法所制备的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的包封率和缓释率分别为95.77%和6.16%。
实施例2
将等质量百分比浓度的海藻酸钠和溶菌酶分别溶于双蒸水中，配成2%的溶液，CaCl2溶于溶菌酶溶液，混合溶液含质量百分比浓度为1%的CaCl2。混合液进行不断的搅拌，海藻酸钠溶液以0.5mL/min的速度通过10kV电压电喷到混合液中，且保持海藻酸钠溶液与溶菌酶溶液体积比为1:2，过滤清洗后得到海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。所得复合微胶囊在1mg/mL海藻酸钠溶液(pH=4)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，再在1mg/mL溶菌酶溶液(pH=6.5)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，用同样的方法组装（海藻酸钠-溶菌酶）n。当n=5时，海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的缓释率为11.12%。
实施例3
将等质量百分比浓度的海藻酸钠和溶菌酶分别溶于双蒸水中，配成2%的溶液，CaCl2溶于溶菌酶溶液，混合溶液含质量百分比浓度为1%的CaCl2。混合液进行不断的搅拌，海藻酸钠溶液以0.2mL/min的速度通过15kV电压电喷到混合液中，且保持海藻酸钠溶液与溶菌酶溶液体积比为1:2，过滤清洗后得到海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。所得复合微胶囊在1mg/mL海藻酸钠溶液(pH=4)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，再在1mg/mL溶菌酶溶液(pH=6.5)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，用同样的方法组装（海藻酸钠-溶菌酶）n。当n=5.5时，海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的缓释率为10.28%。
实施例4
将等质量百分比浓度的海藻酸钠和溶菌酶分别溶于双蒸水中，配成2%的溶液，CaCl2溶于溶菌酶溶液，混合溶液含质量百分比浓度为1%的CaCl2。混合液进行不断的搅拌，海藻酸钠溶液以0.2mL/min的速度通过15kV电压电喷到混合液中，且保持海藻酸钠溶液与溶菌酶溶液体积比为1:2，过滤清洗后得到海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。所得复合微胶囊在1mg/mL海藻酸钠溶液(pH=4)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，再在1mg/mL溶菌酶溶液(pH=6.5)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，用同样的方法组装（海藻酸钠-溶菌酶）n。当n=10时，海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的缓释率为12.13%。
实施例5
将等质量百分比浓度的海藻酸钠和溶菌酶分别溶于双蒸水中，配成2%的溶液，CaCl2溶于溶菌酶溶液，混合溶液含质量百分比浓度为1%的CaCl2。混合液进行不断的搅拌，海藻酸钠溶液以0.2mL/min的速度通过15kV电压电喷到混合液中，且保持海藻酸钠溶液与溶菌酶溶液体积比为1:2，过滤清洗后得到海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。所得复合微胶囊在1mg/mL海藻酸钠溶液(pH=4)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，再在1mg/mL溶菌酶溶液(pH=6.5)中浸泡20分钟后用1mg/mLNaCl溶液洗涤三次，用同样的方法组装（海藻酸钠-溶菌酶）n。当n=10.5时，海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的缓释率为12.64%。

Claims (2)

1.一种海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊的制备方法，其特征在于包含下述步骤：
（1）将海藻酸钠和溶菌酶分别溶解于双蒸水中，分别配制成质量分数为0.1-4%海藻酸钠溶液和0.1-5%溶菌酶溶液；
（2）向溶菌酶溶液中加入CaCl2，所得混合溶液中含1wt%CaCl2，在不断搅拌混合溶液下，在10-15kV的电压下，以0.2-0.5mL/min的流速将海藻酸钠溶液电喷到溶菌酶与CaCl2的混合溶液中，在室温条件下进行化学交联反应，过滤清洗后得到半透明的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊；
（3）以步骤（2）合成的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊为模板，采用层层自组装技术将具有相反电荷的海藻酸钠和溶菌酶交替组装到微胶囊表面，得到海藻酸钠-溶菌酶双分子层数为1~10.5的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊；
所述的自组装过程为：将步骤（2）所得复合微胶囊在海藻酸钠溶液中浸泡20分钟，再用NaCl溶液洗涤三次，接着在溶菌酶溶液中浸泡20分钟，再用NaCl溶液洗涤三次；层层自组装过程中海藻酸钠溶液，溶菌酶溶液，NaCl溶液的浓度均为1mg/mL,海藻酸钠溶液和溶菌酶溶液pH值分别调节为4和6.5。
2.权利要求1所述方法制备的海藻酸钠-溶菌酶复合微胶囊。
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